MUHAMMAD IKHSAN DEPUTRA 232003: Chapter 10

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

a.Prosedur

b.Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

c.Video Simulasi

6. Download File

1. Pendahuluan [kembali]

Penguat operasional, atau op-amp, adalah penguat diferensial dengan penguatan sangat tinggi dengan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah. Penggunaan umum penguat operasional adalah untuk menyediakan perubahan amplitudo tegangan (amplitudo dan polaritas), osilator, rangkaian filter, dan berbagai jenis rangkaian instrumentasi. Op-amp berisi sejumlah tahap penguat diferensial untuk mencapai penguatan tegangan yang sangat tinggi.

2. Tujuan [kembali]

· Memahami apa yang dilakukan oleh penguat diferensial

· Mempelajari dasar-dasar penguat operasional

· Mengembangkan pemahaman tentang apa itu operasi mode umum

· Menjelaskan operasi input ujung ganda

3. Alat dan Bahan [kembali]

ALAT

· Osiloskop

Sebagai instrumen melihat gelombang.

· Signal Generator

Sebagai penghasil gelombang

BAHAN

· Vsine

Sebagai sumber tegangan.

· Amplifier

digunakan untuk memperkuat atau memeperbesar sinyal output baik sinyal AC maupun DC

· Ground

Sebagai potensial nol

· Power

memberikan suplay tegangan dan arus listrik pada rangkaian elektronika.

4. Dasar Teori [kembali]

1. Operational Amplifier (Op-Amp)

Op-Amp adalah penguat tegangan berpenguatan tinggi dengan dua input (inverting dan non-inverting) dan satu output. Sifat dasar Op-Amp ideal meliputi:
Penguatan terbuka (open-loop gain) sangat tinggi
Impedansi input sangat tinggi
Impedansi output sangat rendah
Respon linier terhadap sinyal input

2. Summing Amplifier

Konfigurasi ini memungkinkan beberapa sinyal input dijumlahkan pada satu output. Semua sinyal masuk ke terminal inverting melalui resistor masing-masing, sedangkan non-inverting di-ground-kan. Rumus output untuk dua input
$V_{1}$ dan $V_{2}$ adalah:

Rangkaian ini juga menghasilkan output yang berfasa terbalik terhadap total sinyal input.
Rangkaian summing-integrator adalah kombinasi dari dua fungsi utama op-amp, yaitu penjumlah (summing amplifier) dan pengintegrasi (integrator). Secara umum, rangkaian ini berfungsi untuk menjumlahkan beberapa sinyal input sekaligus dan menghasilkan output berupa integral dari hasil penjumlahan tersebut terhadap waktu. Rangkaian ini menggunakan konfigurasi inverting op-amp, di mana beberapa sinyal input diberikan ke terminal inverting melalui resistor masing-masing, sementara terminal non-inverting dihubungkan ke ground.

3. Operasi Integrator dengan Step Input

Dalam konfigurasi ini, op-amp berfungsi untuk mengintegrasikan sinyal input terhadap waktu. Ketika diberikan input step sebesar +1V, arus mengalir melalui resistor ke terminal inverting, dan karena adanya umpan balik negatif melalui kapasitor $C 1$ , op-amp menghasilkan output yang merupakan integral dari sinyal input. Karena input adalah konstan (step), maka hasil integrasinya adalah sinyal ramp, yaitu tegangan yang naik atau turun secara linear terhadap waktu. Dalam kasus ini, output menurun secara linear karena sifat pembalikan fasa dari integrator inverting.

Prinsip Kerja Operational Amplifier (Op-Amp):

Operational Amplifier (Op-Amp) adalah komponen elektronik analog yang berfungsi sebagai penguat sinyal dengan penguatan (gain) yang sangat tinggi. Prinsip kerjanya didasarkan pada perbedaan tegangan antara dua input-nya.

Op-Amp bekerja berdasarkan rumus:

$V_{out} = A \times (V_{+} - V_{-})$

Artinya:

Jika tegangan pada input (+) lebih besar dari input (−), maka output akan positif.
Jika tegangan pada input (−) lebih besar dari input (+), maka output akan negatif.
Jika kedua input sama besar, maka output = 0 (tidak ada tegangan keluar).
Nilai A (gain) sangat besar → jadi selisih kecil antara input bisa menghasilkan output besar.

Untuk mengontrol agar output tidak terlalu besar (karena gain-nya sangat tinggi), Op-Amp biasanya diberi umpan balik negatif (negative feedback) dari output kembali ke input (-). Fungsi feedback ini yaitu, untuk Menstabilkan output, Menyesuaikan perbedaan input agar sangat kecil (mendekati nol) dan Membuat Op-Amp bekerja lebih akurat dan terkontrol.

Operational Amplifier (Op-Amp) adalah komponen aktif dalam elektronika analog yang berfungsi

sebagai penguat tegangan. Komponen ini memiliki dua terminal input — yaitu non-inverting (+)

dan inverting (−) — serta satu terminal output.

Op-Amp banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti:

Inverting amplifier: menghasilkan output yang berfasa terbalik dari input.
Non-inverting amplifier: menghasilkan output sefasa dengan input.
Summing amplifier: menjumlahkan beberapa sinyal input menjadi satu output.
Integrator dan Differentiator: menghasilkan sinyal output yang merupakan hasil integral atau turunan dari input.
Komparator: membandingkan dua sinyal input dan menghasilkan output logika.

Karakteristik Op-Amp Ideal:

Gain (penguatan) sangat tinggi dalam kondisi open-loop.
Impedansi input sangat besar, sehingga tidak membebani sumber sinyal.
Impedansi output sangat kecil, memungkinkan penggerak beban dengan efisien.
Respons linier terhadap perbedaan tegangan input yang kecil.

Agar Op-Amp dapat bekerja secara stabil dan sesuai kebutuhan, umumnya digunakan umpan balik

negatif (negative feedback) dari output ke input inverting. Umpan balik ini berfungsi untuk:

Menstabilkan penguatan,
Menekan perbedaan tegangan antara kedua input (V+ dan V−),
Mengontrol output agar tidak jenuh.

Secara umum, Op-Amp adalah komponen serbaguna yang sangat penting dalam desain rangkaian analog karena kemampuannya dalam memproses sinyal dengan akurat, cepat, dan efisien

5. Percobaan [kembali]

a. Prosedur [kembali]
Pasang Transistor NPN
Kolektor → ke salah satu ujung lilitan primer transformator
Emitor → ke ground melalui resistor emitter
Basis → ke sumber sinyal melalui resistor basis
Pasang Transformator
Lilitan primer → kolektor transistor
Lilitan sekunder → speaker (atau resistor 8 ohm)
Tambahkan Power Supply
Ujung lain lilitan primer transformator → +Vcc (misal 12V)
Ground power supply → ground rangkaian
Pasang Kapasitor Bypass
Paralelkan kapasitor dengan resistor emitter untuk meningkatkan gain
Hubungkan Ground
Pastikan semua komponen ground tersambung
Jalankan Simulasi
Jalankan dan amati output sinyal di speaker dengan oscilloscope atau virtual instrument di Proteus

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Penguatan Sinyal Input:

Sinyal audio kecil dari generator masuk ke basis transistor.
Transistor memperkuat arus, menghasilkan arus kolektor besar.

Transfer Energi melalui Transformator:

Arus kolektor mengalir melalui lilitan primer transformator.
Perubahan arus ini menimbulkan tegangan di lilitan sekunder.

Output ke Beban (Speaker):

Tegangan di lilitan sekunder mendorong arus ke speaker.
Transformator menyesuaikan impedansi agar daya maksimum dapat ditransfer ke speaker.

Impedansi Matching:

Transformator memungkinkan output transistor (impedansi tinggi) cocok dengan speaker (impedansi rendah), meningkatkan efisiensi.

Isolasi DC:

Transformator mencegah arus DC mengalir ke speaker, melindungi beban dan menjaga fidelitas suara.

-Rangkaian 10.2

-Rangkaian 10.3

-Rangkaian 10.8

MUHAMMAD IKHSAN DEPUTRA 232003