1. Jelaskan karakterisktik op amp dan fungsi dari op amp!
Jawab :
A. Karakterikstik Op-Amp
·
Tegangan
Penguatan Tak Terbatas
Av atau penguatan
tegangan open-loop memiliki nilai tak terbatas atau tak terhingga. Namun pada
Op-Amp yang sering diperjualbelikan secara komersial. Nilai penguatan tegangan
dari benda tersebut hanya berkisar antara 10-20 ribu saja.
·
Bandwidth
Tak Terhingga
Bandwidth atau
lebar pita juga memiliki nilai yang tak terhingga atau bila lambangkan BW=∞ .
·
Input
Impedansi Tak Terhingga
Input atau masukan
impedansi adalah Zin = ∞ (tak terhingga). Namun untuk Op-Amp dengan input tipe
FET, impedensi inputnya adalah sekitar 10-12 ohm. Sedangkan untuk tipe bipolar,
nilainya adalah pada rentang 250 K Ohm sampai dengan 2 M Ohm.
·
Impedansi
Output Nilainya Sangat Kecil
Pada Op-Amp
(Operational Amplifier), nilai yang terdapat pada output jumlahnya terbilang
lebih kecil. Bahkan hanya sekitar 150 Ohm saja karena sengaja dibuat sangat
kecil. Hal ini tentu saja karena menyesuaikan dengan jenis kebutuhannya.
·
Tegangan
Offset Output Nol
Pada operasional
amplifier, tegangan offset output nilainya adalah nol.
·
Suhu
Suhu tidak membuat
terjadi perubahan pada karakteristiknya kemudian waktu respon Op-Amp adalah nol
detik.
B. Fungsi Op-Amp
·
Mengintegrasikan
sinyal
Op-amp dapat digunakan sebagai
integrator, yang memungkinkan sinyal inputnya diintegrasikan terhadap waktu. Berguna
dalam aplikasi seperti pemrosesan sinyal.
·
Memperkuat
sinyal
Op-amp dapat digunakan untuk
memperkuat sinyal input. Dalam mode penguatan, op-amp meningkatkan amplitudo
sinyal tanpa mengubah bentuk gelombangnya.
·
Buffer
sinyal
Sebagai buffer, op-amp
memberikan impedansi input yang tinggi dan impedansi output yang rendah,
sehingga dapat mengisolasi sinyal input dari sirkuit output.
·
Sensor
Op-amp digunakan untuk mengukur perubahan tegangan yang dihasilkan oleh sensor (seperti sensor suhu, tekanan, atau cahaya) dan mengonversinya menjadi sinyal yang dapat diukur.
·
Filter
aktif
Op-amp dapat digunakan untuk membangun filter aktif,
seperti filter low-pass, high-pass, band-pass, dan band-stop. Hal ini digunakan
untuk menghilangkan atau mengisolasi frekuensi tertentu dalam sinyal, yang
berguna dalam aplikasi pemrosesan sinyal dan komunikasi.
2. Jelaskan macam macam aplikasi op amp beserta fungsinya!
Jawab :
a.
Komparator
(Pembanding)
Komparator merupakan salah
satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpal terbuka (open-loop gain) penguat
operasional yang sangat besar. Rangkaian komparator
merupakan aplikasi Op-Amp yang mana rangkaian tersebut berada dalam keadaan
loop terbuka dan tidak linear. Keluaran dari rangkaian ini tidak berbanding
lurus dengan masukan. Keluaran berupa +Vcc/-Vcc atau High/Low.
Prinsip
dasar rangkaian ini, yaitu membandingkan nilai masukan pada inverting dan
non-inverting. Jika kaki noninverting dianggap sebagai referensi,maka nilai
keluaran bergantung pada masukan kaki inverting
Komparator berfungsi membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.
b.
Penguat
Pembalik (Inverting Amplifier)
Penguat pembalik atau
inverting amplifier memiliki input dan output yang berlawanan polaritas. Jadi
ada sebuah tanda minus dalam rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier
ini memiliki nilai besaran yang lebih kecil dari 1, yaitu -0.2, -0.5, -0.7 dst
dan akan selalu negatif.
Inverting Amplifier berfungsi untuk memperbesar sinyal input dengan penguatan yang dapat diatur dengan mudah.
c.
Penguat
non-Pembalik (Non-Inverting Amplifier)
Penguat
Non-Inverting Amplifier merupakan kebalikan dari penguat inverting, dimana
input-nya dimasukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan
sama dengan polaritas input tetapi memiliki penguatan yang tergantung dari
besarnya Rfeedback dan
Rinput.
Dengan
demikian, penguat non-pembalik memiliki penguatan minimum bernilai 1. Karena
tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat
operasional maka impedansi input bernilai Zin = ∞, dan impedansi output, Zo = 0
Ω
Berfungsi untuk memperbesar sinyal input, tetapi outputnya tidak diinversi dan memiliki penguatan yang dapat diatur.
d.
Penguat
penjumlah (Adder Amplifier)
Rangkaian adder atau rangkaian
penjumlah merupakan rangkaian yang dasar rangkaiannya menggunakan inverting
amplifier, dimana untuk hasil outputnya dikalikan dengan penguatan.
Fungsi utama adder amplifier adalah melakukan operasi penjumlahan pada sinyal-sinyal yang masuk.
e.
Integrator
Op-Amp sebagai integrator digunakan untuk melakukan operasi integrasi matematis terhadap sinyal input. Ini menghasilkan output yang berhubungan dengan area di bawah kurva sinyal input terhadap waktu.
f.
Diferensiator
Rangkaian
differensiator memiliki keluaran yang sama dengan keluaran rangkaian penapis
lolos tinggi (High Pass Filter). Keluaran dari rangkaian ini merupakan
differensial dari masukan.
Op-Amp sebagai diferensiator digunakan untuk melakukan operasi diferensiasi matematis terhadap sinyal input. Ini menghasilkan output yang berhubungan dengan tingkat perubahan sinyal input terhadap waktu.
g.
Buffer
atau Follower
Rangkaian buffer merupakan rangkaian yang memiliki input sama seperti hasil outputnya.
Rangkaian Buffer dari Op-Amp menghubungkan jalur input inverting ke jalur output op-amp. Sehingga memberikan kemampuan mengalirkan arus secara maksimal sesuai kemampuan maksimal operasional amplifier (op-amp) mengalirkan arus output.
Op-Amp sebagai buffer, juga dikenal sebagai voltage
follower, digunakan untuk memperbaiki impedansi output dari sumber tegangan dan
menyediakan output yang identik dengan inputnya (tanpa penguatan).
3. Jelaskan apa itu inverting dan non inverting, bandingkan sinyal input dan output! (sertakan gambarnya)
Jawab :
A. Inverting
Inverting
merupakan penguat operasional (atau Op-Amp) yang dirancang untuk menghasilkan
sinyal keluaran yang berbeda fasa 180° dengan sinyal masukan yang diterapkan. Penguat ini memiliki ciri khusus yaitu sinyal
input dihubungkan ke kaki inverting (-) amplifier dan sinyal keluaran memiliki
beda fasa sebesar 180°. Pada rangkaian penguat yang ideal memiliki syarat bahwa
tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. Dalam
konfigurasi inverting, sinyal input akan diinversi pada sinyal output. Ini
berarti jika sinyal input naik, sinyal output akan turun, dan sebaliknya.
Konfigurasi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan inversi fasa sinyal
atau penguatan negatif. Nilai penguatan dalam konfigurasi inverting ditentukan
oleh perbandingan resistansi pada input inverting dan input non-inverting.
Contoh aplikasi yang umum adalah inverting amplifier dan integrator.
Dinamakan penguat
non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting
(+) dari Op Amp. Tidak seperti penguat inverting, sinyal keluaran penguat jenis
ini sefasa dengan sinyal masukannya. Seperti pada rangkaian penguat inverting
syarat ideal sebuah penguat adalah tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi
masukan tak terhingga. konfigurasi non-inverting tidak menghasilkan inversi
fasa sinyal. Sinyal input akan diperbesar pada sinyal output tanpa perubahan
fase. Ini berarti jika sinyal input naik, sinyal output juga akan naik.
Konfigurasi non-inverting sering digunakan ketika diperlukan penguatan positif
pada sinyal input. Penguatan dalam konfigurasi ini ditentukan oleh perbandingan
resistansi pada input non-inverting dan input inverting. Contoh aplikasi yang
umum adalah non-inverting amplifier dan penggunaan sebagai buffer (voltage
follower).
- Inverting
- Non Inverting
4. Jelaskan rangkaian inverting adder dan non inverting adder! (sertakan gambarnya)
Jawab :
A. Inverting Adder
Inverting adder
merupakan rangkaian adder yang dibuat menggunakan rangkaian inverting op-amp.
Karena menggunakan inverting
op-amp, output dari
rangkaian adder ini akan berbeda fasa sebesar 180 derajat dari inputnya.
Pada Inverting Adder, sinyal input dihubungkan ke terminal inverting (-)
Op-Amp. Biasanya, setiap input dihubungkan melalui resistor ke input inverting.
Pada operasi
adder/penjumlah sinyal secara inverting, sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke
line input penguat inverting berturut-turut melalui R1, R2, R3. Besarnya
penjumlahan sinyal input tersebut bernilai negatif karena penguat operasional dioperasikan
pada mode membalik (inverting).
Besarnya penguatan tegangan (Av) tiap sinyal input
mengikuti nilai perbandingan Rf dan Resistor input masing-masing (R1, R2, R3).
Masing-masing tegangan output (Vout) dari penguatan masing-masing sinyal input
tersebut secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
Non-inverting adder merupakan
rangkaian adder yang
dibuat menggunakan rangkaian non-inverting
op-amp. Karena menggunakan
non-inverting op-amp, output dari
rangkaian adder ini akan sama fasanya dengan inputnya. Pada Non-Inverting
Adder, sinyal input dihubungkan ke terminal non-inverting (+) Op-Amp. Resistor
yang digunakan untuk setiap input dihubungkan ke terminal non-inverting.
Rangkaian
adder/penjumlah non-inverting memiliki penguatan tegangan yang tidak melibatkan
nilai resistansi input yang digunakan. Oleh karena itu dalam rangkaian
penjumlah non-inverting nilai resistor input (R1, R2, R3) sebaiknya bernilai
sama persis, hal ini bertujutna untuk mendapatkan kestabilan dan akurasi
penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian. Pada rangkaian penjumlah
non-inverting diatas sinyal input (V1, V2, V3) diberikan ke jalur input melalui
resitor input masing-masing (R1, R2, R3). Besarnya penguatan tegangan (Av) pada
rangkaian penguat penjumlah non-inverting diatas diatur oleh Resistor feedback
(Rf) dan resistor inverting (Ri), sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :
Sehingga dengan diketahuinya nilai penguatan tegangan pada rangkaian penjumlah non-inverting tersebut dapat dirumuskan besarnya tegangan output (Vout) rangkaian secara matematis sebagai berikut:
5. Buktikan turunan rumus inverting adder! (sertakan gambarnya)
Jawab :
Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 sehingga VA = 0 maka,
Jika input lebih dari 3 maka dapat dipakai persamaan umum :
A. Rangkaian Inverting
Gambar rangkaian Inverting Op Amp |
 |
| Gambar osiloskop dan signal generator rangkaian Inverting Op Amp |
| Gambar rangkaian Non Inverting Op Amp |
 | |
|
| Gambar rangkaian Adder Inverting |
 |
| Gambar osiloskop dan signal generator rangkaian Adder Inverting |
| Gambar rangkaian Adder Non Inverting |
 |
| Gambar osiloskop dan signal generator rangkaian Adder Non Inverting |
Prinsip Kerja :
3 buah tegangan input berupa signal generator dihubungkan masing-masing ke resistor yang besarnya sama yaitu 10k ohm, lalu dihubungkan ke kaki non inverting op amp. Selanjutnya, kaki inverting op amp dihubungkan ke Rf sebesar 10k ohm, ke output op amp, lalu ke channel D dan Ri sebesar 10k ohm lalu ke ground. Terukur tegangan masing-masing signal generator (V1=V2=V3) sebesar 5 V dan tegangan outputnya sebesar 10 V. Besarnya tegangan output dapat ditentukan dengan persamaan :
Vout = ((Rf/Ri)+1) x ((V1+V2+V3)/3)
= (10/10 + 1) x (5+5+5 / 3) = 10 V
Selanjutnya, input pada masing masing generator dihubungkan ke channel A,B, dan C lalu output generator ke ground.
A. Rangkaian Inverting
Rangkaian inverting op amp [klik disini]
Rangkaian non inverting op amp [klik disini]
Rangkaian inverting adder [klik disini]
Rangkaian non inverting adder [klik disini]
Video Rangkaian inverting op amp [klik disini]
Video Rangkaian non inverting op amp [klik disini]
Video Rangkaian inverting adder [klik disini]
Video Rangkaian non inverting adder [klik disini]
Datasheet OP AMP [klik disini]
Datasheet Osiloskop [klik disini]
Datasheet Signal generator [klik disini]
Datasheet Resistor [klik disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar