· PDF fileMengetahui jenis-jenis rangkaian op-amp ... Flip-Flop Pada implementasinya IC555 dapat digunakan pada 3 mode yaitu : 1. Astable 2. Monostable 3

Hal. 1

0 Page

Hal. 2

Modul VII – Operasional

Amplifier

1. Tujuan Praktikum

Mempelajari kerja op-amp sebagai penguat

Mempelajari kerja op-amp sebagai pembanding (komparator).

Mempelajari integrasi dan diferensiasi bentuk gelombang sinusoidal dan

nonsinusoidal serta pengaruhnya terhadap amplitudo dan sudut fasanya

2. Poin-poin Dasar Teori

Mengetahui karakteristik op-amp

Mengetahui simbol dan rangkaian dalam op-amp

Mengetahui apa itu tegangan offset dalam op-amp

Mengetahui jenis-jenis rangkaian op-amp

Mengetahui istilah unity gain untuk rangkaian inverting dan non-inverting

Mengetahui cara kerja rangkaian komparator

Mengetahui cara kerja rangkaian penguat

Mengetahui istilah unity gain untuk rangkaian diferensiator dan integrator

Mengetahui cara kerja rangkaian diferensiator dan integrator

3. Dasar Teori

Operational Amplifier atau op-amp adalah sebuah devais penguat teganan

yang umumnya digunakan dengan komponen eksternal seperti resistor atau

kapasitor pada terminal input dan outputnya. Dengan mengkombinasikan

penggunaan resistor, kapasitor, atau keduanya, op-amp dapat melakukan berbagai

fungsi atau operasi[1]. Op-amp umumnya terintegrasi dalam suatu Integrated

Circuit (IC), beberapa contoh IC op-amp adalah LM741, LM311, dan beberapa

variasi dari keduanya bisa dari catu dayanya (single power supply atau dual power

Hal. 3

supply) atau dari banyaknya op-amp dalam satu IC (single, dual, atau quadruple).

Op-amp umumnya dianalisis sebagai op-amp ideal, hal ini memungkinkan

karena IC op-amp pada umumnya berfungsi layaknya op-amp ideal. Op-amp ideal

memiliki tiga terminal penting yaitu Inverting Input, umumnya diberi tanda minus

(-); Non-inverting Input, umumnya diberi tanda plus (+); dan Output. IC op-amp

sebenarnya juga memiliki dua terminal untuk power supply, Vcc+ dan Vcc- untuk

Dual Power Supply Op-Amp atau Vcc+ dan GND untuk Single Power Supply Op-Amp.

Gambar 1. Rangkaian ekuivalen op-amp

Berikut karakteristik op-amp ideal yang berguna dalam menganalisis

operasi kerja suatu op-amp[2]:

1. Gain tegangan tak berhingga.

2. Impedansi masukan tak berhingga.

3. Impedansi keluaran bernilai nol.

4. Bandwidth tak berhingga.

5. Tegangan offset sebesar nol.

Gambar 2. Rangkaian Dalam Op-amp IC 741

Hal. 4

Penggunaan op-amp paling umum adalah sebagai penguat. Ada dua jenis

penguat yang dapat dibuat dengan op-amp. Pertama, ada rangkaian penguat

pembalik (inverting amplifier), penguat ini selain menguatkan sinyal masukan

juga mengubah fasanya sebesar 180 derajat atau membalik fasanya. Kedua, ada

rangkaian penguat tidak membalik (non-inverting amplifier) yang menguatkan

sinyal masukan tanpa mengubah fasanya. Untuk menganalisis rangkaian tersebut

dapat digunakan hukum Kirchhoff untuk arus (KCL).

Gambar 3. Gambar rangkaian penguat inverting dan noninverting

Selain sebagai penguat tegangan, IC op-amp umumnya digunakan juga

sebagai komparator. Komparator dapat membandingkan masukan pada inverting

input dan noninverting input. Hal yang terjadi adalah selisih tegangan pada kedua

masukan dikuatkan sesuai dengan penguatan tegangan lup terbuka (open loop

gain). Umumnya penguatan tersebut lebih besar dari 100 sehingga yang terjadi

adalah tegangan output menjadi tersaturasi, hanya ada dua kemungkinan

keluaran yaitu tegangan positif mendekati Vcc positif dan tegangan negatif

mendekati Vcc negatif.

Gambar 4. Rangkaian Integrator Ideal dan Diferensiator Ideal

Hal. 5

Selain menggunakan resistor sebagai komponen eksternal dari sebuah

rangkaian op-amp, umumnya sebuah kapasitor juga dapat digunakan. Kapasitor

yang dapat melewatkan arus sesuai dengan perubahan tegangan terhadap waktu

(diferensiasi) dapat membuat rangkaian op-amp yang dikenal sebagai

diferensiator dan integrator. Rangkaian pada gambar di atas adalah rangkaian

Integrator dan Diferensiator. Rangkaian ini dapat melakukan operasi layaknya

integral atau differensial terhadap suatu gelombang masukan. Rangkaian ini

memiliki suatu frekuensi transisi dimana terjadi pemisahan frekuensi saat

gelombang diberi penguatan dan saat gelombang dilakukan integrasi/diferensiasi.

Diferensiator Ideal nyatanya tidak digunakan secara praktik karena rentannya

terhadap high frequency noise yang akan dikuatkan dengan sangat tinggi, karena

respons frekuensi dari rangkaian diferensiator ideal yang semakin diperkuat saat

frekuensi tinggi[3].

Gambar 5. Hasil Gelombang Terdiferensiasi dari Input Pulsa DC

Hal. 6

4. Praktikum

Rangkaian Penguat Pembalik (Inverting Amplifier)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas! Gunakan resistansi R1 senilai 1K

dan resistansi R2 senilai 10K.

2. Buatlah gelombang dengan amplituda sebesar 10 mVpp pada Signal

Generator dengan frekuensi 100 Hz.

3. Perhatikan nilai tegangan output yang tertera pada osiloskop dan catat

nilainya.

4. Ulangi langkah kedua dan ketiga dengan resistansi R2 senilai 100K.

Hal. 7

Rangkaian Penguat Tidak Membalik (Noninverting Amplifier)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas! Gunakan resistansi R1 senilai

1K dan resistansi R2 senilai 10K.

2. Buatlah gelombang dengan amplituda sebesar 10 mVpp pada Signal

Generator dengan frekuensi 100 Hz.

3. Perhatikan nilai tegangan output yang tertera pada osiloskop dan catat

nilainya.

4. Ulangi langkah kedua dan ketiga dengan resistansi R2 senilai 100K.

Hal. 8

Rangkaian Pembanding (Comparator)

1. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas!

2. Variasikan nilai Vin sebesar 1V, 2V, 3V, 4V, 5V, dan 6V.

3. Amati yang terjadi pada kedua LED

Rangkaian Integrator

1. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas! Gunakan R9 sebesar 1K dan

R10 sebesar 10K, C1 sebesar 10nF dan Power Supply sebesar +/-15V

Hal. 9

2. Aturlah generator sinyal agar mengeluarkan gelombang persegi

dengan V = 3 Vp-p dan frekuensi sebesar 10 Hz

3. Amati gelombang masukan dan keluarannya pada osiloskop

4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk frekuensi sebesar 14kHz

5. Ulangi langkah 2, 3, dan 4 untuk gelombang segitiga dan sinusoidal

6. Ubah resistansi R10 menjadi 22K, dan ulangi langkah 2, 3, 4, dan 5

Rangkaian Diferensiator

1. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas! Gunakan R11 sebesar 10K

dan R12 sebesar 100K, C1 sebesar 100nF dan Power Supply sebesar

+/-15V

2. Aturlah generator sinyal agar mengeluarkan gelombang persegi dengan

V = 3 Vp-p dan frekuensi sebesar 10 Hz

3. Amati gelombang masukan dan keluarannya pada osiloskop

4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk frekuensi sebesar 14kHz

5. Ulangi langkah 2, 3, dan 4 untuk gelombang segitiga dan sinusoidal

6. Ubah resistansi R11 menjadi 22K, dan ulangi langkah 2, 3, 4, dan 5

5. Daftar Pustaka

www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_1.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/opampi.html#c2

http://www.ee.nmt.edu/~rhb/spr05-ee212/lab/lab09.html

Hal. 10

Modul VIII – Filter Aktif

1. Tujuan Praktikum

Praktikan dapat mengetahui fungsi dan kegunaan dari sebuah filter.

Praktikan dapat mengetahui karakteristik sebuah filter.

Praktikan dapat membuat suatu filter aktif dengan karakteristik yang

diinginkan.

2. Poin-poin Dasar Teori

Pengertian Dasar Filter elektronik

Pengertian Filter Ideal

Jenis Filter berdasarkan komponennya

Jenis Filter berdasarkan frekuensi yang diloloskan

Cara kerja filter secara umum

3. Dasar Teori

Filter aktif RC adalah rangkaian pemilah frekuensi yang komponen-komponen

pasifnya terdiri dari tahanan ( R ), kapasitor ( C ) dan Op Amp sebagai komponen

aktifnya. Tidak digunakannya induktansi merupakan suatu keuntungan terutama

dalam fabrikasi rangkaian terpadu. Ada empat jenis filter yang mempunyai tanggapan

frekuensi ideal seperti ditunjukkan pada gambar 1 dibawah ini:

Hal. 11

Respon frekuensi filter ideal tersebut ialah dari jenis:

A. Lewat bawah (Low Pass), keluaran filter (yang mungkin merupakan penguatan), yang

dinyatakan oleh H(j2f) muncul untuk frekuensi-frekuensi rendah, dalam gambar

ditunjukkan dari frekuensi nol sampai frekuensi batas atas fH.

B. Lewat pita (Band Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2f) muncul untuk

frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2.

C. Lewat atas (High Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2f) muncul untuk

frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas tak

terhingga.

D. Eliminasi pita / penolakan pita (Band Rejection), keluaran filter yang dinyatakan oleh

H(j2f) tidak muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan

frekuensi batas atas f2.

Pada kenyataannya, tanggapan frekuensi sebuah filter tidak seideal seperti yang

ditunjukkan pada gambar 1. Tanggapan H(j2f) tidak tetap besarnya, bervariasi

antara harga maksimum H0 dan H1. Beda antara H0 dan H1 dinamakan kerutan

(ripple). Untuk lebih jelasnya pada gambar 2 akan terlihat karakteristik yang

Hal. 12

sesungguhnya dari suatu filter lewat bawah (Low Pass).

Jika melihat bentuk konfigurasi rangkaiannya, Filter aktif dapat dibedakan

menjadi :

1. Filter Butterworth, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi atenuasi,

seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut.

2. Filter Chebyshev, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi ripple,

seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut.

3. Filter Bassel, merupakan filter yang keluarannya dapat mengurangi perbedaan fasa,

seiring dengan bertambahnya orde dari filter tersebut.

4. Filter Sallen Key, merupakan filter aktif, yang digunakan untuk orde genap (n =

2,4,6,..) sehingga dapat langsung menghasilkan orde 2 (atau kelipatannya) dan dapat

menghemat pemakaian komponen lainnya.

Hal. 13

4. Langkah Percobaan

Low Pass Filter

Rangkaian Percobaan

Langkah Percobaan

Susun rangkaian seperti pada gambar.

Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal input

dan oscillator pada kanal output. Beri catu daya pada rangkaian, catat level tegangan

dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi yang berbeda.

Peralatan Percobaan

Function generator

Oscilloscope

Protoboard dan kabel penghubung

DC power supply

Komponen:

Resistor: 220Ω/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1)

Kapasitor: 0,1μF/400V (2)

Op Amp (1)

Hal. 14

High Pass Filter

Rangkaian Percobaan

Langkah Percobaan

Susun rangkaian seperti pada gambar.

Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal

input dan oscillator pada kanal output. Beri catu daya pada rangkaian, catat level

tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi

yang berbeda.

Peralatan Percobaan

Function generator

Oscilloscope

Protoboard dan kabel penghubung

DC power supply

Komponen:

Resistor: 220Ω/1W (2); 2,2kΩ/2W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1)

Kapasitor: 0,1μF/400V (4)

Op Amp (2)

Hal. 15

Band Reject Filter

Rangkaian Percobaan

Langkah Percobaan

Susun rangkaian High Pass dan Low Pass secara seri.

Pasang function generator dengan mode gelombang sinusoidal pada kanal

input dan oscillator pada kanal output. Beri catu daya pada rangkaian, catat level

tegangan dan frekuensi yang tertera pada oscilloscope untuk masukan frekuensi

yang berbeda.

Peralatan Percobaan

Function generator

Oscilloscope

Protoboard dan kabel penghubung

DC power supply

Komponen:

Resistor: 220Ω/1W (2); 2,2kΩ/1W (2); 100Ω/2W (1); 100kΩ/0,5W (1)

Kapasitor: 0,1μF/400V (4)

Op Amp (2)

6. Daftar Pustaka

Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu.

Millman, Jacob & Arvin Grabel, Microelectronics.

Millman, Jacob & Christos Halkias, Integrated Electronics.

Hal. 16

Modul IX – Aplikasi Rangkaian Elektronika

1. Tujuan Praktikum

Mengetahui fungsi dan pengertian komponen diskrit pada rangkaian

elektronika

Mengetahui intergrasi beberapa komponen sebagai fungsi tertentu

Mampu merancangan sebuah sistem elektronika dengan software simulator

2. Dasar Teori

Lampu Otomatis dengan LDR dan Relay

Salah satu aplikasi rangkaian elektronika yang dapat digunakan sehari-hari

adalah lampu otomatis. Penggunaan lampu otomatis ini dapat meringankan beban

manusia serta penghematan energi listrik. Lampu otomatis akan menyala pada saat

intensitas cahaya yang diterima sensor sangat rendah, dan berlalu sebaliknya. Sensor

cahaya yang digunakan pada rangkaian ini adalah LDR, yaitu resistor yang bersifat

variabel berdasarkan pada intersitas cahaya yang diterimanya. Saat LDR

berintensitas terang, resistansi akan mengalami penurunan sampai mendekati nol,

dan berlaku sebaliknya. Pada Op-Amp digunakan sebagai komponen komparator

yang membandingkan antara tegangan pada inverting dengan tegangan pada non-

inverting. Sinyal keluaran pada Op-Amp akan menjadi trigger pada BJT untuk

mengontrol lilitan medan magnet pada relay sehingga lampu dapat menyala ataupun

mati.

Driver Motor dengan Optocoupler

Driver motor merupakan rangkaian elektronika yang menghubungkan

mikrokontroler dengan motor yang berfungsi untuk mengontrol arah dan kecepatan

motor berdasarkan sinyal PWM dan GPIO dari mikrokontroler. Komponen utama

dari driver motor adalah 4 buah MOSFET sebagai full bridge dengan 2 buah bertipe

N-channel dan 2 buah bertipe P-channel. Selain itu rangkaian driver motor perlu

ditambah sistem proteksi yang menjaga mikrokontroler dari gangguan. Salah satunya

adalah dengan mengisolasi antara mikrokontroler denngan motor dengan

Hal. 17

memanfaatkan sifat optik dari LED pada optocoupler. Penguatan sinyal pada

optocoupler bersifat inverting dimana input berketerbalikan terhadap output.

Sehingga perlu berhati-hati saat mikrokontroler dalam kondisi idle.

Timer dengan IC555

IC555 merupakan komponen integrated circuit yang banyak digunakan untuk

menghasilkan pulsa digital sebagai timer dengan frekuensi tertentu. IC 555 terdiri atas

3 bagian penting yaitu:

1. Komparator

2. Resistor Voltage Divider

3. Flip-Flop

Pada implementasinya IC555 dapat digunakan pada 3 mode yaitu :

1. Astable

2. Monostable

3. Bistable

Salah aplikasi yang banyak digunakan IC555 adalah penghasil pulse width

modulation (PWM) dengan pengaturan nilai duty cycle berdasarkan pada nilai

kapasitansi dan resistasi

Hal. 18

3. Langkah Percobaan

Lampu Otomatis

Dengan

R1 = 10k Rpot = 100k

R2 = 10k Op Amp = CA3148

R3 = 10K BJT = BC548

VCC = 15V Beban = Lampu AC 220V

LDR Relay = OJ-SH-105HM

Dicuplik dan di-edit dari:

1. www.electronicshub.org/automatic-street-lamp-controller-circuit-using-relay-

and-ldr/ , diakses pada tanggal 15/03/16 pukul 22:34.

Hal. 19

Penggerak Motor

Komponen

R = 10K, 22K, 47K, 330

Q1 Q2 = IRF9530

Q3 Q4 Q5= IRF530

OPTO = 4N25

Dicuplik dan di-edit dari:

1. Skematik KRPAI Beroda Tim Robotika UI oleh M. Aldo Setiawan S.Si

2. www.bristolwatch.com/ele/h_bridge.htm Diakses pada tanggal 16/03/16 pukul 12.30

Hal. 20

IC 555 Pengendali Motor Stepper

Komponen

R = 1k, 330Ohm IC = NE555, 4017

Rpot = 1k

C = 100uF

BJT = BC547

Stepper Unipolar

Dicuplik dan di-edit dari:

1. Engineersgarage.com/tutorials/555-timer-ic-introduction-basics-working-different-

operating-modes

Hal. 21

Modul X – Proyek Akhir

Tahapan:

1. Pembagian Kelompok dan Mentor (1 April 2016)

2. Proposal (Deadline 17 April 2016). Dikirim ke email

[email protected], dengan format

Kelompok00_NamaMentor_Judul.pdf

3. Feedback (18-21 April 2016)

4. Simulasi Software (Proteus) (25 – 29 April 2016). Sebelum simulasi,

komunikasikan terlebih dahulu dengan mentor terkait kapan waktunya.

5. Simulasi Hardware (Breadboard) => optional (25 – 29 April 2016)

6. PCB (Solder dan/ Etching) => Etching dapat nilai lebih tinggi (30 April –

10 Mei 2016). E-Lab UI bekerja sama dengan Exercise dalam

mengadakan training etching.

7. Persentasi (9-11 Mei 2016). Buat Power Point berdasarkan Proposal dan

ditambahkan kekurangan dan kelebihan alat.

8. Pameran (20 Mei 2016)*

Isi Proposal:

1. Cover

2. Latar Belakang

3. Tujuan Alat

4. Skematik

5. Daftar Komponen

6. Cara Kerja

7. Pembagian Tugas

Hal. 22

SOP Terkait Proyek Akhir:

Judul proyek tidak boleh sama

Tujuan alat bebas, yang penting aplikatif.

Alat terdiri dari minimal 3 modul Praktikum RE kecuali Dioda. Dioda

hanya diterima apabila menerapkan FWRC, Clipper dan Clamper.

Jika ingin melakukan simulasi atau merangkai di dalam lab, juga harus

menghubungi mentor terkait. TIDAK BOLEH MASUK LAB TANPA

IZIN ASLAB!!!

Setiap akan memakai alat lab, diwajibkan menghubungi mentor terkait

terlebih dahulu dan mengisi form pemakaian alat.