MODUL 3 : OPERATIONAL AMPLIFIER

MODUL 3




MODUL 3

OPERATIONAL AMPLIFIER


1. Pendahuluan [Kembali]

Adder inverting dan adder non-inverting amplifier merupakan dua konfigurasi khusus dari operational amplifier (op-amp) yang digunakan untuk menjumlahkan beberapa sinyal input secara elektronik. Kedua jenis adder ini memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi elektronika, terutama dalam pengolahan sinyal, pencampuran audio, dan berbagai sistem kontrol.

Pada adder inverting, beberapa sinyal input diberikan melalui resistor-resistor yang terhubung ke terminal inverting (-) op-amp. Dalam konfigurasi ini, sinyal-sinyal input dijumlahkan secara linear, namun keluaran yang dihasilkan memiliki polaritas yang berlawanan (fase terbalik) dengan sinyal input, karena output op-amp beroperasi pada mode inverting. Gain dari setiap sinyal input ditentukan oleh rasio resistor input terhadap resistor feedback. Adder inverting ini memungkinkan pengguna untuk melakukan penjumlahan sinyal dengan berbagai bobot melalui pengaturan nilai resistor.

Sebaliknya, pada adder non-inverting, sinyal-sinyal input dijumlahkan dan diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, seringkali melalui jaringan resistor khusus. Dalam konfigurasi ini, sinyal keluaran memiliki fase yang sama dengan sinyal input dan menghasilkan penjumlahan sinyal-sinyal input dengan nilai gain yang ditentukan oleh rasio resistor pada loop feedback. Meskipun adder non-inverting kurang umum dibandingkan dengan adder inverting, konfigurasi ini tetap berguna dalam aplikasi di mana fase sinyal keluaran harus searah dengan sinyal input.

Kedua konfigurasi adder ini memungkinkan perancangan sistem elektronika yang mampu memproses dan menggabungkan berbagai sinyal input secara efisien, membuatnya sangat berguna dalam aplikasi pengolahan sinyal analog dan digital. Memahami perbedaan dan penerapan dari adder inverting dan non-inverting adalah dasar penting dalam analisis dan perancangan rangkaian menggunakan op-amp


2. Tujuan [Kembali]

  1. Mengetahui prinsip kerja dari Differentiator Amplifier
  2. Mengetahui prinsip kerja dari Integrator Amplifier
  3. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
  4. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
  5. Mengetahui prinsip kerja dari Non Inverting Amplifier

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat


    a).  Multimeter




    b). Jumper



     c). DC Power Supply



      d) Osiloskop

       (e) Function generator



B. Bahan

  a) Module elektronika analog Operational Amplifier 1



   b) Resistor

   c) RS-A4 elektronika analog


4. Dasar Teori [Kembali]

Penguat operasional atau yang disebut Operational Amplifier adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional  memiliki dua masukan dan satu keluaran, untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris, yaitu tegangan yang bernilai positif (v+) dan tegangan yang bernilai negatif (v-) terhadap tanah (ground).

Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional :

Gambar 3.1 Simpol Op-Amp

A.       Inverting Op-Amp

Inverting amplifier dapat mengontrol penguatan tegangan (voltage gain) menggunakan Op-Amp. Sinyal input terhubung ke terminal negatif dan terminal positif terhubung ke ground. Output diberi umpan balik melalui Rf ke input inverting.

Gambar 3.2 Rangkaian Inverting Op-Amp

 

Impedansi masukan yang tak terbatas mencegah arus mengalir melalui input inverting. Hal ini berarti bahwa tidak ada penurunan tegangan antara input inverting dan input non-inverting, dan tegangan pada input (-) inverting adalah 0 karena input non- inverting (+) terhubung ke ground. Karena arus yang mengalir menuju terminal input adalah 0, maka arus yang melalui Rin sama dengan arus yang melalui

Rf . Iin = If

Iin = Vin / Rin If = - Vout / Rf

Penguatan outputnya berbeda phasa 1800 dengan inputnya, jika input positif maka output negatif.

Vout = - (Rf / Rin) Vin

Penguatan tegangan (voltage gain) inverting amplifier adalah

Acl = Vout / Vin = - Rf / Rin Acl adalah penguatan tegangan closed-loop.


B.       Non Inverting Op-Amp

Gambar 3.3 Rangkaian Non Inverting 0p-Amp

Pada non-inverting amplifier input sinyal dihubungkan ke input (+) non-inverting dan sebagian output kembali melalui jaringan feedback dan dihubungkan ke input pembalik (-). Penguatan yang outputnya sama dengan input, tidak membalikkan fasa. Dikarenakan feedback yang negatif, maka tegangan diferensial (Vdiff = Vin – Vf) antara terminal input sangat kecil dan penguatan open loop tinggi (Aol).

Vout = Vin (1 + Rf / Rin) Penguatan tegangan (voltage gain) non-inverting amplifier adalah

Acl = (Rf / Rin) + 1

C.       Adder 

Op-Amp adder merupakan jenis lain dari konfigurasi rangkaian op-amp. Op-Amp sebagai adder digunakan untuk menjumlahkan beberapa input masukan secara bersama sama menjadi satu keluaran.


Gambar 3.4 Rangkaian inverting adder

               Untuk mendapatkan output rangkaian inverting adder, digunakan rumus: 


                Gambar 3.5 Rangkaian non inverting adder

Untuk mendapatkan output rangkaian non inverting adder, digunakan rumus: 

5. Video Simulasi [Kembali]

















A. DIFFERENTIATOR AMPLIFIER

A. DIFFERENTIATOR AMPLIFIER


1. Foto Hardware [Kembali]

ALAT

1. Multimeter



2. Signal Generator




3. Oscilloscope



BAHAN

1. Resistor




2.  Operational Amplifier







3. jumper


2. Prosedur Percobaan [Kembali]

  1. Susun Rangkaian sesuai pola pada modul
  2. Hubungkan Function generator dan Osiloskop pada Rangkaian
  3. Aktifkan Function generator dan rangkaiannya
  4. Analisa Gelombang Input dan outputnya

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]


                              

Prinsip Kerja :
Rangkaian ini menggunakan op-amp 741 dan berfungsi menghasilkan tegangan output yang berbanding lurus dengan laju perubahan (turunan) dari tegangan input terhadap waktu. Dalam rangkaian ini, komponen utama seperti kapasitor C1 dan resistor R3 membentuk dasar diferensiasi, sementara resistor R1 dan R2 membantu menstabilkan operasi op-amp. Tegangan input diterapkan melalui kapasitor C1, dan dalam konfigurasi ini, arus yang melewati kapasitor berbanding lurus dengan perubahan tegangan input terhadap waktu. Karena op-amp ini beroperasi dalam mode inverting (input diberikan pada terminal negatif), output yang dihasilkan akan menjadi turunan dari tegangan input yang diberikan. Tegangan input yang konstan (DC) akan menghasilkan output nol, sedangkan tegangan input yang berubah-ubah, seperti sinyal sinusoidal, akan menghasilkan sinyal output yang merupakan turunan dari bentuk gelombang tersebut. Rangkaian ini biasanya digunakan dalam pengolahan sinyal, seperti pendeteksian tepi sinyal atau sebagai bagian dari sistem kontrol dan deteksi gerakan, di mana kemampuan untuk merespon perubahan cepat pada sinyal menjadi penting.

4. Kondisi [Kembali]

Rf = 20 KΩ

5. Video Demo [Kembali]




6. Download File [Kembali]


B. INTEGRATOR AMPLIFIER

B. INTEGRATOR AMPLIFIER


1. Foto Hardware [Kembali]

ALAT

1. Multimeter



2. Signal Generator




3. Oscilloscope



BAHAN

1. Resistor




2.  Operational Amplifier







3. jumper


2. Prosedur Percobaan [Kembali]

  1. Susun Rangkaian sesuai pola pada modul
  2. Hubungkan Function generator dan Osiloskop pada Rangkaian
  3. Aktifkan Function generator dan rangkaiannya
  4. Analisa Gelombang Input dan outputnya

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

                        

Prinsip Kerja :

Rangkaian ini merupakan rangkaian integrator amplifier yang menggunakan op-amp 741 dan berfungsi menghasilkan tegangan output yang berbanding lurus dengan integral dari tegangan input terhadap waktu. Dalam rangkaian ini, resistor R1 dan kapasitor C1 menjadi komponen utama, dengan C1 terhubung dalam jalur umpan balik negatif, yang memungkinkan op-amp untuk mengintegrasikan sinyal input. Tegangan input diberikan melalui resistor R1R1R1 ke terminal inverting (-) op-amp, sementara terminal non-inverting (+) dihubungkan ke ground, membuat rangkaian beroperasi dalam mode inverting. Ketika tegangan input diberikan, kapasitor C1 akan mengisi muatan sesuai dengan tegangan input, menghasilkan tegangan output yang merupakan integral dari sinyal input. Ini berarti bahwa sinyal output meningkat atau menurun secara proporsional terhadap luas area di bawah kurva sinyal input, sehingga rangkaian ini sering digunakan dalam pengolahan sinyal, seperti dalam pembangkit sinyal ramp atau untuk pemrosesan sinyal analog yang memerlukan integrasi.


4. Kondisi [Kembali]

Rf = 20 KΩ

5. Video Demo [Kembali]




6. Download File [Kembali]


C. COMPARATOR AMPLIFIER

C. COMPARATOR AMPLIFIER


1. Foto Hardware [Kembali]

ALAT

1. Multimeter



2. Signal Generator




3. Oscilloscope



BAHAN

1. Resistor




2.  Operational Amplifier







3. jumper


2. Prosedur Percobaan [Kembali]

  1. Susun Rangkaian sesuai pola pada modul
  2. Atur Nilai V1 dan V2
  3. Aktifkan Rangkaiannya
  4. Ukur nilai Voutnya

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

                                              

Prinsip Kerja :

Rangkaian yang ditunjukkan adalah Comparator Amplifier menggunakan op-amp 741 yang berfungsi membandingkan tegangan input (Vin) dengan tegangan referensi (Vref). Pada rangkaian ini, Vin diberikan ke terminal inverting (-) melalui resistor R1, sedangkan Vref diberikan langsung ke terminal non-inverting (+). Op-amp bekerja sebagai pembanding, di mana output akan berada pada kondisi tegangan maksimum positif atau negatif tergantung pada perbandingan antara Vin dan Vref. Jika Vin lebih besar daripada Vref, maka output akan menjadi negatif maksimal (atau rendah), sedangkan jika Vin lebih kecil dari Vref, output akan menjadi positif maksimal (atau tinggi). Rangkaian ini sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan deteksi batas tegangan, seperti rangkaian pendeteksi level atau pengubah sinyal analog menjadi digital sederhana.

4. Kondisi [Kembali]

V1= 3V, V2=1V

V1= 1V, V2=3V

5. Video Demo [Kembali]




6. Download File [Kembali]

D. INVERTING AMPLIFIER

D. INVERTING AMPLIFIER


1. Foto Hardware [Kembali]

ALAT

1. Multimeter



2. Signal Generator




3. Oscilloscope



BAHAN

1. Resistor




2.  Operational Amplifier







3. jumper


2. Prosedur Percobaan [Kembali]

  1. Susun Rangkaian sesuai pola pada modul
  2. Hubungkan Function generator dan Osiloskop pada Rangkaian
  3. Aktifkan Function generator dan rangkaiannya
  4. Analisa Gelombang Input dan outputnya

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

Prinsip Kerja :

Rangkaian Inverting Op-Amp adalah konfigurasi penguat operasional di mana sinyal input diberikan pada terminal inverting (-) melalui resistor input (Rin), sementara terminal non-inverting (+) dihubungkan ke ground. Dalam konfigurasi ini, sinyal input mengalami pembalikan fasa (180 derajat) pada output. Arus yang mengalir melalui Rin menuju node inverting (-) akan terus berusaha diseimbangkan oleh op-amp melalui umpan balik negatif yang diberikan oleh resistor umpan balik (Rf) dari output ke input inverting. Tegangan output (Vout) berbanding terbalik dengan tegangan input (Vin) dan dapat dihitung dengan rumus Vout = −(Rf/Rin)×Vin, di mana faktor penguatan negatif menunjukkan pembalikan fasa. Rangkaian ini umumnya digunakan untuk memperkuat sinyal sekaligus membalikkan fasa sinyal, dan sering diaplikasikan dalam pengolahan sinyal, penguat audio, serta sirkuit analog lainnya.


4. Kondisi [Kembali]

Rf = 20 KΩ

Rf = 50 KΩ

Rf = 80 KΩ

5. Video Demo [Kembali]




6. Download File [Kembali]


E. NON INVERTING AMPLIFIER

E. NON INVERTING AMPLIFIER


1. Foto Hardware [Kembali]

ALAT

1. Multimeter



2. Signal Generator




3. Oscilloscope



BAHAN

1. Resistor




2.  Operational Amplifier







3. jumper


2. Prosedur Percobaan [Kembali]

  1. Susun Rangkaian sesuai pola pada modul
  2. Hubungkan Function generator dan Osiloskop pada Rangkaian
  3. Aktifkan Function generator dan rangkaiannya
  4. Analisa Gelombang Input dan outputnya

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

                          

Prinsip Kerja :

Rangkaian Non-Inverting Op-Amp adalah konfigurasi penguat operasional di mana sinyal input diberikan pada terminal non-inverting (+), sedangkan terminal inverting (-) terhubung ke rangkaian umpan balik yang biasanya terdiri dari dua resistor (Rfdan Rin) untuk mengatur penguatan (gain) sinyal. Dalam konfigurasi ini, sinyal input tidak mengalami pembalikan fasa, sehingga output (Vout) tetap sefasa dengan input (Vin). Tegangan output dapat dihitung dengan rumus Vout=(1+Rf/Rin)×Vin, di mana Rf adalah resistor umpan balik dan Rin adalah resistor input yang terhubung ke ground. Umpan balik negatif memastikan bahwa tegangan pada kedua terminal input tetap hampir sama (hukum virtual ground), sehingga op-amp menjaga stabilitas dan akurasi penguatan. Rangkaian ini biasanya digunakan ketika penguatan sinyal tanpa pembalikan fasa diperlukan, seperti dalam penguat buffer, penguat audio, dan rangkaian instrumentasi

4. Kondisi [Kembali]

Rf = 20 KΩ

Rf = 50 KΩ

Rf = 80 KΩ

5. Video Demo [Kembali]




6. Download File [Kembali]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

Habiburrahman 2310952014

BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA   OLEH :  Habiburrahman 2310952014 Dosen Pengampu : Darwison, M.T.

  • Habiburrahman 2310952014
    BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA   OLEH :  Habiburrahman 2310952014 Dosen Pengampu : Darwison, M.T.