10.52


1. Pendahuluan[Kembali]

Dalam penguatan sinyal elektronik, khususnya pada penguat diferensial (differential amplifier), penting untuk memahami bagaimana penguat merespons dua jenis sinyal masukan: sinyal diferensial dan sinyal common-mode. Penguat diferensial idealnya akan memperkuat perbedaan antara dua sinyal input (diferensial), sambil menolak sinyal yang sama pada kedua input (common-mode).

Parameter penting yang digunakan untuk mengevaluasi kemampuan penguat diferensial dalam menolak sinyal common-mode adalah Common-Mode Rejection Ratio (CMRR). CMRR didefinisikan sebagai rasio penguatan diferensial terhadap penguatan common-mode. Semakin tinggi CMRR, semakin baik penguat dalam menolak gangguan atau noise yang sama pada kedua input.


2. Tujuan[Kembali]

 1. Mengukur dan menghitung CMRR dari suatu penguat operasional (op-amp) atau penguat diferensial.

2. Membedakan antara respons penguat terhadap sinyal diferensial dan sinyal common-mode

3. Alat dan Bahan[Kembali]

 

1. 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.


    2. Op-Amp
        Op-Amp adalah suatu komponen elektronik aktif yang digunakan untuk memperkuat sinyal listrik. Op-amp merupakan bagian penting dalam rangkaian analog dan digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguat sinyal, filter, osilator, dan komparator. Komponen ini memiliki dua input, yaitu input inverting (-) dan non-inverting (+), serta satu output.



    3. Power Supply
        Power supply adalah sebuah perangkat atau rangkaian elektronik yang berfungsi untuk menyediakan dan mengatur tegangan serta arus listrik yang dibutuhkan oleh komponen atau sistem elektronik lainnya. Power supply yang digunakan adalah AC

        
    4. 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. Dasar Teori[Kembali]

 

A. Operasi Diferensial dan Common-Mode pada Op-Amp

    Salah satu keunggulan utama dari rangkaian diferensial adalah kemampuannya untuk membedakan jenis sinyal yang masuk ke kedua terminal input-nya (+ dan −). Rangkaian ini dapat menguatkan secara signifikan sinyal-sinyal yang berbeda polaritas pada dua input, yang disebut sinyal diferensial dan hanya menguatkan sedikit sinyal yang sama pada kedua input (disebut sinyal common-mode).

        1. Differensial Input

            Terjadi saat kedua input berbeda (positif dan negatif), perbedaan antara kedua sinyal inilah yang dikuatkan secara besar oleh op-amp. Dirumuskan sebagai:


        2. Common Input
            Common input terjadi ketika kedua input memililki sinyal yang sama, Op-amp ideal akan mengabaikan sinyal ini, namun pada kenyataannya tetap ada sedikit penguatan. Common input dirumuskan sebagai: 

        3. Output Voltage
            Gabungan dari kedua komponen tersebut menghasilkan tegangan output total sebagai berikut:


            Dengan:
                                        Ad = penguatan diferensial
                                        Ac = penguatan common-mode
                                        Vd = tegangan diferensial
                                        Vc = tegangan common-mode

        4. Common Mode Rejection Ratio

            Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) adalah ukuran kemampuan op-amp untuk menolak sinyal-sinyal common-mode. Nilai CMRR yang besar menunjukkan bahwa op-amp sangat efektif dalam mengabaikan gangguan atau noise yang masuk secara bersamaan ke kedua input. Dirumuskan sebagai: 


Dalam bentuk logaritma


5. Example[Kembali]

 

Example

 

solution:

 From the measurement shown in Fig. 10.52 a, using the procedure in step 1

above, we obtain
Ad = Vo
Vd
= 8 V
1 mV = 8000

The measurement shown in Fig. 10.52 b, using the procedure in step 2 above, gives us
Ac = Vo
Vc
= 12 mV
1 mV = 12
Using Eq. (10.28), we obtain the value of CMRR,
CMRR = Ad
Ac
= 8000
12 = 666.7

which can also be expressed as
CMRR = 20 log10
Ad
Ac
= 20 log10 666.7 = 56.48 dB


6. Problem[Kembali]

Problem 1







Problem 2



Hitung Vd dan Vc

Vo Untuk CMRR 200




Vo untuk CMMR 10^5


7. Soal Latihan[Kembali]

 Soal 1:

Dalam operasi differential mode, sinyal yang diperkuat oleh op-amp adalah:
A. Rata-rata dari kedua sinyal input
B. Selisih antara dua sinyal input
C. Sinyal input dengan nilai tertinggi
D. Jumlah dari kedua sinyal input

Jawaban: B. Selisih antara dua sinyal input

Soal 2:
Jika kedua input op-amp menerima sinyal yang identik, maka ini disebut sebagai operasi:
A. Differential
B. Common Mode
C. Saturation Mode
D. Linear Mode

Jawaban: B. Common Mode

Soal 3:
Rasio antara penguatan mode differensial terhadap penguatan mode common disebut:
A. Slew Rate
B. Bandwidth
C. Input Bias
D. Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)

Jawaban: D. Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)


8. Percobaan[Kembali]

 


                                                             Rangkaian a

 Rangkaian a bekerja dengan penguat differensial yang merupakan bagian penting dari karakteristik operational amplifier (op-amp). Pada gambar sebelah kiri, dua input diberikan sinyal dengan besar yang sama namun berlawanan arah, yaitu Vi1 = 0.5mV dan Vi2 = -0.5mV. Selisih dari kedua sinyal ini menghasilkan tegangan differensial Vd = Vi1-Vi2 = 1mV.  Sinyal ini merupakan inti dari mode diferensial, di mana op-amp hanya merespons perbedaan antara kedua input dan mengabaikan komponen yang sama.
Gambar rangkaian kanan merupakan gabungan dari kondisi rangkaian kiri, yang menunjukkan bahwa sinyal input adalah gabungan dari dua sinyal AC yang masuk secara bersamaan ke inverting dan non inverting, namun dengan arah berlawanan. Output yang dihasilkan dari konfigurasi ini sebesar Vo = 8V menunjukkan bahwa op-amp bekerja dalam mode diferensial dengan penguatan tinggi terhadap perbedaan input, dan memperkuat Vd secara signifikan.
 


                                                                       Rangkaian b                                    

Rangkaian b ini menunjukkan kondisi common-mode, yaitu ketika dua input op-amp menerima sinyal yang sama. Dalam kondisi ideal, op-amp seharusnya tidak memberikan output apa pun (karena hanya merespons perbedaan antara input). Nilai output yang dihasilkan menggambarkan kemampuan penolakan sinyal common-mode dari op-amp tersebut. Dari nilai output dan tegangan input common-mode, kita bisa menghitung common-mode gain Ac dan membandingkannya dengan differential gain (seperti dari rangkaian sebelumnya) untuk memperoleh CMRR.

Video Percobaan
 



                                                                          Fig 10.52(A)






                                                                        Fig 10.52(B)



9. Link Download[Kembali]

download file rangkaian 10.52 A [disini]

download file rangkaian 10.52 B [disini]

download datasheet op amp 741 disini

download tambahan datasheet op amp 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