Laporan DAC Op-Amp

LABORATORIUM PRAKTEK PENGOLAHAN SINYAL

LAPORAN JOB 4 DIGITAL ANALOG CONVERTER Dibuat untuk Memenuhi Tugas Praktek Pengolahan Sinyal di Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Oleh :

Nama

: KM Chandra Bayu Saputra

NIM

: 0613 3032 0208

Kelas

: 3EA

Kelompok

:I

Dosen Pembimbing : Dewi Permata Permata Sari. S.T., M.Kom. M.Kom. NIP

: 19761213200032001 19761213200032 001

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG TAHUN AKADEMIK 2014-2015

KATA PENGANTAR 

Puji syukur penulishaturkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas  berkat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan Laporan Praktek Pengolahan Sinyal JOB IV mengenai

“

Digital Analog Converter

”

di

laboratorium Elektonika ini tepat pada waktunya. Pada kesempatan yang baik ini penulis ucapkan terimah kasih kepada Ibu Evelina selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam  penyusunan makalah ini. Penulis menyadari sepenuhnya makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari rekan-rekan mahasiswa yang  bersifat membangun agar dalam penyusunan laporan selanjutnya dapat lebih baik dari sekarang ini.

Hormat kami,

Penulis

ii

DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i KATA PENGANTAR....................................................................................... ii DAFTAR ISI...................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1

1.1 Tujuan ................................................................................................... 1 1.2 Teori Dasar............................................................................................ 1 BAB II PEMBAHASAN ................................................................................... 3

2.1 Alat dan Bahan ...................................................................................... 3 2.2 Gambar Rangkaian Percobaan .............................................................. 3 2.3 Langkah Percobaan ............................................................................... 4 2.4 Keselamatan Kerja ................................................................................ 4 2.5 Data Percobaan ..................................................................................... 4 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4

Tabel Pengukuran 1a ................................................................. Tabel Pengukuran 1b................................................................. Tabel Pengukuran 2a ................................................................. Tabel Pengukuran 2b.................................................................

4 5 5 6

2.6 Analisa Data .......................................................................................... 6 BAB III PENUTUP ........................................................................................... 13

3.1 Kesimpulan ........................................................................................... 13 3.2 Saran ..................................................................................................... 13 DAFTAR PUSTAKA........................................................................................ 15

iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini diharapkan praktikan mampu : 1. Menjelaskan prinsip kerja digital analog converter, termasuk fungsi dari masing-masing komponen yang digunakan. 2. Mendemonstrasikan kerja rangkaian Digital Analog Converter.

1.2 TEORI DASAR Jika kita mempelajari elektronika digital maka kita akan menemui Digital Analog Converter. DAC (Digital Analog Converter) adalah perangkat untuk mengkonversi sinyal masukan dalam bentuk digital menjadi sinyal keluaran dalam  bentuk analog (tegangan, arus, muatan elektrik). Tegangan keluaran DAC yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam rangkaian DAC. DAC diperlukan untuk sinyal yang dapat diakui oleh indera manusia atau non-sistem digital. Fungsi DAC adalah pengubah data digital yang masih berbentuk  biner menjadi bentuk data analog. Gambar 1.1 memperlihatkan penggunaan OpAmp dalam membangun sebuah converter DAC (Digital Analog Converter).

1

2

Gambar 1.1 Rangkaian Dasar DAC

Pada gambar rangkaian teresebut terdapat empat masukan yang mewakili  bilangan biner. Berkat tahanan masukan itu, maka keluarannya menjadi :

Vout = −   (1 ) Vout = −   (11 + 21 + 31 + 41 ) Tegangan-tegangan masukannya berupa digital, artinya tegangan-tegangan hanya memiliki dua harga, rendah atau tinggi (1 atau 0). Tegangan keluarannya merupakan equivalen analog dari tegangan masukannya.

BAB II PEMBAHASAN

2.1 DAFTAR ALAT DAN BAHAN a. Power Supply

2 buah

 b. Multimeter

1 buah

c. Protoboard

1 buah

d. IC Op-Amp 741

1 buah

e. Resistor : -

1KΩ 2K2Ω 4K7Ω 10KΩ

1 buah 2 buah 2 buah 3 buah

f. Jumper

secukupnya

g. Kabel penghubung

secukupnya

2.2 GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 2.1 Rangkaian Percobaan DAC

3

4

2.3 LANGKAH PERCOBAAN 1. Buat rangkaian percobaan seperti pada gambar 2.1 2. Vcc = +15V, Vee = - 15V 3. Input sinyal V1 = 1 Volt 4. Tahanan R f  = 10 KΩ 5. Resistansi R c = 1KΩ 6. Rb = 2K2Ω 7. Ra = 4K7Ω 8. Catat Vo 9. Ganti harga tahanan Ra = 10KΩ, Rb = 4K7Ω, dan Rc = 2K2Ω 10. Catat kembali tegangan Vo 11. Ganti sinyal input dengan V in = 1,5 Volt 12. Ulangi langkah 4-8

2.4 KESELAMATAN KERJA 1. Sebaiknya menghubungkan / membuat rangkaian satu orang saja sebab jika terjadi kesalahan mudah diamati 2. Periksalah

rangkaian

percobaan

pada

instruksi

sebelum

memulai

 pengukuran 3. Pilihlah posisi pada alat ukur sesuai kebutuhan 4. Selalu ikuti langkah percobaan dengan teliti 5. Setelsh melakukan percobaan matikan semua peralatan ukur dan c atu daya 6. Lepaskan rangkaian dan kembalikan alat dan komponen yang digunakan kelemari.

2.5 DATA PERCOBAAN 2.5.1 Tabel Pengukuran 1a

R 1 R 2 R 3 Vin

= 4K7 Ω = Input biner A = 2K2 Ω = Input biner B = 1K Ω = Input biner C = 1 Volt

5

Angkah Desimal

0 1 2 3 4 5 6 7

Input Biner C 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

A 0 1 0 1 0 1 0 1

Voutput (V) Hasil Praktikum RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,21 -2,2 -0,45 -4,75 -0,7 -6,8 -1,1 -10 -1,25 -12 -1,45 -12 -1,7 -12

Voutput (V) Secara Perhitungan RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,213 -2,13 -0,454 -4,54 -0,667 -6,67 -1 -10 -1,213 -12,13 -1,454 -14,54 -1,667 -16,67

2.5.2 Tabel Pengukuran 1b

R 1 R 2 R 3 Vin Angkah Desimal

0 1 2 3 4 5 6 7

= 4K7 Ω = Input biner A = 2K2 Ω = Input biner B = 1K Ω = Input biner C = 1,5 Volt

Input Biner C 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

A 0 1 0 1 0 1 0 1

Voutput (V) Hasil Praktikum RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,35 -3,4 -0,75 -7 -,1 -10,5 -1,6 -12,5 -1,85 -12,5 -2,25 -12,5 -2,55 -12,5

2.5.3 Tabel Pengukuran 2a

R 1 R 2 R 3 Vin

= 10K Ω = Input biner A = 4K7 Ω = Input biner B = 2K2 Ω = Input biner C = 1 Volt

Voutput (V) Secara Perhitungan RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,3195 -3,195 -0,681 -6,81 -1,0005 -10,005 -1,5 -15 -1,8195 -18,195 -2,181 -21,81 -2,5005 -25,005

6

Angkah Desimal

0 1 2 3 4 5 6 7

Input Biner C 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

A 0 1 0 1 0 1 0 1

Voutput (V) Hasil Praktikum RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,11 -1,1 -0,23 -2,3 -,0,35 -3,5 -0,5 -5,1 -0,6 -6,1 -0,75 -7,6 -0,9 -8,5

Voutput (V) Secara Perhitungan RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,1 -1 -0,212 -2,12 -0,312 -3,12 -0,454 -4,54 -0,554 -5,54 -0,667 -6,67 -0,767 -7,67

2.5.4 Tabel Pengukuran 2b R 1 = 10K Ω = Input biner A R 2 = 4K7 Ω = Input biner B R 3 = 2K2 Ω = Input biner C Vin = 1,5 Volt Angkah Desimal

0 1 2 3 4 5 6 7

Input Biner C 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

A 0 1 0 1 0 1 0 1

Voutput (V) Hasil Praktikum RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,15 -1,5 -0,3 -3,4 -,0,5 -4,9 -0,7 -7 -0,85 -8,5 -1,1 -10,2 -1,2 -12

Voutput (V) Secara Perhitungan RF = 1K Ω RF = 10K Ω 0 0 -0,15 -1,5 -0,318 -3,18 -0,468 -4,68 -0,681 -6,81 -0,831 -8,31 -1,0005 -10,005 -1,1505 -11,505

2.6 ANALISA DATA Setelah dilakukannya percobaan di dapatkan bahwa rangkaian DAC yang dibangun ini adalah pengembangan dari rangkaian summing inverting yang di lakukan pada percobaan sebelumnya, yaitu dengan menggunakan IC Op-Amp LM741, namun hanya saja pada kejadian kali ini prosesnya di lakukan digitalisasi  pada rangkaian tersebut. Maksut digitalisasi disini adalah suatu tegangan atau sinyal yang diubah dan nantinya data yang digunakan adalah berupa data logika 0 (low) dan 1 (high), pada rangkaian percobaan kali ini, komponen yang akan diubah dalam  bentuk digital atau yang digunakan sebagai input digital adalah switch yang

7

menyambungkan kemasing-masing resistor R 1, R 2, dan R 3. Jadi switch yang  berfungsi sebagai pembuka dan pemutus aliran listrik ini nantinya akan dianggap sebagai logika 0 (pada saat OFF) dan 1 (pada saat ON). Karena switch inilah yang menentukan besarnya tegangan keluaran rangkaian DAC ini karena tegangan yang nantinya mengalir jika switch on maka akan melewati resistor yang keluarannya sangat menentukan output selanjutnya, jadi rangkaian ini sangat berpengaruh pada  besarnya nilai resistor yang digunakan sebagai data digitalnya. Resistor yang digunakan sebagai digitalisasi ini hanya ada 3, maka bilangan biner yang digunakan  pun adalah sebesar 3 bit, yang artinya adalah akan didapatkan 8 nilai variasi yang  berbeda dengan rumus 2n (n = 3) yang nantinya akan di tulis dalam tabel kebenaran. Setelah di lakukan pengukuran di dapatkan bahwa tegangan output yang keluar pun akan bervariasi sesuai switch yang kita mainkan dengan aturan pada table kebenaran logika 3 bit. Karena rangkaian ini sebenarnya adalah rangkaian summing inverting maka rangkaian tersebut akan mengeluarkan tegangan yang  berkebalikan dengan tegangan inputnya (dalam praktek ini yang digunakan adalah tegangan DC +1V, maka outputnya akan berpolaritas negative). Pada pengukuran dengan input digital 0 0 0 (“0” dalam bilangan desimal), maka output yang terukur  pada multimeter adalah 0, hal ini terjadi karena tidak ada tegangan input yang mengalir akibat terputusnya semua aliran listrik oleh switch 1,2 dan 3. Begitupun  juga pada perhitungan dengan rumus

 = −    +  +  ,

didapatkan nilai tegangan juga adalah 0. Namun jika dicoba pada software seperti live wire atau proteus, maka keluarannya bukanlah 0, melainkan ada nilainya namun masih sangat kecil yaitu hanya sebesar 1 mv. Hal ini ditunjukan seperti pada gambar berikut :

8

Gambar 2.2 Pengujian rangkaian dengan logika biner 0 0 0 pada Livewire

Ini lah yang menyebabkan multimeter analog yang digunakan pada saat  percobaan tidak bisa membacanya, karena batas range terkecil voltmeter pada multimeter yang digunakan adalah 0,3 V, jadi nilai yang dapat terhitung yang paling terkecil diawal garis pertama pun hanya sebesar 0,005V atau setara dengan 5mV. Sedangkan hasil sebenarnya pada live wire sebesar 1mV, sehingga multimeter analog yang digunakan pun tidak dapat mencapai nilai yang sangat terkecil tersebut.  Nilai tegangan 1 mV itu sebenarnya didapatkan dari inputan Vs +- 15V yang diberikan pada IC Op-Amp LM741 tersebut dan besar tegangan tersebut tidak akan  berpengaruh pada kinerja rangkaian tersebut Untuk percobaan pada logika biner selanjutnya didapatkan hasil yang sedikit berbeda dengan hasil perhitungan. Misalkan pada pecobaan pada saat R 1, R 2, R 3, dan R F sebesar 4K7Ω, 2K2Ω, 1KΩ, dan 1KΩ dengan Vin sebesar 1 Volt  pada logika biner 0 1 0 (“2” dalam bilangan desimal) hasil yang terukur pada multimeter sedikit mengalami perbedaan dengan hasil perhitungan, pada saat  pengukuran didapatkan tegangan sebesasr -4,75V, sedangkan pada perhitungan didapatkan hasil tegangan sebesar -4,54. Hal ini didapatkan karena resistor yang digunakan adalah resistor yang bertoleransi +-5% sehingga teegangan dapat

9

 berbeda sedikit dengan hasil kedua, penyebab lain yang dapat menimbulkan  perbedaan hasil ini adalah alat ukur yang digunakan, yakni multimeter, multimeter yang (biasa dijual dipasaran) memiliki akurasi sekitar 3-5%, missal pada multimeter analog yang praktikan gunakan pada saat percobaan adalah multimeter  jenis analog dengan akurasi +- 3 % untuk DC volt dibawah 120V, dan +- 5% untuk DC volt diatas 120V, yang ditunjukan seperti gambar dibawah ini :

Gambar 2.3 Manual Book Spesifikasi Multimeter

Pada percobaan selanjutnya pada saat R 1, R 2, R 3, dan R F  sebesar 4K7Ω, 2K2Ω, 1KΩ, dan 10KΩ dengan Vin sebesar 1 Volt pada logika biner 1 1 1 (“7” dalam bilangan desimal) hasil yang terukur pada multimeter hanya sebesar -12V,  padahal pada perhitungan dengan rumus

 = −    +  +  ,

10

maka didapatkan tegangan sebesar -16,67V. Namun jika diuji pada livewire, maka tegangan yang dihasilkan adalah sebesar -14,11V seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.3 Pengujian rangkaian dengan logika biner 1 1 1 pada Livewire

Hal ini terjadi karena hasil tegangan outputnya dipengaruhi atau sangat tergantung juga dari Vs (tegangan sumber) yang akan di berikan pada IC Op-Amp LM741. Pada percobaan ini, Tegangan Vs (Voltage Source) yang digunakan adalah sebesar +15V dan -15V, maka tegangan maksimum yang akan di keluarkan oleh IC Op-Amp LM741 ini adalah hanya berkisar sebesar 12V-14V baik itu negative maupun positif, Hal itu dapat diketahui dengan membaca dan melihat langsung  pada datasheet atau databook karakteristik IC Op-Amp LM 741. Karena hasil tegangan keluaran dari IC ini memang hanya terbatas pada tegangan yang mampu dikeluarkannya yaitu 12-14V. Jadi kita tidak bisa mendapatkan hasil tegangan yang  besar walupun secara teori tegangan yang dihasilkan oleh Op-Amp IC LM741 ini lebih besar dari pada kenyataannya. Namun untuk mendapatkan tegangan sedikit lebih besar dari 12-14V, dapat digunakan beberapa opsi seusai dengan ketentuan yang sudah tercantum pada datasheet atau databook karakteristik IC Op-Amp LM 741. Untuk lebih jelas dapat dilihat karakteristik IC Op-Amp LM 741 yang terlihat dibawah ini :

11

Gambar 2.3 Karakteristik IC Op-Amp LM 741

Sesuai dengan karakteristik diatas dapat dilihat jika mengiginkan tegangan yang lebih besar lagi, maka dapat menggunakan IC Op-Amp LM741A dengan Vs +- 20V. Pada percobaan selanjutnya tidak jauh berbeda dengan percobaan pertama, hanya saja perbedaanya terletak pada besar nilai resistor dan Vin yang diubah menjadi sedikit lebih besar dari percobaan pertama. Namun hasilnya tak jauh  berbeda dan tegangan keluaran maksimumnya masih tetap sama dengan percobaan  pertama, yaitu tegangan maksimum yang mampu dihasilkan rangakain DAC ini adalah sebesar -12,5V, tidak jauh berbeda dengan percobaan pertama pada job ini

12

dengan hasil tegangan keluaran maksimum sebesar -12V. Yang terpenting adalah hasil masih sesuai dengan karakteristik datasheet IC Op-Amp LM741.

BAB III PENUTUP

3.1 KESIMPULAN Setelah dilakukannya percobaan dan telah dilakukan penganalisaan dapat disimpulkan bahwa rangkaian DAC (Digital Analog Converter) adalah perangkat untuk mengkonversi sinyal masukan dalam bentuk digital menjadi sinyal keluaran dalam bentuk analog (tegangan, arus, muatan elektrik). Tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam rangkaian DAC. DAC diperlukan untuk sinyal yang dapat diakui oleh indera manusia atau non-sistem digital. Dalam hal ini rangkaian DAC yang digunakan adalah rangkaian  penguat summing inverter, sehingga tegangan keluarannya akan berpolaritas kebalikan dari polaritas dari inputnya, besaran tegangan keluarannya di dapatkan dari hasil perkalian antara jumlah arus pada R1, R2, R3, dan seterusnya yang dipasang secara parallel, terhadap besarnya tahanan RF yang nantinya resistor yang dipasang paralel tersebut akan dijadikan suatu piranti digital dengan bantuan switch sebagai logika 0 (OFF) dan 1 (ON). Keluarannya adalah tegangan yang dinyatakan sebagai data analog. Besarnya nilai keluaran te gangan juga sangat dipengaruhi oleh  besarnya tahanan RF, karena tegangan yang keluar dari resistor yang dipasang  parallel tersebut dipasang seri dengan RF sehingga tahanan Rp pun akan bertambah dengan Rs.

3.2 SARAN Sebelum melakukan percobaan, ada baiknya untuk mengecek terlebih dahulu alat dan komponen yang dipergunakan dalam masa praktikum. Contohnya seperti power supply, baik itu power supply biasa maupun power supply simetris (pascal), karena terkadang power supply yang digunakan tidak sesuai dengan tegangan yang tertera pada penampilnya, jadi ada baiknya untuk diukur terlebih dahulu outputnya dengan menggunakan multitester. Selain itu adalah resistor, resistor sangat berpengaruh terhadap hasil dari tegangan keluaran yang akan 13

14

didapatkan nantinya, biasanya resistor memiliki toleransi, jadi ada baiknya menggunakan resistor yang memiliki toleransi kecil, yaitu sekitar lebih kurang 1% atau lebih kecil lagi. Multitester juga terkadang berbeda merk menentukan kualitas dari akurasi pengukurannya. Jika pada merk bagus dan tentunya mahal, maka akurasinya pun hanya memiliki toleransi dibawah 1 %, sedangkan untuk merk dengan harga murah toleransi bisa diatas 3-5%. Jadi sebaiknya gunakan multitester sesuai dengan kebutuhan dan tentunya dengan memperhitungkan costnya. Yang terkahir, selalu berhati-hati dan selalu dalam ketelitian dalam melakukan segala hal demi mencapai hasil yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Alfarizal, Niksen. 2010.  Praktek Pengolahan Sinyal Teknik Elektronika POLSRI . Palembang. Politeknik Negri Sriwijaya. Ahmad, Jayadin. 2007. Elektronika Dasar. Yogyakarta. -http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/dac-digital-to-analogconvertion/ - http://busabisnis.blogspot.com/2012/10/pengertian-adc-dan-dac.html

15