laporan elektronika dasar

PENGUAT OPERASIONAL ( PEMBALIK DAN TAK MEMEBALIK)

A.    PENDAHULUAN

1.      Latar belakang

Elektronika dasar merupakan bagian dari ilmu elektronika yang mempelajari dasar-dasar  komponen, rangkaian, tegangan dan karakteristik yang harus dipahami terlebih dahulu dalam membangun sebuah peralatan elktronika. Dalam peralatan elektronika dasar yang komplek, akan ditemukan komponen-komponen elektronika seperti dioda, transistor, IC OP-amp, IC gerbang logika dan komponen lainnya. Pada percobaan ini komponen elektronika yang akan digunakan sebagai bahan pengamatan adalah OP-amp (penguat diferensial).

Menurut Surjono (2009) penguat operasial (OP-amp) adalah suatu penguat beda (penguat diferensial) yang mempunyai penguatan tegangan yang sangat tinggi dengan impedansi masukkan tinggi dan impedansi keluaran rendah. Op-amp merupakan rangkaian integrasi yang dikemas dalam bentuk chip, sehingga sangat praktis penggunaannya. Penggunaan Op-amp sanagat luas termasuk diantaranya sebagai filter, osilator, dan rangkaian instrumentasi.

Menurut Hermanudin (2009), ada dua jenis penguat operasional yang sering didengar yaitu penguat inverting (membalik) dan non inverting (tak membalik). Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukkan sangat rendah. Sedangkan rangkaian non iverting merupakan rangkaian penguat tak membalik dengan impedansi masukkan yang tinggi.

Rangkaian penguat pembalik dan tak membalik memiliki perbedaan dari segi susunan atau bentuk rangkaiannya. Selain itu, kedua jenis penguat tersebut memiliki perbedaan dari segi cara kerja besert fungsinya.

Berdasarkan beberapa paparan diatas, maka praktikum percobaan penguat operasional (pembalik dan tak membalik) perlu dilakukan agar praktikan dapat membedakan antara penguat operasional pembalik dan penguat operasional tak membalik.

2.      Tujuan

Tujuan dari pelaksanaan percobaan penguat operasional (pembalik dan tak membalik) adalah sebagai berikut:

a.       Menyusun rangkaian Op-amp pembalik dan tak membalik sederhana untuk syarat AC dan DC, memahami karakteristik pengoperasiannya

b.      Menerapkan perhitungan untuk menunjukkan besarnya penguatan tegangan dan penguatan arus dengan memasang resitor yang dipilih.

c.       Menerapkan perhitungan untuk menunjukan besarnya penguatan tegangan dengan menggunakan metode resistansi dan tegangan.

B.      KAJIAN TEORI

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serbaguna sehingga sangat penting bagi kita untuk mengetahui penguat operasional dan prinsip kerja penguat operasional. Contoh penggunaan operasional penguat adalah untuk operasi matematika, sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik sehingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dan distorsi rendah serta pengembangan alat komunikasi. Selain itu, aplikasi pemakaian Op-amp juga meliputi bidang elektronika audio, pengatur tegangan DC, tapis aktif, penyearah presisi, pengubah analog kedigital dan pengubah digital keanalog, pengolah isyarat seperti cuplik tahan, penguat pengunci, kendali otomatik, komputer analog, elektronika nuklir, dan lain-lain (Sutrisno, 1986).

 Sebuah rangkaian peguat pembalik ditujukan untuk menguatkan sinyal-sinyal tanpa mengakibatkan output bergerak terlalu jauh dari suatu nilai rata-rata, kearah positif maupun negatif. Pada rangkaian penguat pembalik sebagian dari output diumpankan kembali keinput pembalik. Efek dari umpan balik negatif ini adalah mereduksi tegangan yang dihasilkan rangkaian menjadi

Tanda negatif pada gain mengindikasikan bahwa rangkaian penguat membalikkan sinyal input, selain menguatkannya ( Bishop, 2004 ).

Penguat operasional (operational amplifier) mulai digunakan pada tahun 1940-an, ketika  sirkuit elektronika dasar dibuat dengan menggunakan tabung vakum untuk melakukan operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian, integral, dan turunan.  Istilah penguat operasional itu sendiri baru digunakan pertama kali oleh John Ragazzini dan kawan-kawan dalam sebuah karya tulis yang dipublikasikan pada tahun 1947. Penguat operasional Op-amp atau yang biasa disebut (operational amplifier)  merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan (coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741. Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741 yaitu transistor masukan terhubung dengan konfigurasi pengikut emiter NPN yang keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama. Konfigurasi ini memisahkan masukan dan mencegah sinyal umpan balik yang mungkin memiliki efek berbahaya yang bergantung pada frekuensi (Daryanto, 2008).

C.    METODE PRAKTIKUM

1.      Alat dan Bahan

       Alat dan bahan yang kami gunakan pada percobaan ini yaitu dapat dilihat pada Tabel 6.1 berikut :

Tabel 6.1 Alat dan Bahan Percobaaan Penguat Operasional (Pembalik dan Tak Membalik)

NO	Alat dan Bahan	Fungsi
1	Resistor	Sebagai hambatan dalam rangkaian
2	Potensiometer	Sebagai hambatan dalam variabel
3	IC Op-Amp	Sebagai penguat isyarat
4	Osiloskop	Dapat melihat tampilan gelombang isyarat masukan dan keluaran
5	Multimeter	Untuk mengukur arus, tegangan, daan hambatan
6	Saklar	Pemutus dan penyambung arus listrik
7	Pembangkit isyarat AC	Untuk memperkut sinyal
8	Catu daya	Sumber tegangan
9	Papan rangkaian	Tempat untuk merangkai komponen-komponen elektronika
10	Kabel penghubung	Menghubungkan komponen-komponen listrik

2.      Prosedur Kerja

Prosedur kerja pada percobaan Penguat Operasional ( pembalik dan tak membalik ) adalah sebagai berikut :

a.       Rangkaian Pembalik

1.      Menyusun rangkaian tak-membalik Op-Amp DC seperti yang terlihat pada gambar 6.2 menggunakan sumber DC variabel sebgi catu daya untuk μA741.

2.      Membuat rangkaian pembagi tegangan seperti pada gambar 6.2 untuk mendapatkan  variabel yaitu dengan mengatur hambatan potensial . Mengatur sumber DC dan memasukkannya untuk menghasilkan syarat sebesar 0,1 V DC.

 

Gambar 6.2. Rangkaian DC Op-Amp tak membalik

Gambar 6.3. Rangkaian sumber tegangan masukan V_IN

3.      Menghubungkan kedua rangkaian tersebut

4.      Menghidupkan IC dan menghubungkannya dengan catu daya

5.      Mengatur tegangan masukkan dan tegangan keluaran dengan menggunakan osiloskop

6.      Menulis data pengmatan

b.      Rangkaian tak pembalik

1.      Menyusun rangkaian tak-membalik Op-Amp DC seperti yang terlihat pada gambar 6.4. Pencatu daya Op-Amp μA741 dibuat dengan memasang satu batrei 1,5 volt.

2.      Mengatur sumber DC masukan 64. untuk menghasilkan isyarat sebesar 0,1 volt DC dan menghubungkan ke titik A. Menghidupkan IC dengan menghubungkannya dengan catu daya.

Gambar 6.4. Rangkaian DC Op-Amp tak membalik

3.      Dengan menggunakan rumus pengutan tegangan,menghitung besar ΔV untuk rangkaian dengan menggunakan harga hasil pengukuran dengan sumber tegangan 3 volt dan 6 volt.

4.      Dengan menggunakan rumusan ΔV untuk  resistansi, menghitung besarnya penguatan rangkaian dengan harga R_in dan R_f sepertiyang tercantum pada gambar 6.4.

D.    HASIL DAN PEMBAHASAN

1.      Hasil

a.       Data Pengamatan

Data pengamatan dari hasil percobaan penguat operasional (pembalik dan tak membalik) dapat dilihat pada tabel 6.2 berikut

Tabel 6.2 Data pengamatan percobaan penguat operasional        (pembalik dan tak membalik)

No	(V)	(KΩ)	(KΩ)
1	3	100	2000
2	6	200	3000
3	9	300	4000

b.      Analisis Data

1.      Menentukan besar penguatan tegangan pada rangkaian OP-amp pembalik.

Ø  Untuk tegangan 3 Volt

V  =

 = 

= -20 kali

Untuk data selanjutnya dapat dilihat pda tabel 6.3 berikut

Tabel 6.3 Analisis data Rngakaian Op-amp pembalik

NO				∆V (kali)
1	3	100	2000	-20
2	6	200	3000	-15
3	9	300	4000	-13,3

2.      Menentukan besar penguatan tegangan pada rangkaian Op-amp tak membalik

Ø  Untuk tegangan 3 Volt

V  =  +1

 =   +1

= 21 kali

Untuk analisis data selanjutnya dapat dilihat dalm Tabel 6.4 berikut

Tabel 6.4 Analisis Data Rangkaian Op-amp

NO				∆V (kali)
1	3	100	2000	21
2	6	200	3000	16
3	9	300	4000	14,3

2.      Pembahasan

Perangkat  operasionl atau biasa disebut Op-amp (operasional amplifer) merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. IC Op-amp merupakan piranti solid  state yang mampu mengindra dan memperkuat sinyal baik sinyal AC maupun sinyal DC. Penguat operasional merupakan komponen elektronika yang paling pemting dalam setiap rangkaian elektronika. Penguat operasional suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan (cuping) arus seraha yang memiliki bati (faktor penguatan) sangan besar dengan dua masukan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnyaia dalam tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah rangkaian seri. Ada dua jenis rangkaian op-amp yang sering di dengar yaitu rangkaian pembalik (inverting) dan rangkaian tak membalik (non inverting).

Penguat pembalik adalah rangkaian penguat operasianal yang paling dasar. Tegangan dengan fasa yang berlawanan pada keluaran dibalikkan pada masukan pembalik, sehingga cenderung melawan tegangan masukan aslinya. Fasa keluaraan dari penguat pembalik ini akan selalu berbalikan tegangangan inpuntnya. Ada dua aturan yang sangat penting untuk di ketahuai mengenai penguat pembalik yakni tidak ada arus yang mengalir keterminal masukkan dan tegangan v₂ sama dengan tegangan v₁. Penguat ini memiliki keistimewan khusus yaitu sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180⁰ . hal ini disebabkan karena persimpangan input dan sinyal umpan balik berada pada potensial yang sama sebagai positif.

Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan, dengan menggunakan sumber tegangan 3 V, 6 V, dan 9 V iperoleh hambatan masukan sebesar 100 KΩ, 200 KΩ dan 300 KΩ serta  hmbatan keluaran sebesar 2000 KΩ, 3000 KΩ dan 4000 KΩ. Sehingga besar penguatan pembalik pada rangkaian Op-amp ini sebesar -2o kali untuk tegangan 3 V, -15 kali untuk tegangan 6 V dan 13,3 kali untuk tegangan 9 V.

Penguat tak membalik (noninverting amplifier) merupakan penguat  dengn karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Penguat tak membalik dapat di bangun menggunakan penguat operasional. Rangkaian  in idapat digunakanuntuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran  yang tetap sefase dengan sinyal inputnya. Prinsip kerja Op-amp noninverting penguat tak membalik mempunyai ciri yaitu masukan yang dipakai adalah masukan tak membalik (noninverting input) dan keluarannya sefase dengan masukkannya

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan, dengan menggunakan sumber tegangan 3 V, 6  V dan 9 V diperoleh hambatan masukkan sebesar 100 KΩ, 200 KΩ dan 300 KΩ. Serta hambatan keluaran sebesar 2000 KΩ, 3000 KΩ dan 4000 KΩ. Sehingga besar penguatan pada rangkaian Op-amp tak membalik apada tegangan 3 V sebesar 21 kali, pada tegangan 6 V sebesar 16 kali, sedeangkan pada tegangan 9 V sebesar 14,3 kali.

E.     Kesimpulan dan Saran

1.      Kesimpulan

Dari hasil percobaan  Penguat Operasional Pembalik (Inverting Op-Amp) dapat disimpulkan bahwa:

a.      Rangkain Op-amp pembalik dapat disusun dengan menghubungkan sinyal masukkan DC dengan kaki  inverting OP-amp. Penguat operasional tak membalik (non-inverting amplifier) dapat bekerja jika dipasang pada balikan negatif  yang ditandai dengan masukan pada kaki positif.

b.      Dengan menggunakan metode tegangan, maka besarnya penguatan pada rangkaian membalik untuk sumber tegangan 3 Volt, 6 Volt, dan 9 Volt adalah -20 kali, -15 kali, dan -13,3 kali. Sedangkan pada rangkaian tak membalik sebesar 21 kali, 16 kali dan14,3 kali.

2.      Saran

Saran  yang dapat saya sampaikan pada percobaan kali ini yaitu :

a.    Untuk laboratorium: diharapakan agar sekiranya alat-alat laboratorium terutama osiloskop yang bermasalah agar diganti atau setidaknya menyiapkan cadangan, dan alat-alat rangkaian seperti resistor, kawat, kapasitor dan papan rangkaian harus ditambah, sebab alat-alat laboratorium yang tersedia tidak sesuai dengan banyaknya percobaan yang dipraktekan.

b.    Untuk asisten: kami harapkan terus meningkatkan kinerjanya dalam membimbing saat praktikum.

c.    Untuk praktikan: agar pada saat  praktikum tidak membuat kegaduhan agar teman-teman yang lain dapat melakukan praktikum.