Top Banner

Click here to load reader

OP-AMP Dan Rangkaian OP-AMP

Jun 19, 2015

ReportDownload

Documents

OP-AMP Dan Rangkaian OP-AMP

OP-AMP dan Rangkaian OP-AMPPRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR

OLEH : PUTU RUSDI ARIAWAN (0804405050)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2010

PERCOBAAN III OP-AMP dan Rangkaian OP-AMP

3.1 Tujuan Percobaan 1. Dapat menyusun rangkaian-rangkaian amplifier dari op-amp 2. Dapat menyusun rangkaian-rangkaian filter dari op-amp 3.2 Tinjauan Pustaka Satu penguat operasional atau operational amplifier dalam bahasa inggris, sering disebut sebagai Op-Amp OpAmp (Operasional Amplifiers) pada hakekatnya merupakan sejenis IC. Di dalamnya terdapat suatu rangkaian elektronik yang terdiri atas beberapa transistor, resistor dan atau dioda. Jikalau kepada IC jenis ini ditambahkan suatu jenis rangkaian, masukkan dan suatu jenis rangkaian umpan balik, maka IC ini dapat dipakai untuk mengerjakan berbagai operasi matematika, seperti menjumlah, mengurangi, membagi, mengali, mengintegrasi, dsb. Oleh karena itu IC jenis ini dinamakan penguat operasi atau operasional amplifier, disingkat OpAmp. Namun demikian OpAmp dapat pula dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai penguat audio, pengatur nada, osilator atau pembangkit gelombang, sensor circuit, dsb. OpAmp banyak disukai karena faktor penguatannya besar (100.000 kali), yang biasanya dikenal dengan sebuah IC dimana banyak transistor digabungkan dalam satu kristal semikonduktor. Dengan memakai teknologi IC banyak transistor dan komponen elektronika lain biasa digabungkan menjadi satu komponen dengan berbagai sambungan dan sifat tertentu yang canggih. Rangkaian Op-Amp

dalam IC modern merupakan pendekatan yang baik untuk sifat Op-Amp ideal. Suatu amplifier dapat dikatagorikan operasional jika memenuhi tiga karakteristik utama, yakni: 1.Very high gain (200.000 kali) 2. Very high input impedance 3. Very low output impedance

PUTU RUSDI ARIAWAN

OpAmp umumnya terdiri atas tiga stage atau amplifier yang dirangkai secara cascade. Ketiga stage itu masing-masing: 1. Differensitial amplifier 2. Voltage amplifier 3. Output amplifier Differential amplifier memiliki respon frekuensi yang sangat lebar dan input impedance yang sangat tinggi. Voltage amplifier memberikan penguatan yang sangat tinggi dan output amplifier memberikan output impedance yang sangat rendah sehingga dapat mengeluarkan arus listrik yang besar terhadap beban.

Gambar 3.2.1 Op-Amp Jenis jenis atau Tipe Op-Amp Ada banyak jenis OpAmp, namun yang umum dijual di pasaran adalah OpAmp 741. OpAmp type 741 dijual dengan dua tampilan, yakni silinder dan DIL (Dial In Line). Yang berbentuk silinder berkaki 8 pin, sedangkan yang berbentuk DIL ada yang berkaki 8 pin, namun ada juga yang berkaki 14 pin.

3.2.1

PUTU RUSDI ARIAWAN

Gambar 3.2.2 Jenis Op-Amp

Nomor pin untuk 8 kaki dan 14 kaki: Pin 1 (3) + Pin 5 (9) untuk penyetelan 0 volt. Pin 2 (4) untuk inverting input. Pin 3 (5) untuk noninverting input. Pin 4 (6) untuk ground atau tegangan negatif. Pin 6 (10) terminal keluaran (output). Pin 7 (11) untuk tegangan positif. Nomor pin dalam kurung untuk DIL 14 kaki.

Gambar 3.2.3 Op-Amp 3.2.2 a. Karakteristik dan Parameter OP-AMP

Op-Amp Dasar Op-Amp menggunakan differential amplifier dengan dua input (plus dan

minus ) dan setidaknya satu output.

PUTU RUSDI ARIAWAN

Gambar 3.2.4 Op-Amp Dasar

Rangkaian dasar Op-Amp sebagai berikut :

Gambar 3.2.5 Rangkaian Dasar Op-Amp

Penguatan yang terjadi adalah :

Vo V1

Rf R1

Unity gain Jika Rf = R1 maka penguatan tegangan = - 1 b. Op-Amp Ideal dan Op-Amp Real Tentu saja Op-Amp yang ada tidak persis seperti Op-Amp ideal,tetapi terdapat beberapa sifat yang tidak ideal. Pada banyak rangkaian dan pemakaian rangkaian tersebut, pengaruh sifat real dari Op-Amp pelu diperhatikan karena pengaruh pada fungsi rangkaian cukup besar. Rangkaian ini misalnya rangkaian ukur yang harus memberikan hasil yang sangat teliti atau rangkaian dimana OpAmp dirangkai bersama dengan resistivitas yang sangat besar pada masukkan Op-Amp.

PUTU RUSDI ARIAWAN

c.

Diferential Amplifier

Gambar 3.2.6 Rangkaian Diferential Amplifier

Differential amplifier adalah rangkaian yang banyak digunakan dalam IC.Perhatikan bahwa rangkaian mempunyai dua input dan dua output. Jika sinyal input diaplikasikan pada salah satu input, dengan input yang lain dihubungkan ke ground, operasi kerjanya disebut dengan single-ended. Jika dua input dengan polaritas berlawanan diaplikasikan, disebut dengan double-ended. Jika input yang sama diaplikasikan pada ke dua terminal input, disebut dengan common mode. Dalam operasi common-mode, input sinyal yang sama menghasilkan sinyal yang berlawanan pada masing-masing collector. Kedua sinyal saling meniadakan sehingga outputnya menjadi nol. Dalam praktek, nilai output tidak benar-benar nol, tapi menghasilkan sinyal yang kecil. Fitur utama dari differential amplifier adalah gain yang sangat besar jika sinyal yang berlawanan diberikan pada input, dibandingkan dengan gain yang sangat kecil yang dihasilkan dari common input. Ratio dari perbedaan penguatan ini disebut common mode rejection.

PUTU RUSDI ARIAWAN

Gambar 3.2.7 Rangkaian Bias DC VE = 0 V VBE = - 0.7 V Arus emitter :

Dengan asumsi kedua transistor sama (Q1 = Q2) maka IC1= IC2 = IE Menghasilkan tegangan collector VC1 = VC2 = VCC ICRC = VCC- IE RC d. Penguatan Diferensial Sifat dari Op-Amp ideal adalah voltase pasa keluaran hanya tergantung dari selisih antara kedua masukkan dan penguatan diferensialnya tak terhingga. Sebenarnya penguatan diferensial memiliki nilai yang terhingga. Penguatan diferensial biasa disebut sebagai AD dan terdifinisi sebagai berikut :

A

D

V V

out diff

V(V POS

out

V

NEG

)

PUTU RUSDI ARIAWAN

Di mana :

V V

out

voltase pada keluaran Op-Amp voltase pada masukkan non-inverting ( tak membalik ) = voltase pada masukkan inverting ( membalik )

pos

V V

neg

pos

V

neg

=perubahan dari perbedaan antara voltase pada kedua masukan Op-Amp.

e.

Penguatan Bersama ( Common Amplification ) Pada Op-Amp ideal voltase keluaran hanya tergantung dari perbedaan

voltase pada kedua masukkan dn tidak tergantung dari besar potensial pada masukkannya. Berarti keluaran sama persis ketika kedua masukan sama-sama mempunyai potensial IV terhadap GND atau mempunyai potensial 8V terhadap GND. Pada Op-Amp real potensial bersama dari input akan mempengaruhi keluaran. Terhadap penguatan bersama AC ( common Amplification ) dengan definisi sebagai berikut :

Vdimana : Vout

out

A. VC

inbersama

: perubahan voltase output

V in bersama : perubahan voltase bersama pada kedua masukan,dimana voltase bersama terdefinisi sebagai V in bersama =

1 2 V in

V

in

Common Mode Rejection Ratio ( CMRR ) sering dinyatakan dengan huruf besar G adalah perbandingan antara penguatan diferensial AD dan bersama AC : G=

A A

D

C

f.

Input Op-Amp Untuk Op-Amp ideal voltase keluaran nol ketika perbedaan voltase input

nol,tetapi dalam Op-Amp real voltase input biasanya berbeda dari nol ketika

PUTU RUSDI ARIAWAN

keluaraaan nol. Perbedaan voltase input dimana voltase output nol tersebut Input Offset, Voff. Besar dari input offset tergantung dari Op-Amp dan biasanyan besarnya antara 25 V dan 5mV. Kalau suhu berubah maka voltase offset juga berubah. Besar perubahan voltase offset

V

off

per

perubahan

suhu

T,

VT

off

disebut

koefisien

suhu

(Temperature coeffisien). Pada berbagai Op_amp ada masukan khusus untuk menghilangkan input offset. Dengan rangkaian tambahan dan memakai masukan tersebut,besar dari voltase offset bias diatur. Biasanya prlengkapan ini dipakai untuk menghilangkan voltase offset, berarti mengaturnya menjadi nol. Hal ini disebut dengan menolkan voltase offset. Kalau offset sudah dinolkan pada suhu tertentu,voltase offset hanya timbul kalau suhu berbeda dengan suhu tersebut. Tetapi kalau offset diatur dengan rangkaian pengatur tersebut maka pengaruh suhu lingkungan pada besar voltase biasanya menjadi lebih besar berarti koefisien suhu menjadi lebih besar. Satu lagi perbedaan lagi yang harus diperhatikan pada Op-Ampreal adalah arus yang terdapat pada inputnya. Arys tersebut sebenarnya merupakan arus yang terdiri dari dua macam arus, yaitu satu bagian yang besarnya tidak tergantung pada besar voltase input dan satu bagian yang tergantung pada voltase input (arus yang terjadi karena adanya resistivitas input). g. Output Op-Amp Pada keluaran terdapat resistivitas keluaran. Resistivitas keluaran biasanya sebesar beberapa puluh ohm sampai orde k . juga terdapat batas maksimal dan batas minimal untuk voltase keluaran. Voltase keluaran ,aksimalpositif biasanya 1 sampai 3V (tergantung Op-Amp dan beban pada outputnya) di bawah voltase sumber positif dan voltase keluaran minimal negative biasanya 1 sampai 3 V (tergantung Op-Amp dan beban pada outputnya) di atas voltase sumber negative. Tetapi juga ada Op-Amp yang bias memiliki voltase output sampai voltase sumber negatif atau sampai voltase sumber positif. Selain terdapat resistivitas outpunya juga terdapat suatu pembatasan arus pada keluaran Op-Amp untuk melidungi Op-Amp dari penyerapan daya yang terlalu besar. Op-Amp biasanya bias dipakai hanya dengan arus keluaran

PUTU RUSDI ARIAWAN

maksimal sebesar beberapa mA. Kalau arus yang lebih besar dibutuhkan pada keluaran rangkaian. 3.2.3 Rangkaian-Rangkaian Op-Amp

a. Penguat Linear yang Inverting dengan Op-Amp; Prinsip Bumi Semu Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 3

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.