Modul 3 - OP AMP

Modul 3

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Video Simulasi

6. Percobaan

Percobaan ...

1. Differentiator Amplifier
2. Integrator Amplifier
3. Comparator Amplifier
4. Inverting Amplifier
5. Non-Inverting Amplifier

MODUL 3

OP AMP

1. Pendahuluan [Kembali]

        Adder inverting dan adder non-inverting amplifier merupakan dua konfigurasi khusus dari operational amplifier (op-amp) yang digunakan untuk menjumlahkan beberapa sinyal input secara elektronik. Kedua jenis adder ini memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi elektronika, terutama dalam pengolahan sinyal, pencampuran audio, dan berbagai sistem kontrol.

        Pada adder inverting, beberapa sinyal input diberikan melalui resistor-resistor yang terhubung ke terminal inverting (-) op-amp. Dalam konfigurasi ini, sinyal-sinyal input dijumlahkan secara linear, namun keluaran yang dihasilkan memiliki polaritas yang berlawanan (fase terbalik) dengan sinyal input, karena output op-amp beroperasi pada mode inverting. Gain dari setiap sinyal input ditentukan oleh rasio resistor input terhadap resistor feedback. Adder inverting ini memungkinkan pengguna untuk melakukan penjumlahan sinyal dengan berbagai bobot melalui pengaturan nilai resistor.

          Sebaliknya, pada adder non-inverting, sinyal-sinyal input dijumlahkan dan diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, seringkali melalui jaringan resistor khusus. Dalam konfigurasi ini, sinyal keluaran memiliki fase yang sama dengan sinyal input dan menghasilkan penjumlahan sinyal-sinyal input dengan nilai gain yang ditentukan oleh rasio resistor pada loop feedback. Meskipun adder non-inverting kurang umum dibandingkan dengan adder inverting, konfigurasi ini tetap berguna dalam aplikasi di mana fase sinyal keluaran harus searah dengan sinyal input.

      Kedua konfigurasi adder ini memungkinkan perancangan sistem elektronika yang mampu memproses dan menggabungkan berbagai sinyal input secara efisien, membuatnya sangat berguna dalam aplikasi pengolahan sinyal analog dan digital. Memahami perbedaan dan penerapan dari adder inverting dan non-inverting adalah dasar penting dalam analisis dan perancangan rangkaian menggunakan op-amp.

2. Tujuan [Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja dari Differentiator Amplifier

2. Mengetahui prinsip kerja dari Integrator Amplifier

3. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier

4. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier

5. Mengetahui prinsip kerja dari Non Inverting Amplifier

3. Alat dan Bahan [Kembali]

       

1. Electronic Base Station

                                                                               

2. Electronic Module Kit Op-Amp

                                            

3. Multimeter             

4. Kabel Jumper

                                                    

                                                    

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 :

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 3.2 Rangkaian 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 / Rf

Penguatan 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 3.3 Rangkaian Non Inverting 0p-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 / Ri 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 Rangkaian inverting adder

               Untuk mendapatkan output rangkaian inverting adder, digunakan rumus: 

                Gambar 3.5 Rangkaian non inverting adder

Untuk mendapatkan output rangkaian non inverting adder, digunakan rumus: 

A. Differentiator Amplifier Differentiator 

        adalah amplifier yang menghasilkan output berupa turunan (diferensial) dari sinyal input terhadap waktu. Alat ini digunakan untuk mendeteksi perubahan cepat dalam sinyal. Pada rangkaian ini, op-amp memberikan output yang sebanding dengan laju perubahan sinyal input, sehingga ideal untuk aplikasi yang membutuhkan deteksi perubahan mendadak. Differentiator sering digunakan dalam sistem kontrol, pengolahan sinyal, dan deteksi sinyal berfrekuensi tinggi.

B. Integrator Amplifier Integrator

        adalah amplifier yang menghasilkan output berupa integral dari sinyal input terhadap waktu. Rangkaian ini mengumpulkan nilai sinyal input seiring waktu, menghasilkan sinyal kumulatif. Sangat berguna untuk mengubah bentuk gelombang menjadi ramp atau gelombang halus, dan pada dasarnya, menyaring frekuensi tinggi. Integrator banyak digunakan dalam pengendalian otomatis, rangkaian filter, dan pengolahan sinyal. 

C. 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)

5. Video Simulasi [Kembali]

Rangkain Simulasi Proteus

Differentiator Amplifier

Integrator Amplifier

Comparator Amplifier

Inverting Amplifier

Non-Inverting Amplifier

6. Percobaan [Kembali]