chapter 11


1. Pendahuluan[Kembali]

Operational amplifier (op-amp) merupakan salah satu komponen aktif yang sangat penting dalam dunia elektronika, khususnya pada aplikasi pengolahan sinyal analog. Op-amp banyak digunakan karena kemampuannya dalam memperkuat sinyal dan melakukan berbagai fungsi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, integrasi, dan diferensiasi.

Pada tugas ini, dilakukan simulasi dan analisis terhadap suatu rangkaian aplikasi op-amp yang terdiri dari tiga tahap, yaitu penguat non-inverting, penguat inverting, dan tahap penguat inverting tambahan. Masing-masing tahap memiliki konfigurasi resistor yang menentukan besar penguatan (gain) dari sinyal input yang diberikan. Rangkaian ini disimulasikan menggunakan IC LM124 yang memiliki empat buah op-amp dalam satu paket.

Tujuan dari pembuatan tugas ini adalah untuk memahami prinsip kerja op-amp dalam berbagai konfigurasi serta menganalisis respon tegangan output berdasarkan nilai komponen yang digunakan. Dengan ini, diharapkan dapat memperkuat pemahaman mengenai desain dan penerapan rangkaian penguat dalam sistem elektronika.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Menjelaskan cara kerja penguatan bertahap pada rangkaian op-amp.
  2. Menghitung penguatan total dengan mengalikan penguatan tiap tahap.
  3. Memahami pengaruh resistor pada penguatan masing-masing tahap

3. Alat dan Bahan[Kembali]

a. Alat:
  • Voltmeter
    Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki kaki Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
    
  • Sumber AC
        Generator AC atau Alternating Current merupakan mesin yang dapat menghasilkan arus bolak balik. pada umumnya AC memiliki dua buah kabel dengan polaritas kutub negatif dan kurub positif.



    b. Bahan
  • Resistor
    Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 


  • Ground
        G
round adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

  • Op-amp
            Op-amp adalah amplifier diferensial yang memiliki dua input (positif dan negatif) dan satu output.

4. Dasar Teori[Kembali]

Op-amp sering dikonfigurasikan dalam beberapa jenis rangkaian penguat. Dua konfigurasi dasar yang umum digunakan adalah:

  1. Penguat non-inverting
    Konfigurasi ini menghasilkan output yang sefasa dengan sinyal input. Rumus penguatannya adalah:
    A = 1 + (RF / R)
    Di mana:

    • A adalah penguatan

    • RF adalah resistor umpan balik

    • R adalah resistor input ke ground

  2. Penguat inverting
    Konfigurasi ini menghasilkan output yang berlawanan fasa (180 derajat) dengan input. Rumus penguatannya adalah:
    A = - (RF / R)
    Tanda negatif menunjukkan bahwa output terbalik terhadap input.

Penguatan total (A) adalah hasil perkalian penguatan masing-masing tahap

5. Contoh Soal[Kembali]

1. Sebuah rangkaian op-amp digunakan sebagai penguat inverting dengan resistor input 1 kilo ohm dan resistor umpan balik 9 kilo ohm. Jika tegangan input sebesar 0,2 volt, maka tegangan output-nya adalah …

A. -1,8 volt
B. +1,8 volt
C. -2,0 volt
D. +2,0 volt

Jawaban: A. -1,8 volt

2. Sebuah op-amp digunakan sebagai komparator. Input inverting diberi tegangan 2,5 volt dan input non-inverting diberi tegangan 1,2 volt. Maka tegangan output op-amp ideal adalah …

A. 0 volt
B. Tegangan suplai positif
C. Tegangan suplai negatif
D. Tidak berubah

Jawaban: C. Tegangan suplai negatif

3. Sinyal kotak diberikan ke masukan rangkaian integrator berbasis op-amp. Bentuk sinyal keluarannya adalah …

A. Sinyal kotak
B. Sinyal segitiga
C. Garis lurus naik atau turun
D. Sinyal sinus

Jawaban: C. Garis lurus naik atau turun

6. Latihan Soal[Kembali]

1. Sebuah rangkaian op-amp non-inverting menggunakan resistor umpan balik 47 kilo ohm dan resistor ke ground 3 kilo ohm. Hitung besar penguatannya!

Jawaban:
Penguatan = 1 + (47 dibagi 3) = 16,67 kali

2. sensor LDR menghasilkan tegangan antara 0 sampai 5 volt. Rancang sistem komparator dengan op-amp agar menghasilkan output tinggi jika cahaya redup (tegangan dari sensor kurang dari 2 volt).

Jawaban:
Tegangan referensi 2 volt dihubungkan ke input positif op-amp, sinyal dari sensor ke input negatif. Saat tegangan sensor lebih kecil dari 2 volt, output akan tinggi.

3. sinyal kotak positif dan negatif 1 volt diberikan ke rangkaian integrator op-amp. Bentuk sinyal keluarannya seperti apa?

Jawaban:
Sinyal keluarannya akan berbentuk segitiga naik turun secara linier.

7. Problem[Kembali]

1. Sebuah mikrofon menghasilkan sinyal sebesar 15 milivolt. Anda diminta merancang penguat op-amp agar sinyal tersebut menjadi 1,5 volt untuk dibaca oleh mikrokontroler. Berapa kali penguatan yang dibutuhkan, dan bagaimana konfigurasi op-amp yang cocok?

Jawaban:
Penguatan yang dibutuhkan adalah 100 kali. Konfigurasi yang cocok adalah penguat non-inverting, misalnya menggunakan resistor 10 kilo ohm dan 990 kilo ohm.

2. Sensor level air memberikan tegangan antara 0 sampai 5 volt. Jika tegangan di bawah 1,5 volt, berarti air di bawah batas dan alarm harus menyala. Rancanglah sistem menggunakan op-amp sebagai komparator.

Jawaban:
Input negatif dihubungkan ke sensor, input positif diberi tegangan referensi 1,5 volt. Jika tegangan sensor turun di bawah 1,5 volt, output akan tinggi dan alarm aktif.

3. Sebuah sensor percepatan menghasilkan tegangan berdasarkan gerak. Untuk mendapatkan data kecepatan, sinyal perlu diintegrasikan. Bagaimana Anda menggunakan op-amp untuk menyelesaikan hal ini?

Jawaban:
Op-amp dikonfigurasi sebagai integrator dengan menambahkan resistor di input dan kapasitor pada umpan balik. Output op-amp akan mewakili kecepatan sebagai hasil integrasi dari sinyal percepatan.

8. Percobaan[Kembali]



9. Download File[Kembali]

download rangkaian fig 11.6

download rangkaian fig 11.7

Datasheet LM124

Datasheet LM741

Datasheet RESISTOR






Komentar

Posting Komentar