SPESIFIKASI OP-AMP—Parameter Frekuensi

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

  3.1Example

  3.2Problem

  3.3Soal Pilihan Ganda

4. Percobaan

5. Download File 

1. Tujuan [Kembali]

a. Mengetahui apa itu OP-AMP SPECIFICATIONS
b. Mengetahui rangkaian dari OP-AMP SPECIFICATIONS
c. Mengetahui fungsi dari OP-AMP SPECIFICATIONS

d. Menyelesaikan tugas elektronika dari Bapak Dr.Darwison

2. Alat dan Bahan [Kembali]

       A. ALAT

         Instrumen

         1) Voltmeter DC 

Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

          Terminals Mode

         1) Power Suply

Berfungsi untuk memberikan tegangan sumber pada rangkaian

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

          Generator

         1) Baterai

 Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yangtersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya. 

    B. BAHAN

  1) Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya.

Spesifikasi:

Cara menghitung nilai resistor:

 2) Op-Amp 741

IC UA 741 adalah Op-amp (penguat operasional) tujuan umum dan dianggap sempurna dalam aplikasi pengikut tegangan karena tidak ada fungsi latch-up. Selain itu, kisaran tegangan input daya adalah mode umum tinggi. IC ini adalah Op-amp berkinerja tinggi yang dirancang dengan chip silikon tunggal.

Spesifikasi dan Konfigurasi Pin:

Spesifikasi dari IC UA741 meliputi berikut ini:

•         Supply tegangan ±18V

•         Perbedaan tegangan input daya adalah ±15V

•         Rasio penolakan mode umum adalah 90dB

•         Amplifikasi tegangan diferensial adalah 200V/mv

•         Arus supply adalah 1.5mA

•         Pin ini dapat diakses dalam berbagai paket seperti paket 8-Pin PDIP, VSSOP, & SOIC

IC UA741 terdiri dari 8-pin, Konfigurasi:

                                                             

•         Pin1 & Pin5 (Offset N1 & N2): Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan offset jika perlu

•         Pin2 (IN-): Pin Inverting Op-amp

•         Pin3 (IN +): Pin Non-inverting dari Op-amp

•         Pin4 (Vcc-): Pin ini terhubung ke ground jika tidak rel negatif

•         Pin6 (Output): output daya pin Op-amp

•         Pin7 (Vcc +): Pin ini terhubung ke + ve rail dari supply tegangan

•         Pin8 (NC): Tidak ada koneksi

Komponen Input: 

1. Botton

Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.

Technical Specifications

• Mode of Operation: Tactile feedback
• Power Rating: MAX 50mA 24V DC
• Insulation Resistance: 100Mohm at 100v
• Operating Force: 2.55±0.69 N
• Contact Resistance: MAX 100mOhm
• Operating Temperature Range: -20 to +70 
• Storage Temperature Range: -20 to +70 ℃

2. Logic state

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

3. Dasar Teori [Kembali]

a.         Resistor

Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm (V = I.R ).

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :

Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :

•         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

•         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

•         Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

•         Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :

•         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

•         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

•         Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3

•         Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

•         Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.

Rumus: 

 

b.         Transistor NPN

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup). 

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

•      Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

•      Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

•      Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

c.         Baterai

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.

Prinsip operasi

Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.

d.         Opamp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan penguat operasional.

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

•                Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

•                Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)

•                Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

•                Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)

•                Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

•                Karakteristik tidak berubah dengan suhu

            Inverting Amplifier

 Rumus:

NonInverting

 Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

Bentuk Gelombang

         Resistor

 14.6 SPESIFIKASI OP-AMP— PARAMETER FREKUENSI 

Sebuah op-amp dirancang untuk menjadi penguat. Operasi ini cenderung tidak stabil (berosilasi) karena umpan balik positif. Untuk memastikan operasi yang stabil, op-amp dibuat dengan sirkuit kompensasi internal, yang juga menyebabkan penguatan loop terbuka yang sangat tinggi berkurang dengan meningkatnya frekuensi. Pengurangan penguatan ini disebut sebagai roll-off. Di kebanyakan op-amp, roll-off terjadi pada kecepatan 20 dB per dekade (20 dB / dekade) atau 6 dB per oktaf (6 dB / oktaf).

Perhatikan bahwa sementara spesifikasi op-amp mencantumkan gain tegangan loop terbuka (AVD), pengguna biasanya menghubungkan op-amp menggunakan resistor umpan balik untuk mengurangi penguatan tegangan rangkaian. ke nilai yang jauh lebih kecil (gain tegangan loop tertutup, ACL). Sejumlah perbaikan sirkuit dihasilkan dari pengurangan penguatan ini. Pertama, penguatan tegangan penguat adalah nilai yang lebih stabil dan presisi yang ditetapkan oleh resistor eksternal; kedua, impedansi masukan rangkaian dinaikkan melebihi impedansi op-amp saja; ketiga, impedansi keluaran rangkaian dikurangi dari yang ada pada op-amp terakhir

Gain – Bandwidth

Karena sirkuit kompensasi internal termasuk dalam op-amp,tegangan penguatan turun seiring dengan peningkatan frekuensi. Spesifikasi op-amp memberikan deskripsi penguatan versus bandwidth. Gambar 14.28 memberikan plot penguatan versus frekuensi untuk op-amp tipikal. Pada frekuensi rendah ke operasi dc, penguatannya adalah nilai yang dicantumkan oleh spesifikasi pabrikan AVD (penguatan diferensial tegangan) dan biasanya merupakan nilai yang sangat besar. Ketika frekuensi sinyal input meningkat, gain loop terbuka turun hingga akhirnya mencapai nilai 1 (kesatuan). Frekuensi pada nilai penguatan ini ditentukan oleh pabrikan sebagai bandwidth gain kesatuan, B1. Meskipun nilai ini adalah frekuensi (lihat Gambar 14.28) di mana penguatan menjadi 1, nilai ini dapat dianggap sebagai bandwidth, karena pita frekuensi dari 0 Hz ke frekuensi gain juga merupakan bandwidth. Oleh karena itu, seseorang dapat merujuk ke titik di mana penguatan berkurang menjadi 1 sebagai frekuensi penguatan-kesatuan (f1) atau bandwidth penguatan-kesatuan (B1).

Frekuensi lain yang menarik adalah yang ditunjukkan pada Gambar 14.28, di mana penguatan turun sebesar 3 dB (atau menjadi 0.707 gain dc, AVD), ini menjadi frekuensi cutoff dari op-amp, fC. Faktanya, frekuensi gain dan frekuensi cutoff terkait dengan

Persamaan (14.22) menunjukkan bahwa frekuensi gain juga dapat disebut produk gain-bandwidth dari op-amp. 

Laju, SR

Parameter lain yang mencerminkan kemampuan op-amp untuk menangani sinyal yang berbeda-beda adalah laju perubahan tegangan, yang didefinisikan sebagai

Perubahan Arus Laju perubahan tegangan memberikan parameter yang menetapkan laju perubahan maksimum tegangan keluaran saat digerakkan oleh sinyal masukan langkah besar. * Jika seseorang mencoba untuk menggerakkan output pada tingkat perubahan voltase yang lebih besar daripada laju perubahan tegangan, output tidak akan dapat berubah cukup cepat dan tidak akan bervariasi pada kisaran penuh yang diharapkan, mengakibatkan sinyal terpotong atau distorsi. Bagaimanapun, output tidak akan menjadi duplikat yang diperkuat dari sinyal input jika laju perubahan tegangan op-amp terlampaui.

Frekuensi Sinyal Maksimum

maksimum op-amp dapat beroperasi bergantung pada parameter bandwidth (BW) dan laju perubahan tegangan (SR) op-amp. Untuk sinyal sinusoidal dengan bentuk umum

Selain itu, frekuensi maksimum, f, dalam Persamaan. (14.24), juga dibatasi oleh bandwidth unitygain.

 3.1Example [Kembali]

1. Tentukan frekuensi cutoff sebuah op-amp yang memiliki nilai tertentu B1 1 MHz dan AVD 200 V /mV

Jawab : 

Ketika  f1 = B1 = 1 MHz, kita dapat menggunakan Persamaan  f₁ = A_VD f_C  untuk  menghitung frekuensi cutoff , jadi :

 f_C  = f1 / A_VD =  1MHz / 200 V/mv 

      = 1 x 10⁶ / 200 x 10³ = 5 Hz

jadi didapat frekuensi cutoff adalah 5 Hz.

2. Untuk op-amp yang memiliki laju perubahan tegangan SR 2 V / s, berapakah loop tertutup maksimum penguatan tegangan yang dapat digunakan ketika sinyal input bervariasi sebesar 0,5 V dalam 10 detik?

Jawab :    V₀ = A_CL V_i , maka  ΔV₀ / Δt =  A_CL (Δ V_i  /Δt)

        A_CL = (ΔV₀ / Δt) / (ΔV_i / Δt) 

               = SR / Δ V_i   / Δt

               =  2 / 0,5 / 10 = 40

 3.2Problem [Kembali]

1. Tentukan frekuensi cutoff dari sebuah OP-AMP yang memiliki niali B1 1000 kHz dan AVD yang ditemukan 150 V/mV

Jawab :  F1 = B1 maka Fc = f1 / AVD  

                                             = 1000 / 150  

                                             = 6,67 Hz.

2. Untuk op-amp yang memiliki laju perubahan tegangan SR 2,4 V / dtk, berapakah penguatan tegangan loop tertutup maksimum yang dapat digunakan jika sinyal input bervariasi sebesar 0,3 V dalam 10 detik?

Jawab : A_{CL =}  Δ V₀/Δt /ΔV_i /Δt 

                      = SR /Δ V_i /Δt

                      = (2,4 V/ µS ) / (0,3V / 10µs) 

                      = 80

 3.3Soal Pilihan Ganda [Kembali]

1. Roll-off atau pengurangan penguatan pada OP-AMP akan terjadi pada kecepatan ?

a)      19 dB /dekade atau 5 dB / oktaf

b)      20 dB /dekade atau 6 dB /oktaf

c)      29 dB /dekade atau 15 dB / oktaf

d)      30 dB / dekade atau 16 dB / oktaf

2. Full power bandwidth ( FPBW) yang merupakan frekuensi terbesar dari tegangan sinus yang dapat dioutputkan dengan opamp, saat berapakah gradien maksimum ( FPBW ) dapat dihasilkan ?

a)      Cos (2πft) = 1

b)      Sin (2πft) = 1

c)      Cos (2πft) = 2

d)      Sin (2πft) = 2

4. Percobaan [Kembali]

A. Prosedur Percobaan

1. BUKALAH APLIKASI PROTEUS TERLEBIH DAHULU.
2. BUKA SCHEMATIC CAPTURE, PILIH BAGIAN COMPONENT MODE (), DAN PADA BAGIAN DEVICES KLIK 'P'.
3. PASTIKAN KATEGORINYA BERADA PADA ALL CATEGORIES AGAR MUDAH DALAM MELAKUKAN PENCARIAN.
4. KETIKKAN SEMUA NAMA BAHAN KOMPONEN YANG DIBUTUHKAN DALAM RANGKAIAN.
5. DOUBLE KLIK KOMPONEN YANG KITA BUTUHKAN AGAR KOMPONEN TERSEBUT MUNCUL DIKOLOM DEVICES.
6. BUKA BAGIAN TERMINALS MODE ().
7. PILIH TERMINAL YANG DIPERLUKAN.
8. SETELAH SEMUA KOMPONEN DIDAPATKAN, LETAKKAN KOMPONEN PADA PAPAN RANGKAIAN.
9. RANGKAILAH SEMUA KOMPONEN SESUAI PRINSIPNYA.
10. KLIK PLAY () PADA BAGIAN KIRI BAWAH APLIKASI UNTUK MENJALANKAN RANGKAIAN SIMULASI.
11. SAAT DI PLAY, JIKA RANGKAIAN SIMULASI SUDAH BENAR DAN SESUAI, MAKA AKAN MUNCUL OUTPUT LED PADA RANGKAIAN SENSOR SENTUH TERSEBUT DAN MOTOR SEBAGAI PENGGERAK KERAN

B. Gambar Simulasi

C. Prinsip Kerja

    Rangkaian diatas adalah salah satu contoh pengaplikasian op-amp sebagai penguat dimana disini menggunakan prinsip non inverting amplifier dimana Vout nya dapat dicari dengan menggunakan rumus (R2/R1  + 1) dikali dengan Vinputnya. Pada rangkaian diatas Voutnya didapatkan sebesar 47,9 mV dengan Tengana inoutan sebesar 0,02 V dan nilai R2 adalah 240kOhm, R1 sebesar 10 kOhm.

D. Video

5. Download File[Kembali]

Download File HTML klik disini 

Download File Rangkaian klik disini

Download Video Rangkaian klik disini

Download Datasheet Resistor klik disini

Download Datashett Op-amp klik disini 

Download Datasheet Kapasitor klik disini

Download Datasheet Voltmeter klik disini

Download Datasheet Osiloskop klik disini