MODUL 3
OPERATIONAL AMPLIFIER DAN FILTER
1. Pendahuluan[Kembali]
Operational amplifier (op-amp) adalah perangkat elektronik yang sangat serbaguna dalam berbagai aplikasi, terutama dalam rangkaian analog. Op-amp umumnya digunakan untuk menguatkan sinyal, melakukan operasi matematika seperti penjumlahan dan pengurangan, serta dalam filter dan pengatur tegangan. Dengan dua input (inverting dan non-inverting) serta satu output, op-amp idealnya memiliki gain yang sangat tinggi, impedansi input yang sangat besar, dan impedansi output yang sangat kecil, sehingga memungkinkan kinerja yang efisien dalam berbagai konfigurasi rangkaian
2. Tujuan[Kembali]
- Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Low Pass Filter
- Mengetahui prinsip kerja dari High Pass Filter
3. Alat dan Bahan[Kembali]
1.Electronic Base Station
Electronic Base Station merupakan papan dasar yang digunakan sebagai media untuk merakit rangkaian percobaan. Alat ini berfungsi untuk menempatkan modul-modul elektronik sehingga lebih rapi, stabil, dan aman ketika dilakukan penyambungan. Dengan adanya base station, praktikan dapat dengan mudah menghubungkan rangkaian sesuai prosedur yang ada pada modul.
2.Electronic Module Kit Op-Amp
Modul ini berisi komponen dasar penguat operasional (Op-Amp) seperti IC Op-Amp, resistor, dan terminal input-output. Electronic Module Kit Op-Amp digunakan untuk melakukan percobaan penguat inverting maupun komparator. Dengan modul ini, mahasiswa tidak perlu merangkai seluruh komponen secara manual, sehingga proses praktikum menjadi lebih efektif dan fokus pada analisis hasil.
3. Electronic Module Kit Filter 1, Filter 2
Electronic Module Kit Filter terdiri dari rangkaian Low Pass Filter (LPF) dan High Pass Filter (HPF). Modul ini digunakan untuk melihat bagaimana sinyal dengan frekuensi tertentu dilewatkan atau diredam sesuai dengan karakteristik filter. Dengan adanya modul ini, praktikan dapat langsung melakukan pengukuran respon frekuensi tanpa harus menyusun rangkaian filter dari komponen terpisah.
4. Multimeter
Multimeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengetahui besar tegangan, arus, maupun resistansi. Dalam praktikum ini, multimeter digunakan khusus untuk mengukur tegangan input (Vin) dan tegangan output (Vout) dari rangkaian. Hasil pengukuran ini kemudian dibandingkan dengan perhitungan teori untuk mengetahui kesesuaian antara teori dan praktik.
5. Kabel Jumper
Kabel jumper merupakan kabel kecil dengan ujung pin yang berfungsi sebagai penghubung antar komponen atau modul. Dalam praktikum ini, kabel jumper digunakan untuk menghubungkan input dari function generator, output ke osiloskop, serta sambungan antara modul dengan sumber daya. Peran kabel jumper sangat penting karena tanpa kabel penghubung, rangkaian tidak dapat bekerja sesuai yang diharapkan.
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 :
1.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 :
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.
2. 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)
3. 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.
4. High Pass Filter
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