MODUL 3
OP AMP & FILTER
1. Pendahuluan[Kembali]
Operational Amplifier (Op-Amp) merupakan salah satu komponen aktif paling penting dalam elektronika analog. Op-Amp berfungsi sebagai penguat tegangan dengan karakteristik ideal, yaitu impedansi input sangat tinggi, impedansi output rendah, serta penguatan (gain) yang besar. Karena sifat ini, Op-Amp banyak digunakan dalam berbagai rangkaian, antara lain sebagai penguat, komparator, osilator, integrator, diferensiator, maupun filter aktif.
Salah satu aplikasi Op-Amp yang umum dipelajari adalah adder atau rangkaian penjumlah. Adder terbagi menjadi dua jenis, yaitu inverting adder dan non-inverting adder. Pada konfigurasi inverting, beberapa sinyal input dijumlahkan melalui resistor ke terminal inverting (−) sehingga menghasilkan keluaran dengan polaritas terbalik. Sedangkan pada konfigurasi non-inverting, sinyal input masuk ke terminal non-inverting (+) dan keluaran memiliki fase yang sama dengan input. Kedua konfigurasi ini banyak digunakan dalam pengolahan sinyal, pencampuran audio, dan sistem kontrol.
Selain adder, rangkaian filter juga menjadi topik penting dalam elektronika. Filter berfungsi menyaring sinyal berdasarkan frekuensi tertentu:Low Pass Filter (LPF): melewatkan frekuensi rendah dan menahan frekuensi tinggi.
- High Pass Filter (HPF): melewatkan frekuensi tinggi dan menahan frekuensi rendah.
- Band Pass Filter (BPF): melewatkan frekuensi dalam rentang tertentu.
- Band Stop Filter (BSF): meredam frekuensi dalam rentang tertentu.
Filter dapat dirancang menggunakan komponen pasif (resistor, kapasitor, induktor) maupun dengan tambahan Op-Amp yang disebut filter aktif. Filter aktif memungkinkan penguatan sinyal sekaligus kontrol frekuensi yang lebih fleksibel.
2. Tujuan[Kembali]
- Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja Low Pass Filter
- Mengetahui prinsip kerja High Pass Filter
3. Alat dan Bahan[Kembali]
1. Module RS-A04 Operational Amplifier 2
Merupakan module percobaan yang terdiri atas jenis-jenis rangkaian elektronika yang akan dicoba dalam praktikum.
2. Function Generator
Function generator adalah alat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan berbagai bentuk sinyal output, seperti gelombang sinus, gelombang persegi, gelombang segitiga, gelombang sawtooth, dan berbagai bentuk gelombang lainnya. Perangkat ini memungkinkan pengguna untuk mengontrol berbagai parameter sinyal, seperti frekuensi, amplitudo, fase, dan bentuk gelombangnya.
3. Osiloskop
Oscilloskop adalah alat pengukur yang digunakan untuk mengukur, merekam, dan menampilkan sinyal listrik dalam bentuk grafik yang disebut osilogram atau osiloskopogram. Grafik ini menggambarkan bagaimana tegangan berubah seiring waktu. Osiloskop memungkinkan pengguna untuk memahami karakteristik sinyal, seperti amplitudo, frekuensi, periode, dan bentuk gelombang
4. Jumper
Kabel jumper berfungsi untuk menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya dalam rangkaian elektronika.
5. Multimeter
Multimeter berfungsi untuk mengukur besaran listrik, seperti kuar arus litsrik, tegangan dan juga hambatan listrik. Pada percobaan ini, multimeter digunakan untuk mengukur tegangan pada rangkaian elektronika.
6. Module elektronika analog Operational Amplifier 1
B.Bahan
1. Resistor
Merupakan komponen yang berfungsi sebagai hambatan dalam rangkaian elektronika.
2. Op-Amp
Berfungsi sebagai penguat tegangan input yang diberikan pada suatu rangkaian.
4. Dasar Teori[Kembali]
Penguat operasional atau yang disebut Operational Amplifier adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional memiliki dua masukan dan satu keluaran, untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris, yaitu tegangan yang bernilai positif (v+) dan tegangan yang bernilai negatif (v-) terhadap tanah (ground).
Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional :
Gambar 3.4.1 Simbol Op-Amp
A. Inverting Op-Amp
Inverting amplifier dapat mengontrol penguatan tegangan (voltage gain) menggunakan Op-Amp. Sinyal input terhubung ke terminal negatif dan terminal positif terhubung ke ground. Output diberi umpan balik melalui Rf ke input inverting.
Gambar 3.4.2 Gambar Inverting Op-Amp
Impedansi masukan yang tak terbatas mencegah arus mengalir melalui input inverting. Hal ini berarti bahwa tidak ada penurunan tegangan antara input inverting dan input non-inverting, dan tegangan pada input (-) inverting adalah 0 karena input non- inverting (+) terhubung ke ground. Karena arus yang mengalir menuju terminal input adalah 0, maka arus yang melalui Rin sama dengan arus yang melalui.
Rf . Iin = If
Iin = Vin / Rin If = - Vout / RfPenguatan outputnya berbeda phasa 1800 dengan inputnya, jika input positif maka output negatif.
Vout = - (Rf / Rin) Vin
Penguatan tegangan (voltage gain) inverting amplifier adalah
Acl = Vout / Vin = - Rf / Rin
Acl adalah penguatan tegangan closed-loop.
B. Non Inverting Op-Amp
Gambar 3.4.3 Rangkaian Non-Inverting Op-Amp
Pada non-inverting amplifier input sinyal dihubungkan ke input (+) non-inverting dan sebagian output kembali melalui jaringan feedback dan dihubungkan ke input pembalik (-). Penguatan yang outputnya sama dengan input, tidak membalikkan fasa. Dikarenakan feedback yang negatif, maka tegangan diferensial (Vdiff = Vin – Vf) antara terminal input sangat kecil dan penguatan open loop tinggi (Aol).
Vout = Vin (1 + Rf / Rin)
Penguatan tegangan (voltage gain) non-inverting amplifier adalah
Acl = (Rf / Rin) + 1
C. Adder
Op-Amp adder merupakan jenis lain dari konfigurasi rangkaian op-amp. Op-Amp sebagai adder digunakan untuk menjumlahkan beberapa input masukan secara bersama sama menjadi satu keluaran.
Gambar 3.4.4 Rangkaian Inverting Adder
Untuk mendapatkan output rangkaian inverting adder, digunakan rumus:
Gambar 3.4.5 Rangkaian Non-Inverting Adder
Untuk mendapatkan output rangkaian non inverting adder, digunakan rumus:
D. Comparator Amplifier
Comparator atau komparator adalah jenis rangkaian amplifier operasional (op-amp) yang berfungsi untuk membandingkan dua sinyal tegangan pada inputnya dan menghasilkan output dalam bentuk tegangan tinggi atau rendah (logika digital), tergantung pada perbandingan tegangan tersebut.
Cara Kerja Comparator
• Comparator memiliki dua input: input inverting (-) dan input non-inverting (+).
• Jika tegangan pada input non-inverting (+) lebih besar daripada tegangan pada input inverting (-), maka output akan berada di kondisi tegangan tinggi (𝑉+ > 𝑉− = +𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
• Sebaliknya, jika tegangan pada input inverting (-) lebih besar daripada input non-inverting (+), maka output akan berada di tegangan rendah 𝑉+ < 𝑉− = −𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
E. Low Pass Filter
Low Pass Filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut-off) maka sinyal akan diredam. Low Pass Filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
Frekuensi cut-off (fc) dari Low Pass Filter (LPF) dengan RC dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut.
Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut. High Pass Filter (HPF) berfungsi untuk meneruskan sinyal di atas frekuensi cut-off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut-off diredam. Jenis filter ini memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter adalah
Komentar
Posting Komentar