1. Jelaskan karakteristik dan fungsi dari op amp!
Jawab:
Operational Amplifier (Op-Amp) adalah komponen
elektronik yang sangat umum digunakan dalam sirkuit elektronik untuk memperkuat
atau mengolah sinyal listrik. Beberapa karakteristik kunci dari Op-Amp dan
fungsinya yaitu :
Karakteristik Op-Amp
1. Penguatan Tinggi (High Gain)
Salah satu karakteristik paling penting dari Op-Amp
adalah penguatan tegangan yang sangat tinggi. Op-Amp dirancang untuk memiliki
penguatan yang sangat besar, seringkali lebih dari 100.000 kali (atau 100 dB).
Ini berarti perbedaan kecil dalam tegangan input dapat menghasilkan perbedaan
besar dalam tegangan output.
2. Impedansi Input Tinggi
Op-Amp memiliki impedansi input yang sangat tinggi,
sehingga hampir tidak mengambil arus dari sirkuit inputnya. Hal ini
memungkinkan Op-Amp untuk digunakan dalam berbagai aplikasi tanpa mempengaruhi
sinyal yang masuk. 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.
3. Impedansi Output Rendah
Op-Amp memiliki impedansi output yang rendah, sehingga
dapat dengan mudah mengemudikan beban eksternal seperti resistor atau sirkuit
lainnya tanpa terlalu banyak penurunan tegangan.
4. Differential Inputs
Op-Amp memiliki dua input, yakni inverting (-) dan
non-inverting (+). Perbedaan tegangan antara kedua input ini, disebut tegangan
diferensial, akan memengaruhi keluaran Op-Amp sesuai dengan penguatan yang
ditentukan.
5. Tegangan Offset
Meskipun idealnya Op-Amp memiliki nol offset tegangan
(tegangan output adalah nol saat kedua input sama), dalam kenyataannya,
terdapat offset tegangan yang kecil. Hal ini perlu diperhatikan dalam beberapa
aplikasi yang memerlukan akurasi tinggi.
6. 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.
7. Bandwidth Tak Terhingga
Bandwidth atau lebar pita juga memiliki nilai yang tak
terhingga atau bila lambangkan BW=∞ .
8. Suhu
Suhu tidak membuat terjadi perubahan pada
karakteristiknya kemudian waktu respon Op-Amp adalah nol detik.
Fungsi op amp:
1.
Penguatan
Sinyal: Fungsi paling umum dari op-amp adalah penguatan sinyal. Op-amp
digunakan untuk menguatkan perbedaan tegangan antara kedua inputnya. Ini
berarti output op-amp akan memberikan sinyal yang diperkuat dari perbedaan
tegangan input. Ini sangat berguna dalam aplikasi penguatan sinyal seperti
penguatan audio, penguatan sensor, dan banyak lagi.
2.
Penjumlahan
Sinyal: Op-amp dapat digunakan untuk melakukan operasi penjumlahan pada
beberapa sinyal. Dalam konfigurasi penjumlahan, sinyal dari berbagai input
dapat dijumlahkan dan dihasilkan pada output op-amp.
3.
Pengurangan
Sinyal: Op-amp juga dapat digunakan untuk melakukan operasi pengurangan sinyal.
Ini dapat berguna dalam aplikasi seperti pengurangan noise dari sinyal atau
pengukuran perbedaan antara dua sinyal.
4.
Integrasi:
Op-amp dapat digunakan sebagai integrator, yang menghasilkan output yang
merupakan integral dari sinyal inputnya. Ini berguna dalam aplikasi seperti
pemrosesan sinyal audio dan dalam sirkuit pengukuran.
5.
Diferensiasi:
Op-amp juga dapat digunakan sebagai diferensiator, yang menghasilkan output
yang merupakan turunan dari sinyal inputnya. Ini digunakan dalam aplikasi
pemrosesan sinyal dan pengukuran yang melibatkan perubahan cepat dalam sinyal.
6.
Filter:
Op-amp digunakan dalam berbagai jenis filter, seperti filter pasif dan filter aktif,
untuk memproses sinyal dan menghilangkan komponen frekuensi yang tidak
diinginkan.
7.
Pemenggalan
(Comparator): Op-amp dapat digunakan sebagai pemenggalan untuk membandingkan
dua sinyal dan menghasilkan output logika berdasarkan perbandingan tersebut.
8.
Generator
Gelombang: Op-amp dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai jenis gelombang,
seperti gelombang sinusoidal, gelombang segitiga, atau gelombang persegi, yang
berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk pembangkit sinyal uji.
9.
Penyearah
(Rectifier): Op-amp dapat digunakan sebagai penyearah untuk mengubah sinyal AC
(Arus Bolak-Balik) menjadi sinyal DC (Arus Searah).
10. Penguatan
Diferensial: Op-amp dapat digunakan untuk mengukur perbedaan antara dua sinyal
input. Ini digunakan dalam aplikasi seperti sensor differensial.
2. Jelaskan macam-macam aplikasi op amp dan fungsinya!
Jawab:
1. Komparator
(Comparator):
- Fungsi: Op-Amp sebagai komparator
digunakan untuk membandingkan dua sinyal tegangan dan menghasilkan sinyal
keluaran yang mengindikasikan hasil perbandingan tersebut.
- Aplikasi: Pada aplikasi ini, Op-Amp
berperan sebagai sakelar elektronik. Ketika tegangan input non-inverting (+)
lebih besar dari tegangan input inverting (-), output Op-Amp akan berada pada
tingkat tinggi. Sebaliknya, jika tegangan input inverting lebih besar, maka
output akan berada pada tingkat rendah. Aplikasi ini sering digunakan dalam
sakelar otomatis, sensor, dan sistem kontrol.
2. Inverting Amplifier:
- Fungsi: Op-Amp sebagai inverting amplifier
digunakan untuk memperbesar sinyal input dengan penguatan yang dapat diatur
dengan mudah.
- Aplikasi: Sinyal input yang diberikan ke
input inverting (-) akan diinversi (dibalikkan) dan diperbesar. Aplikasi
umumnya meliputi penguatan sinyal, pembalik fasa, atau perubahan tingkat
tegangan.
3. Non-Inverting
Amplifier:
- Fungsi: Op-Amp sebagai non-inverting
amplifier juga digunakan untuk memperbesar sinyal input, tetapi outputnya tidak
diinversi dan memiliki penguatan yang dapat diatur.
- Aplikasi: Sinyal input yang diberikan ke
input non-inverting (+) akan diperbesar dengan penguatan tertentu. Aplikasi
umum meliputi penguatan sinyal dengan tingkat yang lebih tinggi dari satu.
4. Integrator:
- Fungsi: 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.
- Aplikasi: Aplikasi umumnya meliputi
pembuatan sinyal bentuk gelombang segitiga dari sinyal persegi atau pembuatan
osilator rampa.
5. Diferensiator:
- Fungsi: 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.
- Aplikasi: Aplikasi umumnya meliputi
pembuatan sinyal bentuk gelombang persegi dari sinyal sinusoidal atau pembuatan
osilator gelombang segitiga.
6. Buffer (Voltage
Follower):
- Fungsi: 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).
- Aplikasi: Aplikasi utama adalah
menjembatani sirkuit dengan impedansi input yang tinggi dengan beban impedansi
output yang rendah, sehingga menghindari penurunan tegangan.
7. Filter Aktif:
- Fungsi: Op-Amp digunakan dalam berbagai jenis
filter aktif, seperti filter low-pass, high-pass, band-pass, dan band-stop,
untuk mengatur frekuensi sinyal.
- Aplikasi: Penggunaan filter aktif meliputi
pemrosesan sinyal audio, pemfilteran sinyal komunikasi, dan banyak lagi.
8. Oscillator:
- Fungsi: Op-Amp dapat digunakan dalam
berbagai jenis osilator, seperti osilator gelombang sinus, gelombang persegi, dan
gelombang segitiga, untuk menghasilkan sinyal osilasi periodik.
- Aplikasi: Osilator digunakan dalam banyak
aplikasi, termasuk pembangkit gelombang, pemodulasi, dan pengukuran frekuensi.
9. Sirkuit Penguatan
Realimentasi Positif (Positive Feedback Amplifier):
- Fungsi: Op-Amp dalam sirkuit penguatan
realimentasi positif menghasilkan osilasi atau respons positif terhadap sinyal
input.
- Aplikasi: Aplikasi meliputi pembangkit gelombang osilasi, pengukuran frekuensi, dan aplikasi sensorik.
3. Jelaskan apa itu inverting dan non inverting, bandingkan sinyal input dan output! (sertakan gambarnya)
Jawab:
Inverting amplifier merupakan penguat operasional 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 kaki
non inverting dihubungkan ke ground. Dalam konfigurasi inverting amplifier, sinyal
output akan memiliki polaritas yang berlawanan dengan sinyal input, sehingga
jika sinyal input positif, sinyal output akan negatif, dan sebaliknya.
Non-inverting amplifier adalah jenis konfigurasi
penguat operasional yang digunakan untuk menghasilkan penguatan sinyal dengan
polaritas yang sama seperti sinyal input. Pada konfigurasi ini sinyal masukan
dihubungkan ke kaki non inverting op amp (+). Dalam konfigurasi non-inverting
amplifier, tegangan output akan memiliki polaritas yang sama dengan tegangan input.
Ini berarti jika tegangan input positif, tegangan output juga positif, dan jika
tegangan input negatif, tegangan output juga negatif.
- Inverting amplifier
- Non inverting amplifier
4. Jelaskan rangkaian inverting adder dan non inverting adder! (sertakan gambarnya)
Jawab:
Inverting Adder Amplifier
adalah salah satu jenis konfigurasi penguat operasional yang digunakan untuk melakukan
operasi penjumlahan dari beberapa sinyal input. Konfigurasi ini memungkinkan untuk
menambahkan beberapa sinyal input dan menghasilkan penguatan sinyal yang
sesuai. Sinyal output dari inverting adder amplifier adalah hasil penjumlahan
dari semua sinyal input dengan berbagai penguatan dan memiliki polaritas yang bertolak
belakang dengan sinyal input.
Non-Inverting Adder
Amplifier adalah salah satu jenis konfigurasi penguat operasional yang
digunakan untuk melakukan operasi penjumlahan dari beberapa sinyal input tanpa
membalik polaritas sinyal output. Dalam konfigurasi ini, polaritas tegangan
output akan tetap sama seperti sinyal input, sehingga jika sinyal input
positif, tegangan output juga positif, dan jika sinyal input negatif, tegangan
output juga negatif.
5. Buktikan turunan rumus inverting adder! (sertakan gambarnya)
Jawab:
Jika pada rangkaian memiliki 3 input, maka;
- Buatlah rangkaian inverting dan non inverting!
- Buatlah rangkaian adder inverting dan adder non inverting!
(Masing-masing rangkaian dilengkapi dengan signal generator dan osiloskop)
- Inverting Amplifier
Prinsip Kerja :
Pada rangkaian, kaki inverting OP AMP jenis 741
dihubungkan dengan resistor (R1) sebesar 100 ohm menuju ke kaki signal
generator. Dalam rangkaian ini, antara output dan kaki inverting dihubungkan
dengan Rf sebesar 200 ohm. Kaki non inverting pada op amp dihubungkn dengan
ground. Pada rangkaian tersebut, besar penguatan dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan gain = -Rf/R1, yaitu sebesar -2,0. Penguatan bernilai
negatif karena hasil output sinyal berupa pembalikkan atau memiliki beda fasa
sebesar 180 derajat. Besarnya nilai output yang dihasilkan pada osiloskop yaitu
sebesar -3,3 V dengan input sebesar 1,60 V. Secara matematis, output dapat
dihitung dengan rumus Vout = -(Rf/Rin) x Vin, yaitu sebesar -3,2 V.
- Non Inverting Amplifier
Prinsip kerja :
Pada rangkaian, kaki non inverting op amp dihubungkan
menuju signal generator. Kaki inverting pada op amp dihubungkan dengan Rf
sebesar 10k ohm, dengan resistor input (Rin) sebesar 10k ohm dan dihubungkan ke
Vout. Osiloskop channel A akan menampilkan grafik besaran Vin dan channel B
menampilkan besaran Vout. Besarnya penguatan pada rangkaian dapat dihitung
dengan rumus Acl = (Rf/Rin) + 1 yaitu sebesar 2 . Nilai penguatan bernilai
positif karena nantinya hasil sinyal output yang didapatkan akan sefasa dengan
input. Dari rangkaian proteus, didapatkan nilai keluaran sebesar 10 v, dengan
besar input 5 v. Berdasarkan perhitungan matematis, nilai keluaran sesuai
dengan rumus Vout = Vin x Acl, yaitu 10 V.
- Adder Inverting Amplifier
Prinsip kerja :
Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara
inverting, input yang berada pada V1,V2,V3 di hubungkan dengan hambatan yaitu
R1dan R2 yang masing-masingnya bernilai 10k ohm. Setelah di hubungkan
dengan hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan negatif pada op-amp. Besarnya
penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai negatif karena penguat operasional
dioperasikan pada mode membalik (inverting). Besarnya penguatan tegangan (Av)
tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan Rf (sebesar 20k ohm pada
rangkaian) dan resistor input masing-masing (R1,R2). Hasil keluaran pada
rangkaian didapatkan 4,0 V dengan input V1 = V2 = V3 = 1,0V.
- Adder Non Inverting Amplifier
Prinsip kerja :
Pada operasi adder/penjumlahan sinyal secara non
inverting, input yang berada pada V1 dan V2, di hubungkan dengan hambatan yaitu
R1,R2 dengan besar masing-masing resistor 10k. Setelah di hubungkan dengan
hambatan, lalu di hubungkan dengan masukan positif pada op-amp. Besarnya
penjumlahan sinyal masukan tersebut bernilai positif karena penguat operasional
dioperasikan pada mode non membalik (non inverting). Besarnya penguatan
tegangan (Av) tiap sinyal input mengikuti nilai perbandingan 1 + RA/RB dan tegangan input masing-masing (V1,V2).
Hasil keluaran pada rangkaian didapatkan 10 V dengan input V1 = V2 = 5,0 V. Hasil
ini sebanding dengan rumus matematis yang telah diturunkan, yaitu Vout =
(1+RA/RB) x ((V1+V2)/2) yaitu 10 V.
- Inverting amplifier
- Non Inverting amplifier
- Adder Inverting
- Adder Non Inverting
- RANGKAIAN INVERTING [KLIK]
- RANGKAIAN NON INVERTING [KLIK]
- RANGKAIAN ADDER INVERTING [KLIK]
- RANGKAIAN ADDER NON INVERTING [KLIK]
- VIDEO INVERTING [KLIK]
- VIDEO NON INVERTING [KLIK]
- VIDEO ADDER INVERTING [KLIK]
- VIDEO ADDER NON INVERTING [KLIK]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar