elektronika 10.41 revisi

TUGAS CHAPTER 10

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Pinsip Kerja

6. Problem

7. Soal Latihan

8. Percobaan

9. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

    Dalam sistem elektronika analog, pengolahan sinyal sering kali melibatkan manipulasi bentuk gelombang input untuk mendapatkan sinyal output yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Salah satu teknik yang digunakan adalah proses diferensiasi, yang secara praktis dapat diimplementasikan menggunakan rangkaian pembeda (differentiator) berbasis op-amp. Rangkaian ini menghasilkan output yang merupakan turunan dari sinyal input terhadap waktu. Penerapannya bisa ditemukan dalam sistem deteksi perubahan sinyal cepat, seperti pada sensor kecepatan atau deteksi tepi sinyal.

2. Tujuan[Kembali]

1. Mempelajari prinsip kerja rangkaian differentiator berbasis op-amp.

2. Mengamati hubungan antara input dan output pada rangkaian differentiator.

3. Menunjukkan bahwa output rangkaian merupakan turunan dari sinyal input.

4. Menentukan pengaruh nilai R dan C terhadap besarnya output

3. Alat dan Bahan[Kembali]

1. Op-Amp 741

Op-Amp adalah IC (Integrated Circuit) penguat operasional yang sering digunakan dalam rangkaian analog. Berfungsi Menguatkan sinyal dan membentuk konfigurasi rangkaian integrator, di mana output akan menjadi hasil integrasi dari input terhadap waktu.

2. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang berguna untuk menghambat aliran arus listrik sehingga tidak terjadi short circuit. mempunyai resistansi yang berbeda beda sesuai kebutuhan. 

Resistor

3. Kapasitor

Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor mempunyai satuan Farad dari Michael Faraday.

                                                

4. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

4. Dasar Teori[Kembali]

Rangkaian differentiator op-amp merupakan konfigurasi yang menghasilkan output proporsional terhadap turunan sinyal input terhadap waktu. Dalam konfigurasi ini, kapasitor (C) diletakkan di jalur input dan resistor (R) di jalur umpan balik. Jika op-amp dianggap ideal, maka hukum Kirchoff dan asumsi penguatan tak hingga menghasilkan hubungan matematis berikut:

Rumus ini menunjukkan bahwa tegangan output  berbanding lurus dengan laju perubahan (turunan) tegangan input , dengan faktor skala . Tanda negatif menunjukkan pembalikan fasa antara input dan output. Rangkaian ini sangat peka terhadap noise pada input karena sinyal frekuensi tinggi akan diperkuat, sehingga perlu hati-hati dalam implementasinya secara praktis

5. Prinsip Kerja[Kembali]

Rangkaian Diferensiator

Rangkaian ini menghasilkan output yang sebanding dengan turunan waktu dari sinyal input, atau secara matematis:

                                   

Cara kerja:

1. Tegangan input diberikan ke kapasitor

2. Kapasitor memiliki arus yang sebanding dengan turunan tegangan

3. Tegangan keluaran op-amp Vo(t) adalah hasil tegangan jatuh pada resistor R akibat arus ic 

6. Problem[Kembali]

Contoh Soal 1

Jika vi=0,5 V, hitunglah (a) tegangan output vo, (b) arus yang melalui resistor 25kΩ.

Jawab

vo

Diketahui R1=10kΩ dan Rf=25kΩ, dengan menggunakan persamaan (2) maka;
vo=−25000/100000,5=−2,5(0,5)=−1,25V

Contoh Soal 2

arus yang mengalir melalui Rf adalah karena adanya beda potensial antara simpul 1 dengan simpul 3, tegangan pada simpul 1 yaitu v1 dan v3 adalah vo. Maka;
i2=(v1−vo)/Rf
i2=(0−(−1,25))/25000=0,00005=50μA

Contoh Soal 3

Sebuah rangkaian op-amp pembalik seperti gambar di bawah memiliki nilai-nilai yaitu: tahanan feed back = 330 kΩ; tahanan input = 1 kΩ; dan tegangan input = 17 mV. Hitung berapa perolehan tegangan (Av), tegangan output (Vout) dan tegangan catu daya (Vcc) pada rangkaian tersebut?

Jawab:

Diketahui:

• Rf = 330 kΩ = 330.000 Ω
• Rin = 1 kΩ = 1.000 Ω
• Vin = 17 mV = 0,017 V
  

Av = − Rf ÷ Rin = − 330.000 ÷ 1.000 = − 330
Vout = Av × Vin = − 330 × 0,017 V = − 5,61 V

Apabila input yang diberikan adalah +17 mV, maka output yang dihasilkan adalah − 5,61 V. Hal ini mengasumsikan bahwa tegangan catu daya (Vcc) yang digunakan memungkinkan output bergerak mencapai nilai itu. Sebuah catu daya ±6V terlalu kecil untuk itu, oleh karenanya membutuhkan catu daya dengan rating tegangan setidaknya ±8V (atau sekitar ±150% × Vout), untuk menguatkan tegangan input sebesar 17 mV.

Sehingga diperoleh Av = − 330; Vout = − 5,61 V; Vcc = ±8 V.

7. Soal Latihan[Kembali]

1. Fungsi utama dari rangkaian differentiator berbasis op-amp adalah untuk:

A. Menjumlahkan dua sinyal

B. Mengalikan dua sinyal

C. Mengintegralkan sinyal masukan

D. Menghasilkan turunan dari sinyal masukan

Jawaban :D

2. Dalam rangkaian differentiator, jika sinyal masukan adalah fungsi waktu , maka sinyal keluar  berbanding lurus terhadap:

A. Nilai rata-rata Vi(t)

B. Integral dari Vi(t)

C. Perubahan waktu dari Vi(t)

D. Kuadrat dari Vi(t)

Jawaban :C

3. Apa yang terjadi jika kapasitor dalam rangkaian differentiator diganti dengan resistor?

A. Rangkaian tetap berfungsi sebagai differentiator

B. Rangkaian berubah menjadi integrator

C. Rangkaian berubah menjadi penguat inverting biasa

D. Rangkaian tidak akan berfungsi sama sekali

Jawaban :C

8. Percobaan[Kembali]

Step 1    : Buka Aplikasi Proteus 

Step 2    : Susun dan siapkan komponen 

Step 3    : Rangkai komponen

Step 4    : Mulai simulasi pada proteus 

Step 5    : Amati rangkaian yang dibuat

9. Link Download[Kembali]

Download file Proteus Rangkaian 10.41 (disini)

Download Datashet Op-Amp 741 (disini)

Download Datashet Resistor disini

Download Datashet Kapasitor (disini)

Downlaod Video Percobaan Rangkaian (disini)