MODUL 3
OPERATIONAL AMPLIFIER DAN FILTER
1. Pendahuluan[Kembali]
Hukum Ohm merupakan dasar dalam ilmu elektronika yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Hukum ini membantu kita menghitung arus, resistansi, serta tegangan dalam suatu rangkaian listrik. Bunyi hukum Ohm adalah “Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar tersebut, asalkan suhunya tetap.” Rumus dari hukum Ohm dituliskan sebagai
V=I⋅R.
Hukum Kirchhoff menjelaskan hubungan antara tegangan, hambatan, serta arus listrik pada suatu rangkaian tertutup. Hukum ini banyak diaplikasikan dalam perbaikan kerusakan maupun dalam perancangan rangkaian elektronik. Hukum Kirchhoff terbagi menjadi dua, yaitu Hukum Kirchhoff I (KCL) atau hukum arus yang menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke suatu titik sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut dengan persamaan :
∑Imasuk=∑Ikeluar, dan Hukum Kirchhoff II (KVL) atau hukum tegangan yang menyatakan bahwa jumlah aljabar tegangan dalam suatu loop tertutup sama dengan nol dengan persamaan
Pembagi tegangan dan pembagi arus merupakan teknik penting dalam elektronika yang digunakan untuk membagi tegangan atau arus sumber menjadi beberapa nilai yang lebih kecil. Pembagi tegangan terdiri dari resistor yang disusun seri sehingga menghasilkan berbagai level tegangan referensi. Sementara itu, pembagi arus terdiri dari resistor yang disusun paralel sehingga dapat mengatur arus yang mengalir ke komponen tertentu. Mempelajari teknik ini sangat bermanfaat baik dalam desain sirkuit sederhana, pemahaman rangkaian yang lebih mendalam, maupun aplikasi praktis seperti pengaturan kecerahan LED dan penyesuaian bias transistor.
Analisis mesh dan analisis nodal merupakan metode sistematis yang digunakan untuk menyelesaikan rangkaian listrik yang besar dan kompleks. Analisis mesh berfokus pada loop tertutup dalam rangkaian untuk menghitung arus, sedangkan analisis nodal berfokus pada simpul atau titik pertemuan elemen rangkaian untuk menghitung tegangan.
Teorema Thevenin dan Norton memberikan cara sederhana untuk menyederhanakan rangkaian listrik yang kompleks menjadi bentuk ekuivalen yang lebih mudah dianalisis. Teorema Thevenin menyatakan bahwa suatu rangkaian dapat disederhanakan menjadi sebuah sumber tegangan ekuivalen yang dihubungkan seri dengan sebuah resistor, sedangkan teorema Norton menyatakan bahwa rangkaian dapat disederhanakan menjadi sebuah sumber arus ekuivalen yang dihubungkan paralel dengan sebuah resistor.
2. Tujuan[Kembali]
- Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Low Pass Filter
- Mengetahui prinsip kerja dari High Pass Filter
3. Alat dan Bahan[Kembali]
1.Electronic Base Station
2.Electronic Module Kit Op-Amp
3. Electronic Module Kit Filter 1, Filter 2
4. Multimeter
5. Kabel Jumper
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
Komentar
Posting Komentar