10.50


1. Pendahuluan[Kembali]

Op-amp (operational amplifier) merupakan salah satu komponen analog yang sangat penting dalam sistem elektronika karena kemampuannya untuk memperkuat sinyal. Salah satu konfigurasi dasar dari op-amp adalah rangkaian penguat inverting (inverting amplifier), di mana sinyal input diberikan ke terminal inverting dan output akan memiliki fasa yang berlawanan terhadap input. Konfigurasi ini umum digunakan dalam rangkaian penguat sinyal, filter aktif, dan kontrol sistem analog. Namun, pada op-amp nyata, terdapat parameter non-ideal seperti tegangan offset input (input offset voltage) yang dapat memengaruhi akurasi sinyal output, terutama dalam aplikasi presisi tinggi. Oleh karena itu, pemahaman terhadap prinsip kerja, pengaruh gain, serta dampak dari tegangan offset sangat penting dalam merancang dan menganalisis rangkaian op-amp.

2. Tujuan[Kembali]

1. Menganalisis prinsip kerja rangkaian inverting amplifier menggunakan op-amp dengan konfigurasi umpan balik negatif.

2. Menghitung tegangan output dari sinyal input yang diberikan serta efek dari input offset voltage terhadap output.

3. Memahami pengaruh parameter spesifikasi op-amp terhadap unjuk kerja rangkaian secara keseluruhan.


3. Alat dan Bahan[Kembali]

 

1. Op Amp lm 741

        LM741 adalah sebuah operational amplifier (op-amp) monolitik serbaguna yang dirancang untuk aplikasi penguat analog umum. IC ini memiliki dua input (inverting dan non-inverting) dan satu output, serta membutuhkan sumber tegangan ganda (biasanya ±15 V, tetapi bisa bekerja di kisaran ±10 V hingga ±22 V). Op-amp ini termasuk dalam kategori general-purpose op-amp, yang banyak digunakan dalam penguat sinyal kecil, filter aktif, integrator, komparator, dan lain-lain.



    2. Resistor
        Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian, komponen ini digunakan untuk mengatur arus, membagi tegangan, melindungi komponen lain dari arus berlebih, dan sebagai bagian dari filter, pengatur waktu, atau pembentuk sinyal. Nilai hambatan resistor ditentukan oleh kode warna atau ditulis langsung pada bodinya.


3. Ground
     Ground dalam sebuah rangkaian elektronik adalah titik referensi tegangan nol volt yang digunakan sebagai acuan untuk semua tegangan lainnya dalam rangkaian. Ground bukan berarti harus terhubung secara fisik ke bumi, tapi bisa berarti titik nol secara konseptual atau fungsional di dalam sistem.




4. Power supply
    Power supply adalah perangkat atau rangkaian yang berfungsi untuk menyediakan energi listrik kepada komponen atau sistem elektronik. Secara umum, power supply dapat dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu DC power supply yang menghasilkan arus searah (direct current), dan AC power supply yang menghasilkan arus bolak-balik (alternating current). Pada rangkaian ini menggunakan input dc sebesar 25mV yang dihubungkan melalui resistor ke kaki inverting. 


4. Dasar Teori[Kembali]

 

1. Nilai maksimum absolut

    nilai maksimum absolut memberikan informasi tentang tegangan terbesar yang bisa digunakan, seberapa besar rentang sinyal input yang dapat diterima, serta berapa banyak daya yang dapat diproses oleh IC ini tanpa merusak perangkat.


2. Karakteristik Elektrik

    Karakteristik elektrik menggambarkan perilaku dan kinerja op-amp dalam kondisi operasi normal. Karakteristik ini biasanya mencakup beberapa parameter, 

 (Tegangan Offset Input)

    Merupakan selisih tegangan antara terminal input op-amp ketika output seharusnya nol.Nilai tipikal adalah 1 mV, tetapi dalam kondisi terburuk bisa mencapai hingga 6 mV.Tegangan offset output bergantung pada rangkaian yang digunakan, dan nilai maksimum pada kondisi terburuk harus digunakan dalam perhitungan.

b. Iio (Arus Offset Input)

Merupakan arus kecil yang diperlukan untuk menyebabkan tegangan offset input. Nilai tipikal adalah 20 nA, tetapi pada kondisi terburuk bisa mencapai 200 nA.

Masih banyak lagi karakteristik elektrik yang bisa dilihat pada tabel berikut



5. Example[Kembali]

 

 EXAMPLE 10.15 Determine the current draw from a dual power supply of 12 V if the
IC dissipates 500 mW.
Solution: If we assume that each supply provides half the total power to the IC, then
P = VI
250 mW = 12 V(I)

I = 250 mW/12 V = 20.83 mA

 EXAMPLE 10.16 Using the specifications listed in Table 10.3 , calculate the typical output
offset voltage for the circuit connection of Fig. 10.50 .




Solution: The output offset due to VIO is calculated to be
Eq. (10.16): Vo(offset) = VIO
R1 + Rf
R1
= (1 mV)a
12 k + 360 k
12 k b = 31 mV

The output voltage due to IIO is calculated to be
Eq. (10.18): Vo (offset) = IIO Rf = 20 nA (360 k) = 7.2 mV
Assuming that these two offsets are the same polarity at the output, we obtain for the total
output offset voltage
Vo(offset) = 31 mV + 7.2 mV = 38.2 mV

 EXAMPLE 10.17 For the typical characteristics of the 741 op-amp ( r o  75 , A  200 k),
calculate the following values for the circuit of Fig. 10.50 :
a. ACL .
b. Z i .
c. Z o .
Solution:
a. Eq. (10.8):
Vo
Vi
= -
Rf
R1
= - 360 k
12 k = 30  1
b

b. Zi = R1 = 12 k
c. Zo = ro
(1 + bA) = 75
1 + a 1
30 b(200 k)

= 0.011 ohm


6. Problem[Kembali]

1.




2. What input voltage results in an output of 2 V in the circuit of Fig. 10.64 ?


Jawab : 


7. Soal Latihan[Kembali]

 

Soal 1:
Satuan dari Slew Rate pada spesifikasi op-amp adalah:
A. Volt
B. Volt/watt
C. Volt/detik
D. Volt/mikrodetik

Jawaban: D. Volt/mikrodetik

Soal 2:
Satuan dari Input Offset Voltage pada datasheet op-amp umumnya adalah:
A. Volt
B. Milivolt atau mikrovolt
C. Ampere
D. Ohm

Jawaban: B. Milivolt atau mikrovolt

Soal 3:
Satuan dari Gain Bandwidth Product (GBW) dalam op-amp adalah:
A. Volt
B. Hertz
C. Watt
D. Decibel

Jawaban: B. Hertz


8. Percobaan[Kembali]

 

a. Prosedur

        1).  Buka aplikasi proteus

        2). Pilih komponen yang akan digunakan dalam rangkaian

        3). Susunlah komponen sesuai gambar

        4). Setelah merangkai seluruh komponen, jalankan simulasi

        5). Amatilah simulasi yang sedang berjalan

    b. Rangkaian dan prinsip kerja










Rangkaian ini merupakan rangkaian penguat inverting yang menggunakan operational amplifier (op-amp). Dalam konfigurasi ini, tegangan input Vi sebesar 25 mV diberikan ke terminal inverting (-) melalui resistor sebesar 12 kΩ, sedangkan terminal non-inverting (+) dihubungkan ke ground melalui resistor 12 kΩ. Output dari op-amp diumpan balik ke input inverting melalui resistor 360 kΩ. Karena op-amp memiliki gain yang sangat tinggi, maka perbedaan tegangan antara kedua inputnya (terminal + dan -) akan sangat kecil. Terminal non-inverting berada pada 0 V (ground), sehingga terminal inverting juga akan berada sangat dekat dengan 0 V. Fenomena ini dikenal sebagai virtual ground. Arus yang mengalir dari Vi menuju kaki inverting akan melewati resistor 12 kΩ dan diteruskan melalui resistor 360 kΩ menuju output, karena arus yang masuk ke op-amp secara ideal adalah nol karena impedansi input sangat tinggi. Berdasarkan hukum Kirchoff, arus yang melalui resistor input sama dengan arus melalui resistor umpan balik. Namun, dalam praktiknya, op-amp memiliki tegangan offset input, yaitu tegangan kecil yang muncul akibat ketidaksempurnaan internal op-amp. Tegangan offset ini, meskipun sangat kecil, akan diperkuat oleh gain rangkaian, sehingga dapat menyebabkan output menyimpang dari nilai ideal.


Video Percobaan





 


9. Link Download[Kembali]

download file rangkaian 10.50 [disini]

download datasheet op amp 741 [disini]

download tambahan datasheet op amp [klik disini]

download datasheet resistor [klik disini]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
MODUL 1   [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... 1. Tugas Pendahuluan 2. Laporan Akhir MODUL 1 POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN  JEMBATAN WHEATSTONE 1. Pendahuluan [Kembali]   Potensiometer adalah sensor yang berfungsi sebagai resistor 3 kaki terminal, dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan. Di terminalnya ada sebuah shaft atau tuas, yang berfungsi sebagai pengatur. Potensiometer sebagai resistor variabel 3 terminal, yang resistansi divariasikan secara manual, untuk mengontrol aliran arus listrik. Struktur potensiometer terdiri dari komponen penyapu (wiper), elemen resistif, dan terminal. Apabila hanya ada 2 terminal digunakan, maka ia akan bertindak sebagai variabel penghambat atau rheostat. Potensiometer tergolong sebagai variabel resistor. Dalam hal ini, potensiometer berfungsi sebagai pembagi tegangan yang bisa disesuaikan. Dengan dem...
Baca selengkapnya
Gambar
MODUL 2 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... 1. Tugas Pendahuluan 2. Laporan Akhir MODUL 2 OSCILLOSCOPE DAN PENGUKURAN DAYA 1. Pendahuluan [Kembali] Dunia elektronika sangat bergantung pada kemampuan untuk mengukur dan menganalisis sinyal listrik . Osiloskop merupakan alat ukur elektronik yang sangat penting yang digunakan untuk menampilkan bentuk gelombang dari sinyal tersebut. Namun, dalam banyak aplikasi, analisis visual dari bentuk gelombang saja tidak cukup. Kita juga perlu mengetahui jumlah daya yang dikonsumsi atau dihasilkan oleh suatu rangkaian elektronik Osiloskop merupakan alat ukur elektronik yang sangat penting dalam berbagai bidang, seperti elektronika, telekomunikasi, medis, dan fisika. Alat ini memungkinkan pengukuran dan visualisasi bentuk gelombang tegangan dan arus dalam suatu rangkaian elektronik. Pengukuran daya adalah proses penentuan jumlah da...
Baca selengkapnya

Tugas Pendahuluan

TUGAS PENDAHULUAN   MODUL 1   POTENSIOMETER & TAHANAN GESER DAN JEMBATAN WHEATSTONE Soal no.1 Jelaskan apa itu jembatan wheatstore dan fungsinya ! Jawab:  Jembatan Wheatstone adalah rangkaian listrik yang digunakan untuk mengukur nilai resistansi (hambatan) yang tidak diketahui dengan presisi tinggi. Rangkaian ini terdiri dari empat resistor yang disusun dalam bentuk jembatan.  Secara sederhana, jembatan Wheatstone adalah susunan rangkaian listrik untuk mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui besarannya.  Fungsi utama jembatan Wheatstone adalah untuk mengukur nilai resistansi yang tidak diketahui dengan membandingkannya dengan resistansi yang diketahui. Soal no.2 Jelaskan pengertian potensiometer dan tahanan geser! Potensiometer dan Tahanan Geser  Jawab: Potensiometer adalah resistor variabel tiga terminal yang nilai resistansinya dapat diubah dengan memutar atau menggeser tuas. Potensiometer sering digunakan sebagai pengatur volume pada p...
Baca selengkapnya