Laporan Praktikum.docx Opamp

LAPORAN PRAKTIKUM “OP-AMP SEBAGAI RANGKAIAN PENGUBAH TANDA DAN PENGUBAH SKALA”

I. Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Mewujudkan rangkaian pengubah tanda dan pengubah skala serta menguasai fungsi dari masing-masing terminal sebuah IC Op-Amp. 2. Mengamati dan mengukur besarnya tegangan output untuk berbagai tegangan input.

II. Alat-Alat dan Bahan Percobaan Alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.: No

Nama Alat

Jumlah

1

Op-Amp (IC uA 741)

1 buah

2

Sumber tegangan DC

1 buah

3

Sumber tegangan AC

1 buah

4

Resistor 10 kΩ

1 buah

5

Potensiometer

1 buah

6

Resistor Box

1 buah

7

Multimeter Digital

1 buah

8

Kabelpenghubung

secukupnya

9

Gunting

1 buah

1

III. Landasan Teori 3.1 Op-Amp Sebagai Unsur Rangkaian Pengubah Tanda Gambar berikut merupakan rangkaian Op-Amp. Z’

I

Z 1 2

VS

VO

(Gambar 1.Rangkaian Op-Amp)

Jika Z dan Z’ pada gambar di atas adalah tahanan murni serta diambil Z=Z’=R, maka penguatan tegangannya (amplification voltage) AV dapat dituliskan menjadi:

AV 

VO VS

Z' Z AV  1 AV  

Dengan demikian amplitudo output sama dengan amplitudo input tetapi fasenya berlawanan (sudut fasenya berubah 180o). Dalam hal ini rangkaian dikatakan bekerja sebagai pengubah tanda atau pembalik (sign changer or inventer).

2

3.2 Op-Amp Sebagai Unsur Rangkaian Pengubah Skala Jika rangkaian pada gambar 1 diambil harga Z = R dan Z’ = R’ serta R’/R = k, maka:

AV 

VO VS

Z' Z R'   R  k

AV   AV AV

Dalam kondisi demikian, rangkaian tersebut berfungsi sebagai pengubah skala atau sebagai rangkaian pengganda.

3.3 Karakteristik Op-Amp Real (IC uA 741) Op-Amp yang real yang ada di pasaran mempunyai keterbatasan-keterbatasan. Salah satu Op-Amp yang cukup terkenal adalah IC 741, yang skemanya tampakseperti gambar berikut. Vcc + 2

-

V input

5

3

+

8

6

IC 741

7

6

5

IC 741

Vout 1

4

2

3

4

Vcc -

Gambar 3.Bentuk IC 741 Gambar 2.Skema IC 741

Karakteristik Op-Amp uA 741 adalahsebagaiberikut. 1. Impedansi input Zin = 2 Mega Ohm. 3

2. Impedansi out put Zout = 75 Ohm. 3. Penguat tegangan AV = 200.000. 4. Lebar pita = 1 Mega Hertz 5. Karakteristik berubah terhadap suhu. 6. CMRR = 10.000 atau lebih.

IV. Langkah-Langkah Percobaan Urutan langkah-langkah dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.  Langkah pertama adalah memasang tegangan offset yang dilakukan dengan cara: 1. Menghubungkan kedua ujung tetap dari potensiometer pada pin 1 dan pin 5 dari IC dan menghubungkan ujung variabel potensioke pin 4. 2. Memasang rangkaianseperti gambar berikut dan mengambil nilai Z = Z’, misalnya R = 10 kΩ. 3. Memasang voltmeter DC pada output danambil jangkauan ukur paling sedikit sama dengan harga PSA. Z’ I

Z +

VS

VO

Gambar 4 4. Mentanahkan ujung kiri dari Z (input non inverting sudah ditanahkan sejaksemula). 5. Memasangkedua PSA (+Vccdan – Vcc). Mentanahkan kutub neagtif PSA plus dan kutub positif PSA minus. 6. Mengamati tegangan out put. Mengatur potensi sehingga voltmeter menunjukkan nol (jangkauan ukur masih kasar). 4

7. Secara berurutan memindahkan kejangkauan ukur terhalus, mengaur potensio sedemikian sehingga voltmeter menunjuk nol. 8. Mengganti Z’=….Z, dan melakukan penyetelan seperti pada langkah nomor 6 dan 7.  Setelah pemasangan tegangan offset,potensio jangan disentuh. Langkah kedua adalah dengan mewujudkan rangkaian seperti gambar berikut. R’

I

R +12V

+

VS

VO

-12V

Gambar 5  Mengambil harga R = R’ misalnya 10 kΩ. Memberikan tegangan input (Vs) dengan berbagai harga dan mencatat tegangan out putnya (Vo). Mengambil harga R = Ro yang lain, dan memberikan tegangan input Vs kemudian mencatat tegangan out putnya. Melakukan langkah ini dengan menggunakan tegangan DC dan AC. Melakukan pengamatan melalui CRO, dan mencatat hasilnya pada tabel pengamatan berikut. Sumber

Vs

R

Ro

Vo

DC AC

 Menggunakan kembali rangkaian pada gambar 5 di atas, tetapi dengan mengambil harga R = R’, misalnya R = 10 kΩ dan R’ = 25 kΩ. Memberikan tegangan jepit (Vs) dengan 5

berbagai harga dan mencatat tegangan outputnya. Mengulang langkah ini dengan variasi harga R dan R’, dan menggunakan dua sumber tegangan (DC dan AC). Mencatat semua hasil pengamatan pada tabel berikut. Sumber

Vs

R

Ro

Vo

DC AC

V. Teknik Analisis Data Adapun teknik analisis data untuk percobaan I dan II adalah dengan menghitung besarnya penguatan yang dihasilkan oleh rangkaian pengubah tanda dan pengubah skala, kemudian membandingkan besarnya penguatan yang diperoleh secara langsung (dari hasil praktikum) dengan besarnya penguatan yang diperoleh melalui perhitungan dengan rumus (secara teori). Selanjutnya menghitung keakuratan masing-masing data dan keakuratan rata-rata.  Penguatan rangkaian pengubah tanda dihitung dengan rumus:

AV 

VO VS

Z' Z AV  1 AV  

Dari praktikum,penguatan diperoleh sebesar :

VO AV  VS

6

Dan secara teori besarnya penguatan adalah :

AV  

Z'  1 Z

 Penguatan rangkaian pengubah skala dihitung dengan rumus:

AV 

VO VS

Z' Z R'   R  k

AV   AV AV

Dari praktikum,penguatan diperoleh sebesar :

AV 

VO VS

Dan secara teori besarnya penguatan adalah :

R' AV    k R

7

 Nilai Keakuratan (KR) Hasil praktikum dapat diperoleh dengan membandingkan antara penguatan hasil pengukuran melalui praktikum dengan nilai yang diperoleh secara teoritis.

Keakura tan KR  

Av - Av teori  100% Av teori

Hasil praktikum bisa diterima jika nilai perbandingannya (keakuratan) kurang dari10%.

VI. Data Hasil Percobaan 6.1 Data Percobaan I

V pp  1,8 / div f  600Hz Tabel AC Ri  R f

Sumber

AC

Ri K 

R f K 

V1 Volt 

V0 Volt 

10

10

1,8

1,8

20

20

1,8

1,8

30

30

1,8

1,8

40

40

1,8

1,8

50

50

1,8

1,8

8

6.2 Data Percobaan II

V pp  1,8 / div f  600Hz Tabel AC Ri  R f Sumber

AC

Ri K 

R f K 

V1 Volt 

V0 Volt 

10

20

1,8

3,2

20

30

1,8

2,8

30

40

1,8

2,6

40

50

1,8

2,4

50

60

1,8

2,2

VII. Analisis Data Adapun analisis datanya adalah sebagai berikut : Untuk Rangkaian Pengubah Tanda Untuk Tabel 1 :

V pp  1,8 / div f  600Hz Av 1 

V0 1,8  1 Vs 1,8

Av 2 

V0 1,8  1 V s 1,8

Av 3 

V0 1,8  1 V s 1,8

9

Av 4 

V0 1,8  1 V s 1,8

Av 5 

V0 1,8  1 V s 1,8

Mencari Keakuratan Masing-Masing :

KR1  

Av - Av teori  100% Av teori

KR1   1 - (-1)  100% -1 KR1   2%

KR2  

Av - Av teori  100% Av teori

KR2   1 - (-1)  100% -1 KR2   2%

KR3  

Av - Av teori  100% Av teori

KR3   1 - (-1)  100% -1 KR3   2%

KR4  

Av - Av teori  100% Av teori

KR4   1 - (-1)  100% -1 KR4   2%

KR5  

Av - Av teori  100% Av teori

KR5   1 - (-1)  100% -1 KR5   2%

10

Mencari Keakuratan Rata-Rata Untuk Sumber AC : Kr1  Kr2  Kr3  Kr4  Kr5 5   2    2    2    2    2   5  10   2% 5

Kr 

Maka Akan Diperoleh Tabel Sebagai Berikut Untuk Pengubah Tanda Sumber

V0 Vs

Kr  

Av - Av teori  100% Av teori

Z ' K 

V1 Volt 

V0 Volt 

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

AC

Untuk Rangkaian Pengubah Skala Untuk Tabel 2 :

V pp  1,8 / div f  600Hz Av 1 

V0 3,2   1,8 V s 1,8

Av 2 

V0 2,8   1,6 Vs 1,8

Av 3 

V0 2,6   1,4 Vs 1,8

11

Av 

Av teori  

Z' Z

Av 4 

V0 2,4   1,3 Vs 1,8

Av 5 

V0 2,2   1,2 Vs 1,8

Mencari Keakuratan Masing-Masing :

KR1  

Av - Av teori  100% Av teori

KR1   1,8 - (-2)  100% -2 KR1   1,9%

KR2  

Av - Av teori  100% Av teori

KR2   1,6 - (-2)  100% -2 KR2   1,8%

KR3  

Av - Av teori  100% Av teori

KR3   1,4 - (-2)  100% -2 KR3   1,7%

KR4  

Av - Av teori  100% Av teori

KR4   1,3 - (-2)  100% -2 KR4   1,6%

KR5  

Av - Av teori  100% Av teori

KR5   1,2 - (-2)  100% -2 KR5   1.6%

12

Mencari Keakuratan Rata-Rata Untuk Sumber AC : Kr1  Kr2  Kr3  Kr4  Kr5 5   1,9    1,8   1,7    1,6    1,6   5  8,6   1,72% 5

Kr 

Maka Akan Diperoleh Tabel Sebagai Berikut Untuk Pengubah Skala Sumber

AC

V0 Vs

Kr  

Av - Av teori  100% Av teori

Z ' K 

V1 Volt 

V0 Volt 

2

1,8

3,2

1,8

-2

-1,9%

2

1,8

2,8

1,6

-2

-1,8%

2

1,8

2,6

1,4

-2

-1,7%

2

1,8

2,4

1,3

-2

-1,6%

2

1,8

2,2

1,2

-2

-1,6%

Av 

Av teori  

R' Z

VIII. Hasil dan Pembahasan Dari hasil pengamatan dan analisis yang dilakukan terhadap dua rangkaian percobaan, secara umum dapat diperoleh bahwa adanya kesesuaian antara teori dengan hasil eksperimen yang ditunjukkan dengan nilai keakuratan yang diperoleh. Keakuratan pada rangkaian pengubah tanda dengan sumber AC sebesar 10%. Keakuratan pada rangkaian pengubah skala dengan sumber AC adalah sebesar 9,5% sedangkan pada sumber AC sebesar 3,75%. Selain itu, dari hasil percobaan dan analisis data diperoleh juga bahwa penguatan (Av). Pada rangkaian pengubah skala lebih besar dibandingkan nilai penguatan (Av) pada rangkaian pengubah tanda dimana nilai perbandingan antara R’dengan R adalah sebesar dua. Meskipun demikian, masih ada hasil analisis data eksperimen yang diperoleh sedikit menyimpang dari

13

teori yang ada. Hal ini bisa saja disebabkan oleh kesalahan ataupun kendala-kendala yang dihadapi selama percobaan. Hasil yang berbeda dengan teori dan data yang kurang lengkap disebabkan oleh kesalahan ataupun kendala-kendala yang dihadapi selama percobaan. Adapun kendala-kendala yang dihadapi dalam percobaan ini yaitu sebagai berikut. 1.

Sulitnya merangkai alat agar dapat berfungsi sebagai penguat inverting.

2.

Keadaan CRO yang tidak terlalu presisi atau tidak dalam kondisi yang bagus menyebabkan praktikan tidak memperoleh data berupa gambar sinyal tegangan input dan tegangan output.

3.

Kekurang pahaman mengenai cara penggunaan dan mengkalibrasi CRO agar fungsinya sesuai dengan tujuan percobaan yang akan dicari. Misalnya, mengatur chanel dan menyetel tegangan dan waktu standar yang akan digunakan dalam CRO.

4.

Sulitnya membaca tegangan output dan input dalam CRO karena sinyal yang diperoleh terkadang bergerak dan mempengaruhi hasil pengamatan.

5.

Sulitnya mencari tegangan offset sehingga waktu percobaan menjadi sangat lama.

IX. Jawaban Pertanyaan Dan Tugas Pertanyaan : 1. Sebutkan dan jelaskan dua dalil yang digunakan sebagai dasar dalam penerapan Op-Amp sebagai unsure rangkaian hitung analog? 2. Mengapa sebelum Op-Amp digunakan dalam rangkaian harus dilakukan pemasangan tegangan offset terlebih dahulu? 3. Apa yang dapat disimpulkan dari hasil percobaan pada langkah butir 2 dan butir 3? 4. Gambarkan grafik tegangan input dan output dari kedua percobaan di atas?

Jawaban : 1. Dua dalil yang digunakan sebagai dasar dalam penerapan Op-Amp sebagai unsure rangkaian hitung analog adalah: A. Jika Op-Amp digunakan dalam daerah linier, maka dua ujung input berada pada potensial yang sama.

14

Hal ini dijelaskan sebagai berikut: jika misalnya dua input tersebut tidak berada pada potensial yang sama, maka beda potensial tersebut akan diperkuat puluhan ribu kali sehingga outputnya menjadi sangat besar. Padahal kenyataanya menunjukkan bahwa output maksimumnya sekitar 12 sampai 15 Volt. B. Tidak ada arus yang mengalir dalam kedua inputnya. Dalil yang kedua ini didasarkan atas kenyataan bahwa impedansi inputnya sangat besar sehingga praktis tidak ada arus yang mengalir dalam inputnya.

2. Tujuan pemasangan offset adalah karena Op-Amp yang merupakan rangkaian terintegrasi (IC) terdiri atas lapisan-lapisan yang halus dan peka yang mudah rusak jika terkena tegangan-tegangan yang tidak seimbang. Oleh karena itu sebelum menggunakan Op-Amp pada suatu rangkaian sebaiknya dilakukan pemasangan tegangan offset terlebih dahulu agar lapisan IC tidak rusak dan data yang diperoleh lebih valid.

3. Simpulan yang diperoleh dari hasil percobaan pada langkah butir 2 dan butir 3 adalah bahwa letak perbedaan antara rangkaian pengubah tanda dan pengubah skala adalah pada rangkaian pengubah tanda besar tegangan input hamper sama dengan tegangan output, sedangkan pada rangkaian pengubah skala besar tegangan out put merupakan kelipatan dari tegangan input dengan factor pengali k yang diperoleh dari hasil perbandingan antara R’ dan R.

4. Grafik Vo dan V1 untuk percobaan rangkaian pengubah tanda

15

Grafik Vo dan V1 untuk percobaan rangkaian pengubah tanda (Sumber AC). 5 4 Vo

3 2

AC

1 0 1.6

2.6

3.8

4.6

V1

Grafik Vo dan V1 untuk percobaan rangkaian pengubah skala

Grafik Vo dan V1 untuk percobaan rangkaian pengubah skala (Sumber AC). 14 12 10

Vo

8 6

AC

4 2 0 2.2

3

4.8 V1

16

5.6

X. Kesimpulan 1. Gambar berikut merupakan rangkaian Op-Amp. Z’

I

Z 1 2

VS

VO

Letak perbedaan antara rangkaian pengubah tanda dan pengubah skala adalah pada rangkaian pengubah tanda besar tegangan input hamper sama dengan tegangan output, sedangkan pada rangkaian pengubah skala besar tegangan out put merupakan kelipatan dari tegangan input dengan factor pengali k yang diperoleh dari hasil perbandingan antara R’ dan R. Fungsi masing-masing terminal Op-Amp (IC uA 741) adalah sebagai berikut.

8

7

6

5

IC 741 1

2

3

4

Keteranganmasing-masing terminal: Terminal 1 = offset nul 1 = N1 Terminal 2 = inverting input Terminal 3 = non inverting input Terminal 4 = - Vcc = ke PSA negatif 17

Terminal 5 = offset nul 2 = N2 Terminal 6 = Output Terminal 7 = +Vcc = ke PSA positif Terminal 8 = NC ( No Connection) 2. Tabel AC Ri  R f Sumber

AC

Ri K 

R f K 

V1 Volt 

V0 Volt 

10

10

1,8

1,8

20

20

1,8

1,8

30

30

1,8

1,8

40

40

1,8

1,8

50

50

1,8

1,8

Tabel AC Ri  R f Sumber

AC

Ri K 

R f K 

V1 Volt 

V0 Volt 

10

20

1,8

3,2

20

30

1,8

2,8

30

40

1,8

2,6

40

50

1,8

2,4

50

60

1,8

2,2

18

3.

Untuk Pengubah Tanda

Sumber

AC

V0 Vs

Kr  

Av - Av teori  100% Av teori

Z ' K 

V1 Volt 

V0 Volt 

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

1

1,8

1,8

1

-1

-2%

Av 

Av teori  

Z' Z

Untuk Pengubah Skala

Su

V0 Vs

Av - Av teori  100% Av teori

V1 Volt 

V0 Volt 

2

1,8

3,2

1,8

-2

-1,9%

2

1,8

2,8

1,6

-2

-1,8%

2

1,8

2,6

1,4

-2

-1,7%

2

1,8

2,4

1,3

-2

-1,6%

2

1,8

2,2

1,2

-2

-1,6%

Av 

Av teori  

mber

AC

Kr  

Z ' K 

19

R' Z

DAFTAR PUSTAKA

Hill Frederick J & Peterson, Gerald R. (198). Switching Theory and Logical Design. New York: John Wiley & Sons Millman, Jacob & Halkias, Cristos C. (1972) Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and System Tokyo: Mc. Graw-Hill International Book Company. Sadia,I Wayan. 1992. Buku Panduan Elektronika II (Elektronika Analog). Diktat Kuliah Sadia,I Wayan. 1992. LKM Elektronika II (Elektronika Analog). Diktat Kuliah(tidak diterbitkan).

20

LAMPIRAN-LAMPIRAN

21