MODUL III

OPERATIONAL AMPLIFIER DAN FILTER 


1. Pendahuluan[Kembali]

    Op-Amp adalah salah satu komponen IC (Integrated Circuit) yang paling serbaguna. Secara sederhana, Op-Amp adalah penguat tegangan diferensial dengan gain (penguatan) yang sangat tinggi. Ia memiliki dua input: inverting (-) dan non-inverting (+), serta satu output. Sifat idealnya meliputi:

  • Impedansi input tak terhingga: Tidak ada arus yang mengalir ke terminal input.
  • Impedansi output nol: Op-Amp dapat menggerakkan beban tanpa penurunan tegangan.
  • Penguatan loop terbuka (open-loop gain) tak terhingga: Perbedaan tegangan input yang sangat kecil dapat menghasilkan output yang besar.

    Dalam praktikum, Op-Amp digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti penguat inverting/non-inverting, komparator, integrator, diferensiator, dan yang paling relevan, sebagai bagian penting dari filter aktif.

      Filter adalah rangkaian yang dirancang untuk melewatkan frekuensi sinyal tertentu dan menahan atau membuang frekuensi lain. Frekuensi yang dilewatkan disebut passband, sementara frekuensi yang ditahan disebut stopband. Konsep ini sangat penting untuk menghilangkan noise atau gangguan yang tidak diinginkan dari sinyal.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier 
  2. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
  3. Mengetahui prinsip kerja Low Pass Filter
  4. Mengetahui prinsip kerja High Pass Filter                                      

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. Electronic Base Station


2. Electronic Module Kit Op-Amp


3. Electronic Module Kit Filter 1, Filter 2

4. Jumper
  

    Di bidang elektronika, jumper digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan jalur pada papan sirkuit, memungkinkan konfigurasi dan penyesuaian pengaturan perangkat. Jumper sering dipakai untuk mengatur mode operasi, mengaktifkan atau menonaktifkan fitur, serta dalam proses troubleshooting dan pemeliharaan. Dengan kemudahan dalam pemasangan dan penggantian, jumper mempermudah perubahan konfigurasi tanpa perlu soldering, sehingga meningkatkan fleksibilitas dan efisiensi dalam pengembangan dan perawatan perangkat elektronik.

5. Multimeter


    Multimeter adalah alat yang sangat berguna dalam pengukuran dan diagnostik elektronik, karena mampu mengukur berbagai parameter listrik seperti tegangan, arus, dan resistansi. Dengan kemampuan ini, multimeter memungkinkan teknisi dan insinyur untuk memeriksa dan menganalisis kondisi sirkuit elektronik, menemukan masalah atau kerusakan, dan memastikan komponen berfungsi dengan benar. Selain itu, multimeter sering digunakan dalam pemeliharaan dan perbaikan peralatan elektronik, memberikan data penting untuk perbaikan atau kalibrasi sistem. Fungsionalitas yang luas dan kemudahan penggunaan menjadikan multimeter sebagai alat penting dalam pengembangan, perawatan, dan troubleshooting perangkat elektronik.

B. Bahan

1. Resistor 1K, 10K, 560 ohm



    Resistor berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam rangkaian elektronik, melindungi komponen sensitif, dan mengatur tegangan. Dengan membagi tegangan dan arus, resistor membantu dalam pengaturan sinyal, filter, dan aplikasi lainnya. Fungsi ini memastikan kestabilan dan keandalan operasi sirkuit elektronik, mendukung berbagai perangkat dan sistem dalam kehidupan sehari-hari.

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

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Komentar (Atom)