OP-AMP
I. Tujuan Percobaan
1.2 Dapat membuat rangkaian dengan menggunakan OP-AMP sebagai penguat
1.3 Dapat membuat rangkaian dengan menggunakan OP-AMP sebagai penguat jumlah
II. Dasar Teori
OP-AMP merupakan rangkaian penguat tegangan dengan elemen tahanan, kapasitor, dan transistor yang dibuat secara Integrated Circuit (IC). Op-amp mempunyai lima terminal dasar yaitu, dua terminal untuk mensuplai daya, dua terminal untuk masukan (masukan pembalik/inverting input dan masukkan tak membalik/non-inverting input), dan satu terminal untuk keluaran(output) :
op-amp mempunyai beberapa fungsi diantranya sebagai amplifier(inverting amplifier dan non-inverting amplifier) dan sebagai buffer. Karakteristik yang dimiliki oleh op-amp sebagai amplifier ideal, yaitu ; impedansi input yang tinggi(Vi), impedansi output yang rendah(V0), mempunyai penguatan tegangan yang tinggi, tegangan output = 0, jika input = 0 (Reka,1999).
Operational Amplifier atau disingkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator, dan differensiator. Pada op-amp memiliki 2 rangkaian feedback(umpan balik) yaitu feedback negatif dan negatif positif dimana feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting. Secara umum, umpan balik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpan balik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur(Dwihono,1999)
LM-741 adalah salah satu IC(Integrated Circuit) op-amp yang memiliki 8 pin. IC op-amp ini terdapat 2 jenis bentuk, yaitu tabung(lingkaran) dan kotak(persegi), tetapi yang umum adalah yang berbentuk persegi. Op-amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, osilator, detektor, dan lainnya. LM-741 biasanya bekerja pada tegangan positif/negatif 12 volt, dibawah itu IC tidak akan bekerja. Setiap pin/kaki-kaki pada IC LM-741 mempunyai fungsi yang berbeda-beda(Rashid,1998).
Inverting amplifier ideal, input dan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0,2, -0,5, -0,7, dst dan selalu negatif. Dengan menggunakan rumus yaitu : (Mismail,2012).
Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memperkuat dan membalik polaritas sinyal masukan. Jadi, ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1. Sedangkan, penguat non-inverting amplifier merupakan kebalikan dari penguat inverting, dimana input masukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya hambatan feedback dan hambatan input(Gunawan,1996).
Contoh penggunaan operasional penguat adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik sehingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dan distorsi rendah serta pengembangan alat komunikasi. Selain itu, aplikasi pemakaian op-amp juga meliputi bidang elektronika audio, pengatur tegangan DC, tapis aktif, penyearah presisi pengubah analog ke digital presisi, kendali optik, komputer analog, elektronika nuklir(Sutrisno,1986).
III. Metodologi Percobaan
3.1 Alat dan Bahana. Power supply (1 buah)
b. Function generator (1 buah)
c. CRO(Cathode Ray Oscilloscop) (1 buah)
d. Resistor (1 buah)
e. OP-AMP 741 C (1 buah)
f. Protoboard (1 buah)
g. Kabel penghubung (6 buah)
3.2 Gambar Alat dan Bahan
-
3.3 Gambar Rangkaian
Skema rangkaian di protoboard
3.4 Cara Kerja
3.4.1 Op-Amp sebagai non-inverting amplifier
3.4.2 Op-Amp sebagai inverting amplifier
3.4.3 Op-Amp sebagai summing amplifier
IV. Data dan Analisa
4.1 Data Percobaan
4.2 Analisa Data
Prinsip dasar sebuah operasional amplifier(Op-Amp) adalah dengan membandingkan nilai kedua input (Input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada(bernilai nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output op-amp akan memberikan tegangan output.
Rekomendasi Laporan lain:
Pada percobaan ini digunakan Op-amp jenis 741-c yang memiliki 8 pin atau kaki yang memiliki fungsi berbeda-beda. Op-amp ini mempunyai dua masukan dan 1 keluaran. Op amp 741-c memiliki karakteristik yang biasanya bekerja pada tegangan positif atau negatif 12 volt, dibawah itu ic tidak akan bekerja. Terminal-terminal masukan membalik pada op-amp dinyatakan dengan tanda (-) atau inverting. Tegangan DC/AC yang dikenakan pada masukan ini akan digeser 180° pada keluaran. Masukan tak membalik dinyatakan dengan tanda (+). Tegangan DC/AC yang diberikan pada masukan ini akan sefasa dengan keluaran. Terminal keluaran diperlihatkan pada bagian puncak segitiga. Terminal terminal catu dan kaki op-amp yang lainnya untuk kompensasi frekuensi atau pengaturan nol, diperlihatkan pada sisi atas dan bawah segitiga. Function generator pada percobaan ini digunakan untuk membangkitkan frekuensi sinyal sehingga gelombang keluaran dan masukkan dapat ditampilkan pada osiloskop.
Prinsip kerja pada percobaan rangkaian Op-Amp sebagai non-inverting amplifier yaitu penguat ini memiliki masukkan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Pada op-Amp non-inverting nilai penguat sebesar :
jika nilai R1 diperbesar maka nilai penguat turun, tapi jika R2 dinaikkan maka nilai penguat juga meningkat. Penguat non-inverting ini memiliki gain(penguatan) minimum bernlai 1, karena tegangan sinyal masukkan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai tak terhingga.
Prinsip kerja pada percobaan rangkaian Op-Amp sebagai inverting amplifier yaitu dengan menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan suatu tegangan. Pada op-Amp inverting nilai penguat sebesar :
Vout = - (R2/R1).Vin ..........(2)
jika nilai R1 diperbesar maka nilai penguat turun, tapi jika R2 dinaikkan maka nilai penguat juga meningkat. Resistor(R2) akan melewatkan sebagaian sinyal keluaran kembali ke masukkan, karena keluaran memiliki beda fase 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukkan.
Prinsip kerja pada percobaan rangkaian Op-Amp sebagai summing amplifier adalah dengan menyusun rangkaian penguat inverting atau non inverting yang memberikan input lebih dari 1 line untuk menghasilkan sinyal output yang linier sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada. Pada op-Amp summing amplifier nilai penguat sebesar :
Vout = - (Vin1 + Vin2 + .....) Rf /R ..........(3)
Vout akan semakin besar jika input yang diberikan semakin besar dan Rf yang digunakan mempunyai nilai yang besar.
Pada tabel 1 percobaan rangkaian op-amp sebagai non-inverting amplifier didapatkan nilai Vout berturut-turut sebesar 3,2 volt, 4,4 volt, 5,2 volt, dan 6,8 volt dengan variasi R2 sebesar 10 kΩ, 15 kΩ, 20 kΩ , dan 30 kΩ. Hasil ini sesuai dengan persamaan 1 bahwa semakin besar nilai R2 yang digunakan maka semakin besar juga nilai Vout(penguat) yang dihasilkan(R2 ~ Vout). Pada perhitungan manual didapatkan nilai Vout berturut-turut sebesar 4 volt, 5 volt, 6 volt, dan 8 volt dengan variasi R2 sebesar10 kΩ, 15 kΩ, 20 kΩ, dan 30 kΩ.
Pada tabel 2 percobaan rangkaian Op-Amp sebagai inverting amplifier didapatkan nilai Vout berturut-turut sebesar 2,1 volt, 2,8 volt, 4,0 volt, dan 6,0 volt dengan variasi R2 sebesar 10 kΩ, 15 kΩ, 20 kΩ , dan 30 kΩ. Hasil ini sesuai dengan persamaan 2 bahwa semakin besar nilai R2 yang digunakan maka semakin besar juga nilai Vout(penguat) yang dihasilkan(R2 ~ Vout). Pada perhitungan manual didapatkan nilai Vout berturut-turut sebesar -2 volt, -3 volt, -4 volt, dan -6 volt dengan variasi R2 sebesar 10 kΩ, 15 kΩ, 20 kΩ, dan 30 kΩ. Bila dibandingkan dengan Vout non-inverting maka hasilnya adalah Vout Non-inverting > Vout inverting, hal ini disebabkan karena rangkaian non-inverting diatur agar tegangan yang diberikan pada vin tidak membalik sehingga Vout memiliki tegangan 2 kali lebih besar daripada Vin. Hal ini berbeda dengan rangkaian inverting yang mengatur tegangannya agar dapat membalik, maka dari itu nilai Vout non-inverting > Vout inverting.
Pada percobaan ketiga yaitu rangkaian summing amplifier, menggunakan rangkaian dasar inverting amplifier(bisa juga non-invering). Pada percobaan ini menggunakan Vin = 2 volt, yang pertama menggunakan batreai 1,5 VDC, dan yang kedua dari power supply. Tegangan yang berasal dari power supply tidak boleh melebihi 5 volt karena ic 741-c mempunyai karakteristik tertentu terhadap tegangan yang melewatinya, ketika melebihi 5 volt stabilitas tegangan output yang dihasilkan akan terganggu. Pada rangkaian ini juga menggunakan VCC sebagai sumber tegangan. Pada tabel percobaan 3 rangkaian op-amp sebagai summing amplifier didapatkan nilai Vout berturut-turut sebesar -1,8 volt ; -2,6 volt ; -2,8 volt ; -2,8 volt ; -3,0 volt ; -3,0 volt dengan variasi Vin2 sebesar 0,5 volt, 1 volt, 1,5 volt, 2 volt, 2,5 volt, dan 3 volt. Pada perhitungan manual didapatkan nilai Vout sebesar -2 volt ; -2,5 volt ; 3,0 volt ; -3,0 volt ; -3,5 volt ; -4,0 volt ; -4,5 volt dengan Vin2 sebesar 0,5 volt, 1 volt, 1,5 volt, 2 volt, 2,5 volt, dan 3 volt. Hasil ini sesuai dengan persamaan 3, jika nilai Vin2 diperbesar maka nilai vout nya juga akan semakin besar, tetapi didapatkan beberapa data yang menyimpang dari persamaan.
Tanda(-) menunjukkan bahwa op-amp merupakan konfigurasi membalik(tandanya diabaikan dalam perhitungan) bila Rf dan Ri sama besar maka ΔV = 1 atau penguatannya = 1. Hubungan langsung dari keluaran menuju masukkan menghasilkan penguatan satu. Dalam konfigurasi non-inverting, tegangan keluaran sama dengan tegangan masukkan ΔV = +1.
Dari hasil pengukuran yang didapatkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh ketiga rangkaian tersebut tidak sesuai dengan tegangan yang dihasilkan secara teori(perhitungan). Hal ini mungkin saja disebabkan karena catu daya yang digunakan kurang stabil ataupun komponen yang digunakan sudah tidak stabil lagi.
Untuk bentuk gelombang, pada percobaan yang pertama(non-inverting amplifier) dapat dilihat pada gambar 9.2.2(lampiran) bahwa Vout lebih besar daripada Vin dan memiliki fase yang sama. Dapat dilihat juga bahwa semakin besar R2 maka Vout-nya juga akan semakin besar. Pada gambar sinyal input dan output terbukti bahwa rangkaian penguat non-inverting amplifier diatas memiliki output yang tegangannya 2 kali lebih besar dari sinyal input. Pada percobaan yang kedua(inverting amplifier) dapat dilihat pada gambar 9.2.1(lampiran) bahwa Vout-nya juga lebih besar daripada Vin tetapi fasenya berbeda (180°) sehingga gelombangnya terbalik. Kemudian pada percobaan yang ketiga(summing amplifier) dapat dilihat pada gambar 9.2.3(lampiran), apabila semakin besar Vin2 maka Vout yang dihasilkan akan semakin besar juga, namun arah garis yang benar nantinya akan menurun sehingga menimbulkan nilai yang minus(-).V. Kesimpulan
5.1 Prinsip kerja Op-Amp adalah dengan membandingkan nilai kedua input(Input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada(bernilai nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output op-amp akan memberikan tegangan output
5.2 Rangkaian Op-Amp sebagai penguat :
5.3 Rangkaian Op-Amp sebagai penguat jumlah :
VI. Daftar Pustaka
Dwihono.1996. Rangkaian Elektronika Analog. Jakarta : Erlangga.
Gunawan, Hanafai.1996. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi ke 2. Jakarta : Erlangga.
Mismail, Budiono.2012. Dasar Teknik Elektro. Bandung : ITB.
Roshid, Muhammad.1998. Elektronika Dasar. Jakarta : Erlangga.
Reka, S.1999. Fisika dan Teknologi Semikonduktor. Jakarta : Erlangga.
Sutrisno,1986. Elektronika Dasar. Bandung : ITB
VII. Bagian Pengesahan
-
VIII. Lampiran
