MODUL 3
OPERATINAL AMPLIFIER DAN FILTER
1. Pendahuluan[Kembali]
Operational amplifier (op-amp) adalah salah satu komponen dasar dalam dunia elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Op-amp adalah rangkaian terpadu (IC) dengan tingkat penguatan yang sangat tinggi, memungkinkan pengolahan sinyal dengan presisi tinggi. Komponen ini pertama kali dirancang untuk aplikasi penghitungan dalam komputer analog, namun seiring berkembangnya teknologi, op-amp digunakan secara luas dalam berbagai bidang, termasuk kontrol, pengolahan sinyal, instrumentasi, dan komunikasi.
Op-amp memiliki dua input utama, yaitu input inverting (-) dan non-inverting (+), serta satu output. Dengan konfigurasi tertentu, op-amp dapat digunakan untuk berbagai fungsi seperti penguat tegangan, pembanding (comparator), filter, osilator, hingga rangkaian matematika seperti penjumlah, pengurang, dan integrator. Kemampuannya untuk bekerja dalam berbagai mode membuat op-amp menjadi komponen penting dalam perancangan rangkaian elektronik modern.
Salah satu karakteristik utama op-amp adalah kemampuannya untuk menghasilkan penguatan yang hampir ideal, stabilitas yang baik, dan kompatibilitas dalam berbagai aplikasi. Dengan memahami prinsip kerja dan berbagai konfigurasi op-amp, para insinyur dan teknisi dapat merancang sistem yang efisien untuk memenuhi kebutuhan spesifik dalam industri maupun penelitian.
Dalam sistem elektronik dan telekomunikasi, sinyal yang dihasilkan sering kali mengandung komponen frekuensi yang tidak diinginkan, seperti noise atau gangguan. Untuk meningkatkan kualitas sinyal, maka diperlukan suatu teknik untuk menyaring komponen-komponen frekuensi yang tidak diperlukan, sehingga sinyal keluaran yang diperoleh lebih bersih dan sesuai kebutuhan. Rangkaian filter adalah salah satu solusi dalam teknik pengolahan sinyal yang bertujuan untuk memisahkan atau meredam frekuensi tertentu dari sinyal masukan.
Filter bekerja dengan prinsip menghambat atau memperkuat bagian tertentu dari spektrum frekuensi sinyal. Berdasarkan jenis frekuensi yang disaring, filter dibedakan menjadi beberapa tipe utama, seperti Low-Pass Filter (LPF) yang melewatkan frekuensi rendah, High-Pass Filter (HPF) yang melewatkan frekuensi tinggi, Band-Pass Filter (BPF) yang hanya melewatkan rentang frekuensi tertentu, dan Band-Stop Filter (BSF) yang meredam rentang frekuensi tertentu. Setiap jenis filter memiliki aplikasi spesifik, misalnya LPF sering digunakan untuk menghilangkan noise pada sinyal audio, sementara HPF dapat digunakan untuk aplikasi seperti penghapusan komponen DC pada 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. Mengetahu prinsip kerja High Pass Filter
3. Alat dan Bahan[Kembali]
Electronic Base Station
Electronic Module Kit Op-Amp
Multimeter
Kabel Jumper
5. oschiloscope 6. DC power suplly
7. Function generator
8. Module elektronika analog Operational Amplifier 1
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
Gambar 3.1 Operational Amplifier
1. Inverting Amplifier
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.
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. Gambar 3.4 Rangkaian Low Pass Filter dan grafik respon nya
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.
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.Gambar 3.5 Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF
Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter adalah
Komentar
Posting Komentar