Multistage Open Circuit(fig 10.61)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. Problem

7. Soal

8. Percobaan

9. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

Operational Amplifier (Op-Amp) merupakan salah satu komponen utama dalam rangkaian elektronika analog yang memiliki berbagai aplikasi, mulai dari penguat sinyal, filter, hingga konversi sinyal. Dalam praktiknya, penguatan sinyal tunggal sering kali tidak cukup, sehingga diperlukan beberapa tahapan penguatan atau yang dikenal dengan Multistage Op-Amp Circuit. Rangkaian ini terdiri dari beberapa tahapan op-amp yang terhubung secara berurutan untuk memperoleh penguatan total yang lebih besar atau fungsi pemrosesan sinyal tertentu seperti filtering atau integrasi. Pemahaman terhadap konsep multistage op-amp penting dalam desain sistem elektronika yang efisien dan presisi tinggi.

2. Tujuan[Kembali]

1. Menganalisis karakteristik dan fungsi dari setiap tahapan dalam rangkaian multistage op-amp.
2. Mempelajari bagaimana sinyal diperkuat secara bertahap oleh beberapa op-amp.
3. Menghitung penguatan total dari rangkaian multistage.
4. Membandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan teoritis.
5. Mengetahui pengaruh konfigurasi op-amp terhadap bentuk dan amplitudo sinyal keluaran.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

• Op-Amp LM741

Op-amp adalah komponen analog yang memperkuat selisih tegangan antara input inverting (−) dan non-inverting (+). Op-amp ideal memiliki gain tak hingga, impedansi input sangat tinggi, dan impedansi output sangat rendah. Digunakan dalam konfigurasi seperti inverting, non-inverting, integrator, dan diferensiator untuk pemrosesan sinyal analog.

• Battery

Baterai adalah sumber energi listrik DC (arus searah) yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi elektrokimia. Dalam percobaan elektronika, baterai berfungsi sebagai sumber daya utama untuk menyalakan rangkaian.

Fungsi dalam Percobaan Elektronika

1. Menyuplai Tegangan DC ke rangkaian (misal: 3V, 6V, 9V, atau 12V).

2. Memberi daya ke komponen aktif, seperti LED, IC, sensor, transistor, dll.

3. Sebagai sumber tegangan portable (mudah dibawa tanpa perlu stopkontak).

• Resistor

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi menghambat aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Salah satu fungsi utamanya adalah membatasi arus agar tidak melebihi batas yang dapat diterima oleh komponen lain, sehingga mencegah kerusakan.

• Probe Voltage

Voltage Probe adalah alat bantu (baik nyata maupun virtual) yang digunakan untuk mengukur atau memantau tegangan listrik pada titik tertentu dalam rangkaian tanpa mengganggu kerja rangkaian tersebut.

Dalam software seperti Proteus, voltage probe adalah komponen yang bisa ditempatkan untuk melihat tegangan pada titik tertentu melalui Virtual Oscilloscope atau Grapher.

• Ground

Ground adalah titik referensi nol volt (0V) dalam suatu rangkaian listrik. Semua tegangan diukur berdasarkan ground. Ground juga berfungsi sebagai jalur balik arus ke sumber tegangan.

4. Dasar Teori[Kembali]

Dalam rangkaian multistage op-amp, tegangan input dan output tiap tahap dapat dianalisis berdasarkan konfigurasi dari masing-masing op-amp yang digunakan. Berikut adalah pendekatan umum:

1. Menentukan Tegangan Input

Tegangan input ($V_{in}$) biasanya diberikan oleh sinyal generator, dan merupakan sinyal yang masuk ke tahap pertama dari rangkaian. Dalam multistage op-amp, $V_{in}$ bisa dimasukkan ke konfigurasi:

• Non-inverting input: jika op-amp tahap pertama adalah penguat non-inverting.

• Inverting input: jika op-amp tahap pertama adalah penguat inverting.

2. Menentukan Tegangan Output Tahap Pertama

Jika tahap pertama adalah:

• Inverting Amplifier:

  $$V_{out1}=-\left(\frac{R_f}{R_{in}}\right)V_{i\mathrm{n}}$$

• Non-Inverting Amplifier:

  $$V_{out1}=(1+\frac{R_f}{R_1})V_{in}$$

• Buffer (Voltage Follower):

  $$V_{out1}=V_{i\mathrm{n<span\; face="Roboto,\; sans-serif"\; style="font-size:\; 15px;"></span>}}$$

Output ini akan menjadi input untuk tahap kedua.

3. Tegangan Output Tahap Berikutnya

Setiap tahap selanjutnya menerima output dari tahap sebelumnya sebagai input:

$$V_{out(n)}=A_n\times V_{in(n)}=A_n\times V_{out(n-1)<br>}$$

Vout(n)​=An​×Vin(n)​=An​×Vout(n−1)​

4. Perlu Diperhatikan

• Jika ada buffer antara dua tahap, tegangan outputnya sama dengan inputnya tapi dengan isolasi impedansi.

• Jika op-amp bekerja mendekati batas suplai tegangan (misalnya ±12V), pastikan output tidak masuk ke daerah klipping.

• Gunakan osiloskop untuk memverifikasi bentuk gelombang dan amplitudo dari tiap tahap secara real-time.

5. Example[Kembali]

1. 

2. 

3. 

6. Problem[Kembali]

7. Soal[Kembali]

1. Sebuah rangkaian penguat terdiri dari dua tahap penguatan (multistage amplifier). Setiap tahap memiliki penguatan tegangan sebesar 10. Jika input sinyal AC sebesar 0,1 V diberikan ke input tahap pertama, berapakah tegangan output total setelah dua tahap penguatan (dengan asumsi open-circuit output di akhir tahap kedua)?

A. 0,1 V
B. 1 V
C. 10 V
D. 100 V

2. Dalam sebuah multistage amplifier, salah satu keuntungan menggunakan konfigurasi open-circuit di output setiap tahap sebelum diumpankan ke tahap berikutnya adalah:

A. Meningkatkan arus output
B. Meminimalkan loading effect antar tahap
C. Mengurangi tegangan input
D. Memperbesar impedansi input

3. Jika suatu penguat bertingkat terdiri dari tiga tahap, masing-masing dengan penguatan tegangan 5, berapakah penguatan totalnya pada kondisi open-circuit?

A. 15
B. 25
C. 75
D. 125

8. Percobaan[Kembali]

9. Link Download[Kembali]

Download rangkaian [KLIK]

Download datasheet resistor [KLIK]

Download datasheet op amp [KLIK]

Download datasheet battery [KLIK]

Download datasheet voltmeter [KLIK]