MODUL 3
OPERATIONAL AMPLIFIER DAN FILTER
1. Pendahuluan[Kembali]
Op-amp, atau operational amplifier, adalah sebuah komponen elektronik yang digunakan untuk menguatkan sinyal listrik. Op-amp memiliki dua input (input inverting dan non-inverting) dan satu output. Komponen ini umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguatan sinyal, filter aktif, osilator, konverter analog-ke-digital (ADC), dan lain-lain.
Inverting amplifier adalah salah satu konfigurasi dasar dari op-amp (operational amplifier) yang digunakan untuk menguatkan sinyal input dengan membalik fasa (fase) sinyal tersebut. Artinya, output dari inverting amplifier memiliki tegangan yang berbanding terbalik (invers) dengan tegangan input, atau dengan kata lain, output akan memiliki fasa yang berbeda 180° dengan input.
Non-inverting amplifier adalah konfigurasi dasar lain dari op-amp (operational amplifier) yang digunakan untuk menguatkan sinyal input tanpa membalik fasa (fase) sinyal tersebut. Artinya, output dari non-inverting amplifier memiliki tegangan yang searah dengan tegangan input, atau dengan kata lain, output dan input memiliki fasa yang sama.
Rangkaian filter adalah rangkaian elektronik yang dirancang untuk melewatkan atau menolak sinyal pada frekuensi tertentu, sementara melemahkan sinyal pada frekuensi lainnya. Filter ini digunakan untuk memproses sinyal dengan cara menyaring komponen frekuensi yang tidak diinginkan atau untuk mengisolasi frekuensi tertentu dalam sinyal.
Low-pass filter (LPF) adalah jenis rangkaian filter yang dirancang untuk melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cut-off tertentu dan melemahkan (atau memblokir) sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi tersebut. Dengan kata lain, low-pass filter memungkinkan frekuensi rendah untuk melewati sementara mengurangi kekuatan frekuensi tinggi.
High-pass filter (HPF) adalah jenis rangkaian filter yang dirancang untuk melewatkan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cut-off tertentu dan melemahkan (atau memblokir) sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi tersebut. Dengan kata lain, high-pass filter memungkinkan frekuensi tinggi untuk melewati sementara mengurangi kekuatan frekuensi rendah.
2. Tujuan[Kembali]
- Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier
- Mengetahui prinsip kerja Low Pass Filter
- Mengetahu prinsip kerja High Pass Filter
3. Alat dan Bahan[Kembali]
Alat:
1. DC Power Suply
2. Osciloscope
3. Module Kit Op-Amp
4. Modul Kit Filter 1 dan 2
4. Multimeter
5. Kabel Jumper
Bahan:
1. Resistor
2. Op-Amp
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 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.
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)
Gambar 3.3 Komparator Op- Amp
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
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.
Gambar 3.5 Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF
Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter adalah
Komentar
Posting Komentar