TEKNIK ELEKTRO: Laporan Akhir Percobaan 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Jurnal

2. Alat dan Bahan

3. Rangkaian Simulasi

4. Prinsip Kerja Rangkaian

5. Video Rangkaian

6. Analisa

7. Link Download

1. Jurnal [kembali]

2. Alat dan Bahan [kembali]

1. Op Amp

2. Resistor

3. Power

4. Generator Sine

5. Generator DC

6. Osiloskop

7. DC Voltmeter

8. Ground

3. Rangkaian Simulasi [kembali]

4. Prinsip Kerja Rangkaian [kembali]

Rangkaian pada percobaan 1 ini menggunakan satu buah op amp, dua buah resistor, satu buah generator sine, satu buah generator dc, satu buah dc voltmeter, dan satu buah osiloskop. Pada percobaan 1 terdiri dari dua buah rangkaian, yaitu rangkaian inverting amplifier input DC dan inverting amplifier input AC.

Rangkaian ini merupakan rangkaian inverting amplifier dengan sumber tegangan input V1 yang dihubungkan ke resistor R1 yang bernilai 10k ohm. Pada rangkaian ini terdapat tegangan saturasi atau pembatas tegangan yang dapat dikuatkan oleh op amp. Dengan diberi tegangan input V1, arus dari sumber mengalir melalui R1 ke percabangan input inverting. Karena tegangan inverting sama dengan tegangan non-inverting yaitu 0V dan impedansi input op amp sangat besar, sehingga arus tidak mengalir ke input, maka arus dari R1 mengalir menuju ke R2 dan ke output op amp. Karena tidak ada arus pada input op-amp maka R1 dan R2 menjadi rangkaian seri. Arus pada R1 sama dengan arus pada R2. Arus pada R1 adalah (V1-0)/R1. Arus pada R2 adalah (0-Vout)/R2. Dengan persamaan IR1 = IR2, maka tegangan output adalah Vo = -(R2/R1)*V1. Penguatan tegangan pada rangkaian ini tergantung pada nilai Rf atau R2. Besar penguatan (gain) dari inverting amplifier ini adalah R2/R1.

5. Video Rangkaian [kembali]

6. Analisa [kembali]

1. Bagaimana karakteristik op-amp?

Jawab:

Karakteristik Op-Amp (Operational Amplifier) pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input).

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

1. Penguatan Tegangan Open-loop atau Av tinggi = ∞ (tak terhingga)

2. Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Vo = 0 (nol)

3. Vo = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1

4. Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin besar = ∞ (tak terhingga)

5. Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout kecil = 0 (nol)

6. Lebar Pita (Bandwidth) atau BW respon frekuensi lebar = ∞ (tak terhingga)

7. Karakteristik op amp tidak tergantung temperatur atau suhu

8. Konsumsi daya yang rendah

9. Noise yang rendah

Tetapi pada prakteknya, ada beberapa karakteristik Op-Amp antara lain:

1. Arus bias input (Input bias current). Pada prakteknya akan ada aliran arus yang mengalir ke dalam kedua input opamp. Arus ini adalah arus bias mundur transistor. Arus bias input didefinisikan sebagai : I bias = (I1 + I2 ) / 2.

2. Arus Offset input (Input offset current). Arus offset input merupakan perbedaan arus bias input dari kedua terminal input. I os = │ I1 – I2│

3. Tegangan offset input ( Input offset voltage). Bila V1 dan V2 berada pada tegangan yang sama, tegangan output idealnya harus nol, karena Vo = Ad ( V2 – V1). Tetapi pada prakteknya akan ada tegangan pada output. Tegangan offset input didefinisikan sebagai perbedaan tegangan yang harus disupplaykan pada kedua terminal input agar tegangan output sama dengan nol.

4. Differensial voltage gain ( Ad ). Merupakan gain bila perbedaan sinyal tegangan input disupplaykan pada kedua terminal input.

5. Common mode voltage gain ( Ac ). Merupakan gain bila suatu sinyal input yang sama disupplaykan pada kedua termi nal input opamp.

6. Common mode rejection ratio ( CMRR ). Merupakan perbandingan antara Ad dan Ac dalam satuan dB. CMRR = Ad / Ac.

7. Supply voltage rejection ratio ( SVRR ). SVRR = Perubahan dalam tegangan supplay. Perubahan dalam tegangan offset input

8. Slew Rate. Merupakan ukuran waktu yang dibutuhkan untuk mensaklarkan output dari minimum tegangan negatip ke maximum tegangan positif. SR = ∆V / ∆T.

9. Full power bandwidth ( f FPBW ). f FPBW merupakan frekwensi terbesar dari tegangan sinus penuh yang dapat di outputkan opamp tanpa terjadinya efek slew rate. Jika output, Vo = Vom sin (2πft), maka gradinnya: dVo/ dt = 2πf Vom cos (2πft). Gradien akan maximum bila cos (2πft) = 1. Maka │ dVo/ dt │= 2πf Vom, dimana f adalah f FPBW. Jadi SR = 2π f FPBW Vom. Dan f FPBW = SR / (2π Vom).

Pada gambar dibawah, dapat dilihat simbol standar dari op amp dengan penandaan input (+) dan input (-), dan output. Input (+) juga disebut input noniverting (tidak membalik) dan (-) input inverting (membalik). Hubungan dari input op amp dan output sungguh sangat sederhana, seperti yang terlihat dengan menganggap dari deskripsi idealnya.

Untuk menjelaskan respon dari op amp ideal, kita menamai V1 tegangan pada input (+), V2 tegangan pada terminal input (-), dan V0 tegangan output. Idealnya, jika V1-V2 adalah positif (V1>V2), maka V0 saturasi positif. Jika V1-V2 adalah negatif (V2>V1), maka V0 saturasi negatif seperti ditunjukkan pada gambar di bawah. Input (-) disebut input inverting. Jika tegangan dalam input ini adalah lebih positif dibandingkan pada input (+), output saturasi negatif. Amplifier ideal ini mempunyai gain tak terbatas karena perbedaan yang sangat kecil antara V1 dan V2 hasilnya adalah output saturasi.

Op amp adalah peralatan yang mempunyai hanya dua keadaan output, +Vsat dan –Vsat. Dalam prakteknya, peralatan ini selalu digunakan dengan umpan balik dari output ke input. Umpan balik seperti ini menghasilkan implementasi dari berbagai hubungan khusus antara tegangan input dan output.

Pada dasarnya, kondisi Op-Amp ideal hanya merupakan teoritis dan hampir tidak mungkin dicapai dalam kondisi praktis. Namun produsen perangkat Op-Amp selalu berusaha untuk memproduksi Op-Amp yang mendekati kondisi idealnya ini. Oleh karena itu, sebuah Op-Amp yang baik adalah Op-Amp yang memiliki karakteristik yang hampir mendekati kondisi Op-Amp Ideal.

2. Apa pengaruh vin terhadap vout pada rangkaian inverting?

Jawab:

Pada rangkaian inverting nilai Vin sangat mempengaruhi nilai Vout. Apabila Vin bernilai positif (+) maka Vout yang dihasilkan bernilai negatif (-), dan sebaliknya jika Vin bernilai negatif (-) maka Vout yang dihasilkan bernilai positif (+). Dapat disimpulkan bahwa rangkaian inverting merupakan rangkaian op amp yang membalik polaritas output. Semakin besar nilai -Vin maka semakin besar juga +Vout nya dan begitupun sebaliknya.

3. Jelaskan pengaruh dari +Vsaturasi dan -Vsaturasi pada tegangan output yang dihasilkan?

Jawab:

Pengaruh dari tegangan saturasi yaitu jika dengan penguatan yang diberikan output op amp melebihi ±V saturasi maka besar tegangan output yang dihasilkan hanya sebatas ±V saturasi. Pengaruh dari tegangan saturasi juga untuk membatasi nilai tegangan keluaran maximum dari op amp tersebut. +Vsat merupakan besar tegangan input saat Vout pertama kali berubah setelah Vin diatur ke Vmax dan diturunkan secara perlahan.Sedangkan -Vsat merupakan besar tegangan input saat Vout pertama kali berubah setelah Vin diatur ke Vmin dan dinaikkan secara perlahan.

Contohnya apabila diberi input 1V, penguatan 10 kali dan V saturasi adalah ±7V, maka output yang dihasilkan adalah -7V untuk rangkaian amplifier inverting.

4. Bagaimana turunan rumus Vout dari rangkaian Inverting?

Jawab:

Pada rangkaian penguat yang ideal memiliki syarat bahwa tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. Untuk memulai analisis rangkaian penguat inverting, terapkan hukum Kirchoff arus pada titik cabang A dan asumsi I+ = I- = 0, sehingga gambar rangkaian penguat inverting menjadi seperti: