laporan praktikum pengukuran catu daya dan op-amp

1. BAB IV
PENGUKURAN CATU DAYA DAN OP-AMP
4.1. TUJUAN
1. Mahasiswa mengetahui dan memahami pengukuran daya dan OP-AMP.
2. Memahami dan mengetahui prinsip dan tujuan dari rangkaian tesebut.
3. Parameter-parameter yang diukur/diamati.
- Frekuensi
- Tegangan/daya
4.2. DASAR TEORI
Penguat operasional atau Op-Amp adalah rangkaian elektronik yang dirancang
dan dikemas seara khusus dengan menambahkan komponen luar sedikit saja dapat
dipakai untuk berbagai keperluan. Dengan teknologi rangkaian terpadu (IC), Op-amp
dibetk dalam kemasan IC sehingga jauh lebih murah dan luas pemakaiannya. Op-amp
adalah piranti solid state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik
DC maupun ACT.
Op-amp IC pada dasarnya terdiri atas tiga rangkaian dasar yakni, penguat deferensial
impedansi masukan tinggi, penguat tegangan berpenguat tinggi dengan pergeseran level
dan penguat keluaran impedansi rendah (biasanya pengikut emitter push-pull). Oleh
karena catunya demikian tegangan keluarannya dapat berayun posotif atau negatif
terhadap bumi.
Karakteristik op-amp yang terpenting adalah:
1. Impedansi masukan amat tinggi, sehingga arus masukan dapat diabaikan
2. Penguat loop terbuka amat tinggi
3. Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak berpengaruh oleh
pembebanan
Simbol Op-amp standar dinyatakan dengan sebuah segitiga seperti tampak pada
gambar, terminal-terminal masukan pada bagian segitiga. Masukan membalik dinyatakan

2. dengan tanda minus (-). Tegangan DC atau AC yang dikenakan pada masukan iniakan
digeser faasanya 180° pada keluaran. Masukan tak membalik dinyatakan dengan positif
(+). Tegangan DC atau AC yang diberikan pada masukan ini akan sefasa dengan
kelauaran. Terminal keluaran diperlihatkan pada puncak segitiga, terminal-terminal catu
dan kaki-kaki lainnya untuk kompensasi frekuensi atau pengaturan nol diperlihatkan pada
sisi atas dan sisi bawah segitiga, kaki-kaki ini tidak selalu diperlihatkan dalam diagram
skematisn, tetapi secara implisit sudah dinyatakan.
Tipe Op-amp atau nomor produk berada ditengah-tengah segitiga. Rangkaian umum
yang bukan menunjukkan Op-amp khusus memikili simbol-simbol A1, A2 dan seterusnya
atau OP1, OP2 dan seterusnya. Meskipun kita dapat menggunakan Op-amp tanpa
mengetahui secara tepat apa yang terjadi di dalamnya, tetapi akan lebih baik bila
karakteristik kerjanya kita pahami dengan mempelajari rangkaian internalnya.
Input (masukan) Op-amp seperti apa yang telah dilakukan ada yang dinamakan input
inverting dan non-inverting. Op-amp memiliki masukan tak berbalik v- (inverting) dan
keluaran v. Jika syarat masukan dihubungkan dengan syarat membalik (v-), maka pada
daerah tengah frekuensi isyarat keluaran akan berlawanan fase (berlawanan tanda tangan
dengan isyarat masukan0. Sebaiknya jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan
tak membalik (v+), maka isyarat keluaran akan sefase.
Op-amp ideal memliki open loop gain (penguat loop terbuka) yang tak terhingga
besarnya. Seperti misalnya Op-amp LM1741 yang sring digunakan oleh banyak praktisi
elektronika, memiliki karekteristik tipikal open loop gin sebesar 104 4
. Penguatan yang
sebesar ini membuat Op-amp menjadi tidak stabil, dan penguatanya menjadi tidak teratur
(infinite). Impedansi input op-amp ideal mestinya adalah tak terhingga , sehingga arus
input pada masukannya adalah 0. Sebagai perbandingan praktis, Op-amp LM1741
memiliki impedansi input Zin = 106
ohm. Nilai impedansi ini masih relatif sangat besar
sehingga arus input Op-amp LM1741 mestinya sangat kecil.
Dalam lebar spesifikasi penguat operasional, dapat ditemukan banyak istilah istilah
yang berkaitan dengan kerja penguat operasional. Beberapa istilah dan definisinya antara
lain:
- _m : margin fase, yaitu nilai absolut atau pergeseran fasa simpal terbuka diantara
terminal keluaran dan masukan pembalik pada frekuansi dimana modulus penguat

3. simpal terbuka adalah satu.
- _m : margin bati, adalah timbal balik dari nilai penguatan tegangan simpal terbuka
pada frekuensi terendah dimana ingsut tegangan simpal terbuka sedemikian rupa
sehingga keluaran sefase dengan masukan pembalik.
- A_v : penguatan tegangan sinyal besar, yaitu nisbah dari ayunan tegangan puncak ke
puncak keluaran terhadap besar perubahan tegangan masukan yang dibutuhkan.
- B1 : lebar pita bati satuaN (bahasa inggris: unity gain bandwidth) adalah rentang
frekuensi dimana bati penguatan tegangan simpal terbuka bernilai lebih dari satu.
- C_i : kapasitansi masukan, yaitu nilai kapasitansi diantara dua terminal masukan
dengan salah satu masukan dibumikan.
- CMRR : nisbah penolakan ragam bersama ( bahasa inggris: commom-mode
rejectionratio) adalah nisbah atau perbandingan nilai penguatan dari selisih tenaga
listrik dalam penguatan ragam bersama (bahasa inggris: common-mode). Nilai ini
diukur dengan cara menentukan nisbah perubahan pada tegangan listrik masukan
ragam bersama terhadap perubahan yangdihasilkanna pada tegangan ofset.
- GBW : darab lebar pita bati (bahasa inggris: gain bandwidth product) adalah nlai
hasil perkalian antara niali penguatan egangan simpal terbuka dan frekuensi sinyal
saat pengukura tersebut.
- Z_ic : impedansi masukan ragam bersama, yaitu hasil penjumlahan paralel impednsi
terhadap sinyal kecil diantara tiap terminal masukan dengan bumi.
- Z_o : impedansi keluaran, yaitu impedani terhadap sinyal kecil diantara terminal
keluaran dena bumi.
Gambar 4.1 Simbol Penguat
Simbol penguat operasional pada rangkain seperti gambar disamping, dimana:
- V+ : masukan non pembalik
- V : masukan pembalik

4. - Vout : keluaran
- Vs+ : catu daya positif
- Vs_ : catu daya negatif
Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan untuk
memudahkan gambaran rangkaian.
Gambar 4.2 Rangkaian Op-Amp
Prinsip Dasar Op-amp
Satu amplifier dapat dikategorikan operasional jika memenuuhi tiga karakteristik
utama, yakni :
1. Very high gain (200.000 kali)
2. Very high input impedance
3. Very low input impedance
Op-amp umumnya terdiri atas tiga stage atau amplifier yang dirangkai secara
cascade. Ketiga state itu masing-masing :
1. Differensial amplifier
2. Voltage amplifier

5. 3. Output amplifier
Differential amplifier memiliki responm frekuensi sangat lebar dan input impedance
yang sangat tinggi. Voltage amplifier memberikan penguatan yang sangat tinggi dan
output amplifier memberikan output impedance yang sangat rendah sehingga dapat
mengeluarkan arus listrik yang besar terhadap beban.
Gambar 4.3 Prinsip Op-Amp
Karakteristik Dasar OP-AMP
Penguatan operasional merupakan penguat perolehan tingkat tinggi yang sering
disebut sebagai rangkaian linier dasar (atau lebih tepat analog), yang sering difabrikasi
dalam satu sampai empat unit serupa dalam satu kemasan.
Gambar 4.4 Rangkaian ganti Penguat Operasional
Penguat OP-AMP mempunyai karakteristik ideal seperti berikut :
1. Resistansi masuk tak terhingga besar (rangkaian terbuka) akibatnya tidak arus

6. masuk ke kedua terminal masuk.
2. Resistansi keluaran R0 = 0.
3. Perolehan tegangan Av tek terhingga. Tegangan keluaran V0 = -AvVi terhingga, (V0
< tak terhingga), sehingga Av tak terhingga berarti Vi = 0.
4. Penguat Op-Amp menanggapi semua frekuensi sama (lebar pita tak terhingga).
5. Kalau Vi = V2, maka V0 = 0
Konfigurasi Op Amp
Tidak seperti amplifier konvensional, Op-amp mempunyai dua terminal masukan
yakni : inverting input dan non-inverting input yang masing-masing ditandai dengan “+”
dan “-“ .
1. Inverting Konfigurasi
Salah satu penggunaan OpAmp adalah sebagai penguat pembalik (inverting), yaitu
penguat yang keluaannya mempunyai tanda tegangan yang terbalik dibandingkan dengan
tanda tegangan masukan. Hal ini akan diakibatkan oleh apa yang akan diuraikan sebagai
berikut.
Gambar 4.5 (a) rangkaian penguat, (b) rangkaian ganti
Dalam karakteristik OP-AMP dikatakan bahwa salah satu sifat ideal OP-AMP adalah
bahwa resistansi masuk tak terhingga besar. Akibatnya tidak ada arus, masuk ke kedua
terminal masuk. Dan semua arus hanya akan melewati R1 dan R2 seperti ditunjukkan
pada gambar diatas. Disamping itu juga dikatakan bahwa perolehan tegangan Av tak

7. terhingga. Tegangan keluaran Vo= -Av Vi terhingga, Vo (tak terhingga) sehingga Av tak
terhingga berarti Vi=0. Sehingga tegangan di tittik A dapat dikatan nol (ground). Gambar
b menunjukkan rangkaian ganti yang jelas menunjukkan bahwa
Av = Vo/Vı = 12 / RR ..................................................................................................(1)
Persamaan diatas menunjukan bahwa perolehan penguat tegangan pada perbandingan
tahanan pararel (R2) dan tahanan seri (R1) dari penguat tersebut. Dari persamaan tersebut
juga terlihat bahwa tanda tegangan keluaran voterbalik dibandingkan dengan tanda
tegangan masuk V1 karena ini penguat tersebut dinamakan penguat pembalik (inverting).
Jika signal dimasukkan diantara terminal inverting input dan bumi sementara terminal
noninverting input dibumikan maka signal keluaran akan berlawanan fasa dengan signal
masukan,
Gambar 4.6 input dan output inverting konfigurasi
2. Non Inverting Configuration
Kalau tegangan masukan tidak dimasukkan lewat terminal pertama tetapi langsung
ke terminal kedua, yaitu sebesar V2, maka tegangan hasil penguatnya V0 akan lain, tidak
lagi terbalik tandanya. Pada gambar (b) ditunjukkan rangkaian gantinya dengan
memahami bahwa virtual ground (V1 = 0), maka tegangan di titk A dianggap sama
dengan V2, yakni VA =V2.

8. Gambar 4.7 (a) rangkaian penguat, (b) rangkaian ganti
Dari rangkaian ganti gambar (b) jelas bahwa:
)(1/)(// 12121020 RRRRRVVVVA Av ++=+=== ...........................................................(2)
Persamaan diatas menunjukkan bahwa perolehan dari tegangan penguat ini selalu
satu lebih dari pada penguat pembalik (inverting) dari tanda tegangan hasil penguat tidak
terbalik. Karena itu, penguat ini dinamakan bukan pembalik (non-inverting). Seperti
hasilnya pada penguat pembalik diatas, dari persamaan diatas menunjukkan bahwa
perolehan penguat bukan pembalik juga hanya tergantung pada perbandingan tahan
perarel dan tahanan seri (R1) dari penguat tersebut.
Sebaliknya ika signal dimasukkan di antara terminal non-inverting input dan output
sementara terminal inverting input dioutputkan maka signal keluaran sefasa dengan
signal masukkan.

9. Gambar 4.8 input dan output Non-Inverting Configuration

10. 4.3 RANGKAIAN PERCOBAAN
Gambar 4.9 Rangkaian Percobaan OP-AMP
4.4. PROSEDUR PENGUKURAN
a. Siapkan semua peralatan yang dibutuhkan.
b. Buat rangka pengukuran seperti gambar berikut.
c. Masukkan input 15 Hz dari function generator.
d. Ukur frekuensi dan tegangan Vpp pada output rangkaian di osiloskop.
e. Ulangi langkah 2 dengan input yang berbeda.
f. Lihat percobaan outputnya dengan input pada langkah 2.

11. 4.5 DATA PERCOBAAN
Tabel 4-1 hasil percobaan dari rangkaian OP-AMP
Op-amp inverting
Vin Gambar Keluaran Volt/div Time/div Vpp
10 Hz 20 V 10 ms/s 155 V
120 Hz 20 V 10 ms/s 145 V
560 Hz 20 V 10 ms/s 146 V

12. 1 KHz 50 V 4 ms/s 100 V
4.5 KHz 20 V 4 ms/s 154 V
12 KHz 20 V 4 ms/s 154 V

13. 22 KHz 20 V 4 ms/s 134 V
80 KHz 20 V 4 ms/s 138 V
150 KHz 20 V 10 ms/s 157 V

14. 240 KHz 20 V 4 ms/s 156 V