MODUL 3 OPERATIONAL AMPLIFIER DAN FILTER
MODUL 3
Operational Amplifier atau yang lebih dikenal dengan Op-Amp merupakan salah satu komponen elektronika analog yang banyak digunakan dalam berbagai rangkaian. Op-Amp berbentuk sebuah IC (Integrated Circuit) yang di dalamnya terdapat beberapa transistor, resistor, dan komponen lain yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat bekerja sebagai penguat sinyal listrik.
Pada dasarnya, Op-Amp berfungsi untuk memperkuat perbedaan tegangan antara dua inputnya, yaitu input inverting (–) dan input non-inverting (+). Hasil penguatan tersebut kemudian dikeluarkan melalui terminal output. Karena memiliki karakteristik seperti penguatan tegangan yang sangat tinggi, impedansi input yang besar, dan impedansi output yang rendah, Op-Amp sangat fleksibel dan bisa digunakan dalam berbagai macam aplikasi elektronika.
Beberapa contoh penerapan Op-Amp yang umum dijumpai antara lain sebagai penguat sinyal (amplifier), penjumlah dan pengurang sinyal (summing/differential amplifier), integrator dan diferensiator, hingga sebagai filter aktif dalam sistem audio maupun komunikasi. Dengan adanya Op-Amp, perancangan rangkaian menjadi lebih sederhana karena satu komponen kecil ini bisa menggantikan banyak transistor yang disusun secara kompleks.
Rangkaian filter merupakan suatu rangkaian listrik yang berfungsi untuk meneruskan sinyal dengan rentang frekuensi tertentu saja. Sinyal yang berada di luar frekuensi yang diinginkan akan diredam sehingga tidak dapat dilewatkan. Filter banyak digunakan untuk pemrosesan sinyal, baik pada frekuensi rendah, tinggi, maupun pada frekuensi tertentu. Berdasarkan jenis komponennya, filter dibedakan menjadi dua, yaitu filter aktif dan filter pasif. Filter aktif dibuat dengan menggunakan komponen aktif seperti transistor dan dioda, sedangkan filter pasif menggunakan komponen pasif seperti resistor, induktor, dan kapasitor.
1. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
2. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
3. Mengetahui prinsip kerja Low Pass Filter
4. Mengetahu prinsip kerja High Pass Filter
A. Alat dan Instrument
1. DC Power Supply
2. Multimeter
3. Jumper
4. Osiloskop
B. Bahan
1. Resistor
2. Dioda
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 :
Gambar 3.1 Simbol Op-Amp
A. 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 Rf. Iin = If Iin = Vin / Rin If = - Vout / Rf
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.
B. Non Inverting Op-Amp
Gambar 3.3 Rangkaian Non Inverting 0p-Amp
Pada non-inverting amplifier input sinyal dihubungkan ke input (+) non-inverting dan sebagian output kembali melalui jaringan feedback dan dihubungkan ke input pembalik (-). Penguatan yang outputnya sama dengan input, tidak membalikkan fasa. Dikarenakan feedback yang negatif, maka tegangan diferensial (Vdiff = Vin – Vf) antara terminal input sangat kecil dan penguatan open loop tinggi (Aol).
Acl = (Rf / Rin) + 1
C. Adder
Op-Amp adder merupakan jenis lain dari konfigurasi rangkaian op-amp. Op-Amp sebagai adder digunakan untuk menjumlahkan beberapa input masukan secara bersama sama menjadi satu keluaran.
Gambar 3.4 Rangkaian inverting adder
Untuk mendapatkan output rangkaian inverting adder, digunakan rumus:
Gambar 3.5 Rangkaian non inverting adder
Untuk mendapatkan output rangkaian non inverting adder, digunakan rumus:
D. 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 besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
Rangkaian Low Pass Filter
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.
E. 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.
Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF
Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter Adalah
D. 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 besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
Rangkaian Low Pass Filter
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.
E. 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.
Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF
Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter Adalah
Komentar
Posting Komentar