OPERATIONAL AMPLIFIER INVERTING DAN NON-INVERTING

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II OPERATIONAL AMPLIFIER INVERTING DAN NON-INVERTING

Abstract

Penguat operasional atau sering disebut op-amp merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk memperkuat sinyal arus searah (DC) maupun arus bolak-balik (AC). Penguat operasional terdiri atas transistor, resistor dan kapasitor yang dirangkai dan dikemas dalam rangkaian terpadu (Iintregated circuit). Dalam penggunaannya op-amp dibagi menjadi dua jenis yaitu penguat linier dan penguat tidak linier. Penguat linier merupakan penguat yang tetap mempertahankan bentuk sinyal masukan, yang termasuk dalam penguat ini antara lain penguat non inverting, penguat inverting, penjumlah diferensial dan penguat instrumentasi. Sedangkan penguat tidak linier merupakan penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya, diantaranya komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang. namun pada praktikum ini hanya akan dibahas tentang rangkaian dari inverting dan non-inverting. Inverting ampli er dimana input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting ampli er adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1 nilai tegangan dari keluaran penguat inverting yang dihasilkan selalu bernilai lebih kecil dari satu bahkan selalu bernilai negatif misalkan data hasil praktikum menunjukan bahwa Vo data yang didapat yaitu : -2.16,-2.39,-2.37,-3.02 dengan satuan volt. Dan ketika input dimasukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya hambatan feedback dan hambatan input maka Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya,data yang dihasilkan dari sebuah perhitungan yaitu: 5.67, 5.86, 5.48, dan 5.77 dalam satuan volt. Dari hasil teori dengan praktikum menunjukan perbandingan yang tidak terlalu jauh menunjukan bahwa kesamaan hasil data antara praktikum dengan teori.

Kata Kunci : Komparator, Inverting, Non-Inverting, resistor, Osiloskop.

1 Pendahuluan1.1 Latar Belakang

Kebutuhan manusia akan kemudahan yang semakin meningkat menuntut adanya automatisasi di segala bidang. Contohnya teknologi robot mobil, dan seringkali robot bergerak belum dilengkapi sistem monitoring dan navigasi yang mampu membimbing robot melintasi jalur hingga ke sasaran, maka perlu dibuat suatu sistem navigasi dan monitoring robot sehingga robot dapat mencatat data suhu dan dapat dikendalikan secara nirkabel sampai ke sasaran. Sistem ini dapat diaplikasikan pada sistem akuisisi suhu reaktor kimia, akuisisi suhu di ruangan bersuhu ekstrim dan sebagainya. 

Dengan adanya sistem ini maka proses navigasi sekaligus akuisisi akan lebih mudah karena dapat dilakukan secara nirkabel. Pada laporan modul 9 ini dilakukan pembuatan simulasi rokot kontrol digital deteksi suhu menggunakan LM35 yang didalamnya diprogram untuk bergerak sesuai dengan temperatur suhu disekitarnya, dimana pada laporan ini robot diperintahkan maju, mundur, belok kiri dan belok kanan pada saat mendeteksi suhu tertentu disekitarnya. Sebagai mahasiswa UIN Sunan Gunung Djati Bandung yang berkonsentrasi dibidang Fisika Sains dan Teknologi sudah menjadi tuntutan untuk menguasai dibidang mekanik dan mampu untuk bersaing dengan Mahasiswa dan praktisi lainnya yang bergerak dibidang sains dan teknologi.

1.2 Tujuan

Dari praktikum simulasi Op-Amp Invering dan Non-Invering diharapkan mampu mendeskripsikan alur rangkaian serta menganalis.

1.3 Dasar Teori

Penguat operasi (operational amplier = op-amp) adalah penguat yang dapat menanggapi dan memperkuat sinyal input dc maupun ac. Disebut penguat operasi (operational amplier) karena penguat ini mula-mula digunakan untuk melaksanakan operasioperasi matematika dalam komputer analog seperti perkalian pembagian, penjumlahan, pengurangan, diferensial, dan integral. 

Dilihat dari luar penguat operasi tampak seperti alat tunggal, tetapi sebenarnya di dalamnya terdiri atas beberapa penguat yang dihubungkan berderet. Gambar 1 menunjukkan diagram blok dari penguat operasi. Tampak di dalamnya terdapat penguat diferensial dengan impedansi input sangat besar, penguat tegangan dengan penguatan yang sangat besar, dan penguat dengan impedansi output sangat kecil.

Op-Amp Inverting

Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukan sangat rendah. Rangkaian penguat inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar. 

Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Rangkaian ini adalah pengubah dari arus menjadi tegangan dan digerakkan oleh sumber tegangan dan bukan sumber arus. Tahanan sumber R1, bagian umpan baliknya berubah dan beberapa sifat umpan balik juga berubah. Inverting amplier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0.2, -0.5, -0.7 dan selalu negatif.

Op-Amp Non-Inverting

Banyak rangkaian elektronika yang memerlukan penguatan tegangan atau arus yang tinggi tanpa terjadi pembalikan (inversion) isyarat. Peguat op-amp tak membalik (non inverting op-amp) didesain untuk keperluan ini. Rangkain ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase dengan masukan. Impedansi masukan dari rangkaian ini berharga sangat tinggi dengan nilai sekitar 100 M. 

Dengan isyarat masukan dikenakan pada terminal masukan noninverting, besarnya penguatan tegangan tergantung pada harga in R dan F R yang dipasang. Isyarat keluaran penguat ini diambil dari resistor L R (biasanya berharga sekitar 35-50). Penguat non inverting ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting. Rangkaian nin-inverting ini sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting.

2. Alat dan bahan

Alat dan Bahan yang kami gunakan pada praktikum ini yaitu:

1. Banana konector === 4 buah
2. Multimeter ===1 buah
3. Sinyal generator === 1 buah
4. Rangkaian inverting dan non-inverting ===1 buah

2.1 Diagram Alir
2.1.1 Simulasi Rangkaian Op-Amp

>> Buka sofware Multisim

>> Cek kelayakan alat dan bahan

>> Nyalakan saklar untuk rangkaian kit Op-Amp

>> Analisis rangkaian kit operational amplier

>> Memasukan data hasil pengamatan

>> Bandingkan hasil data dengan rumus

>>Selesai

3. Pembahasan dan Hasil

1. Penguat Rangkaian Inverting Op-Amp (Closed Loop)

Dalam percobaan ini kami menggunakan rangkaian operational inverting dengan data:

Vcc = 18volt

Vee = -18volt

R1 = 1kiloohm

R2 = 2kiloohm

Tabel hasil eksperimen yang telah dilakukan:

Rangkaian penguat pembalik sinyal masukkan diberikan melalui sebuah resistor masukkan (Ri) yang dihubungkan secara seri terhadap masukkan pembalik (inverting input) yang disimbolkan dengan (-). sinyal keluaran penguat operasional pada rangkaian penguat pembalik (inverting amplier) diumpan balikan melalui (Rf) kemasukkan yang sama,pada prinsip sebuah penguat operasional (operational amplier) idela memiliki impedansi masukan yang sangat besar hingga dinyatakan sebagai impedansi masukan tak terhingga (innite input impedance). 

Kondisi penguat operasional yang memiliki impedansi masukkan tak terhingga tersebut menyebabkan tidak adanya arus yang melewati masukkan membalik (inverting input) pada penguat opersional. keadaan tak berarus pada masukkan membalik tersebut membuat tegangan jatuh diantara masukkan membalik dan masukkan tak membalik bernilai 0Volt. Inverting amplier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1 nilai tegangan dari keluaran penguat inverting yang dihasilkan selalu bernilai lebih kecil dari satu bahkan selalu bernilai negatif misalkan data hasil praktikum menunjukan bahwa Vo data yang didapat yaitu : -2.16,-2.39, -2.37,-3.02 dengan satuan volt. kondisi tersebut menunjukan bahwa tegangan pada masukkan membalik adalah bernilai 0Volt karena kondisi masukkan tak membalik (non-inverting input) yang di hubungkan ke ground. kondisi masukkan membalik (inverting input) yang memiliki tegangan 0Volt tersebut dinyatakan sebagai ground semu (Virtual Ground).

BACA JUGA :

1. Cara Berbisnis Dropship, Jasa dan Menjadi Seorang Affiliate Tanpa Modal 
2. Cara Advanced FB ADS dan IG ADS 
3. Teknik List Building dan Email Marketing 
4. Membuat Video Profesional dengan Power Point 

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran tak sefase sebesar 180 derajat, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan sehingga tegangan yang dihasilkan dari rangkaian Op-Amp inverting menjadi negatif. data hasil dari eksperimen dengan hasil perhitungan hampir mendekati kesaan ini menunjukan bahwa antara teori rumus persaan benar dengan setiap keluaran dari Op-Amp inverting selalu bernilai negatif.

2. Penguatan Rangkaian Non-Inverting Op-Amp (Closed Loop)

Dalam percobaan ini kami menggunakan rangkaian operational inverting dengan data:

Vcc= 18volt

Vee= -18volt

R1= 1kiloohm

R2= 2kiloohm

Tabel hasil eksperimen yang telah dilakukan:

Rangkaian penguat tak membalik ( non inverting amplier) sinyal masukkan diberikkan ke masukkan tak membalik (non inverting input) kemudian keluaranya diberikkan kembali ke masukkan membalik (inverting input) melalui rangkaian umpan balik (feed back) yang terbentuk dari resistor masukkan (Ri) dan resistor umpan balik (Rf) tersebut membentuk sebuah rangkaian pembagi tegangan yang mengurangi tegangan keluaran (Vout) dan menghubungkan tegangan keluaran yang telah berkurang tersebut kemasukkan membalik (inverting input), ketika input dimasukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya hambatan feedback dan hambatan input maka Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. 

Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya,data yang dihasilkan dari sebuah perhitungan yaitu: 5.67, 5.86, 5.48, dan 5.77 dalam satuan volt jadi hasil eksperimen yang telah dilakukan menunjukan bahwa data yang dihasilkan sesuai dengan data hasil perhitungan dengan menggunakan teori yang ada.

4. Kesimpulan

Dari praktikum modul C yang berjudul amplier inverting dan non-inverting ini dapat disimpulkan bahwa: Penguat operasional atau sering disebut op-amp merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk memperkuat sinyal arus searah (DC) maupun arus bolak-balik (AC). Penguat operasional terdiri atas transistor, resistor dan kapasitor yang dirangkai dan dikemas dalam rangkaian terpadu (Iintregated circuit). Inverting amplier dimana input dengan outputnya berlawanan polaritas.

Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1 nilai tegangan dari keluaran penguat inverting yang dihasilkan selalu bernilai lebih kecil dari satu bahkan selalu bernilai negatif misalkan data hasil praktikum menunjukan bahwa Vo data yang didapat yaitu : -2.16,-2.39,-2.37,-3.02 dengan satuan volt. Dan ketika input dimasukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki

penguatan yang tergantung dari besarnya hambatan feedback dan hambatan input maka Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya,data yang dihasilkan dari sebuah perhitungan yaitu: 5.67, 5.86, 5.48, dan 5.77 dalam satuan volt. Dari hasil teori dengan praktikum menunjukan perbandingan yang tidak terlalu jauh menunjukan bahwa kesamaan hasil data antara praktikum dengan teori.

References

[1] http://www.bolabot.com/2013/01/robot-kontrol-digital-bolabot.html, Diakses 01 Desember 2014 jam 12:15 wib.

[2] Sanjaya, M. Pengenalan Robotika, Bolabot Techno Robotic School, Bandung, 2012.

[3] Sanjaya, M. Modul Membuat Robot itu Asyik, Bolabot Techno Robotic School, Bandung, 2012.

[4] Ir.Agus Arif,MT, Sensor Suhu, Universitas Jogjakarta.

PS: Laporan ini hanya untuk sebagian acuan saja, saya sadar banyak penulisan dan pemaparan yang kurang benar. Karena saat menulis laporan ini, saya masih belum faham apapun.

Terimakasih.