MODUL 04 Operational Amplifier

Nama : Sari Sami Novita NIM : 90213019 E-mail : sarisaminovita@students.itb.ac.id Shift : II Tanggal Praktikum : 13 Maret 2014 Nama Asisten : Sasfan Arman Wella

Nanda Tumangger (10210064)

Abstrak Ekperimen Operational Amplifier (Op-Amp) yang dilakukan bertujuan untuk menjelaskan karakteristik aplikasi Op-Amp pada rangkaian inverting amplifier dan non-inverting amplifier, rangkaian differensiator dan integrator, serta pada rangkaian komparator. Rangkaian inverting amplifier menghasilkan output yang mengalami penguatan dengan perubahan fasa sebesar π/2 dari inputnya, sedangkan rangkaian non-inverting amplifier menghasilkan output yang mengalami penguatan tanpa adanya perubahan fasa. Pada percobaan diperoleh penguatan untuk inverting amplifier adalah 3,24 dan non-inverting amplifier sebesar 4. Apabila rangkaian inverting amplifier dan non-inverting amplifier digunakan pada frekuensi rendah akan dihasilkan output yang berupa sinyal sinusoidal, sedangkan bila digunakan pada frekuensi tinggi akan menghasilkan output berupa tegangan segitiga dengan penguatan maksimal rangkaian sebesar Vcc-Vee. Jika output melebihi nilai tersebut, maka akan mengalami pemotongan sinyal pada bukit dan lembahnya. Rangkaian integrator dapat merubah sinyal input kotak menjadi sinyal output segitiga pada T << 2RC, sedangkan rangkaian diferensiator dapat merubah sinyal input kotak menjadi bentuk diferensial dari input kotak pada T>>2RC. Rangkaian komparator adalah rangkaian yang membandingkan input inverting dan non-inverting terhadap tegangan refferensi. Bila Vreff<Vin maka tegangan keluaran akan sama dengan +Vcc sedangkan jika Vreff>Vin maka output akan bernilai –Vee. Berdasarkan praktikum diperoleh Vreff pada rentang 11 V- 12 V sehingga Voutput akan mengalami perubahan yang signifikan jika diberikan input pada nilai tersebut. Kata Kunci: Differensiator, Integrator, Inverting, Non-Inverting, Komparator, Op-Amp.

I. Tujuan

a. Menentukan karakteristik Op-Amp

sebagai penguat inverting dan non-inverting.

b. Menentukan karakteristik Op-Amp sebagai rangkaian differensiator dan integrator.

c. Menentukan karakteristik Op-Amp sebagai rangkaian komparator.

II. Teori Dasar 1. Penguat Operasional (Op-Amp)

Op-Amp adalah komponen dasar sistem analog sebab dengan penambahan piranti lain dapat diatur penguatan, bandwidth, membuat converter bentuk gelombang, dll. Op-Amp pada hakikatnya merupakan rangkian transistor dfan komponen pendukungnya yang sudah dibuat dalam bentuk kemasan IC. Oleh karena itu IC jenis ini dinamakan penguat

operasi atau operational amplifier, yang disingkat dengan Op-Amp[1].

Menurut Rahmad, Op-Amp dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai penguat audio, pengatur nada, osilator atau pembangkit gelombang, sensor circuit, dsb. Pada umumnya tersedia dengan daya >1 W, DALAM beberapa tipe dan sifat seperti:

Optimasi bandwidth,

Offset masukan

Derau yang rendah[1] Keuntungan pemakaian op-amp adalah:

a) Ukuran relatif kecil b) Keandalan tinggi c) Hemat biaya d) Stabil terhadap perubahan suhu e) Offset rendah

Gambar 1. Dioda penyearah dan

lambangnya[1]

Pada kondisi ideal sebuah Op-

Amp mempunyai sifat sebagai berikut: a) Penguatan pada lingkar terbuka

(Av,ol) besarnya tak terhingga b) Hambatan keluaran lingkar

terbuka (Rout, ol) bernilai nol c) Hambatan masukan lingkat

terbuka (Rin, ol) bernilai tak terhingga

d) Lebar pita (bandwidth) besarnya tak terhingga

e) CMRR (Common Mode Rejection Ratio) nilainya tak berhingga[2] Pada percobaan kali ini

menggunakan IC LM741 sebagai Op-Amp. Perbandingan antara Op-Amp ideal dengan Op-Amp LM741 ditunjukkan oleh Tabel 1. Tabel 1. Perbandingan Op-Amp ideal dengan LM741[1]

Gambar 2. Op-Amp LM741[3]

2. Aplikasi Op-Amp a. Op-Amp sebagai Inverting Amplifier

(Penguat Inverting) Penguat inverting adalah penguat

dimana sinyal input akan dikuatkan dan fasanya dibalik. Penguatan ini

bergantung pada komposisi resistor yang digunakan. Skema rangkaian penguat inverting dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Skema Rangkaian Penguat

Inverting[2]

Dengan nilai penguatan:

(1) b. Op-Amp sebagai Non-Inverting

Amplifier (Penguat Non-Inverting) Penguat non-inverting adalah

penguatan dimana sinyal isyarat output sefasa dengan sinyal isyarat input. Penguatan ini juga bergantung pada komposisi resisor yang digunakan. Skema rangkaian penguat inverting ditunjukkan seperti Gambar 4.

Gambar 4. Skema Rangkaian Penguat Non-

Inverting[2]

Dengan nilai penguatan:

(2)

c. Op-Amp sebagai Differensiator Rangkaian differensiator memiliki

isyarat keluaran seperti isyarat keluaran tapis lolos tinggi. Ketika RC << T/2, maka isyarat masukan akan didiferensiasi oleh rangkaian ini. Skema rangkaian differensiator dapat dilihat dari Gambar 5.

Gambar 5. Skema Rangkaian Differensiator[2]

d. Op-Amp sebagai Integrator Rangkaian Integrator memiliki

isyarat keluaran seperti isyarat tapis lolos rendah. Ketika RC >> T/2, isyarat masukan akan diitegrasi oleh rangkaian ini. Skema rangkaian integrator dapat dilihat dari Gambar 6.

Gambar 6. Skema Rangkaian Integrator[2]

e. Op-Amp sebagai Comparator

Skema rangkaian komparator dapat dilihat pada Gambar 7. Pada rangkaian ini Op-Amp digunakan secara tidak linier dan dipasang dalam loop terbuka. Hal ini disebabkan oleh keluaran yang tidak berbanding lurus dengan masukan. Nilai keluaran hanya +Vcc (high) atau –Vee (low), sehingga Op-Amp pada rangkaian komparator tidak digunakan sebagai penguat, melainkan sebagai pembanding. Masukan inverting dan non inverting akan dibandingkan, bila masukan inverting lebih besar daripada masukan non-inverting, maka keluaran akan bernilai high, sebaliknya apabila masukan inverting lebih kecil daripada masukan non-inverting maka keluaran akan bernilai low.

Untuk rangkaian komparator dengan histerisis, pada LM741 berlaku ketentuan sebagai berikut :

Jika Vid = Vb-Va > 1 mV maka Vout = +Vcc

Jika Vid = Vb-Va < 1 mV maka Vout = - Vee

Untuk |Vid|< 1 mV, komparator berada pada daerah yang tegangan keluaran dan tegangan masukannya saling berbanding lurus (keadaan linier)

Gambar 7. Skema Rangkaian Comparator [2]

III. Data

1. Op-Amp sebagai Inverting Amplifier Rangkaian Inverting Amplifier yang

digunakan pada praktikum berasal dari kit yang telah di-set dengan berbagai aplikasi rangkaian Op-Amp sebelumnya. Kit tersebut kemudian dihubungkan dengan catu daya +12 V dan -12V pada kaki 7 dan kaki 4 IC, sedangkan output dihubungkan dengan osiloskop. Rangkaian Inverting Amplifier pada kit tersebut diperlihatkan pada Gambar 3 dengan R1 = 0,032 MΩ dan R2 = 0,095 MΩ. Berdasarkan praktikum yang dilakukan oleh Zannuraini dan Latifah Nurul Q diperoleh data yang disajikan pada Tabel 2 dan gambar input serta output seperti pada Gambar 8, Gambar 9 dan Gambar 10.

Tabel 2. Data Op-Amp sebagai Inverting Amplifier

dengan R1 = 0,032 MΩ dan R2 = 0,095 MΩ

f = 100 Hz f = 5 kHz

Vin Vout Vin/Vout Vin Vout Vin/Vout

2 -6.2 -0.322581 2 -6.2 -0.322581

2.6 -8 -0.325 4 -12.4 -0.322581

3 -9.2 -0.326087 6 -18 -0.333333

3.4 -10.8 -0.314815 8 -22 -0.363636

3.8 -11.6 -0.327586 10 -22 -0.454545

4 -12.2 -0.327869 12 -22 -0.545455

6 -18.5 -0.324324 14 -22 -0.636364

10 -22 -0.454545 16 -22 -0.727273

15 -22 -0.681818 18 -22 -0.818182

20 -22 -0.909091 20 -22 -0.909091

f = 20 k Hz f = 100 k Hz

Vin Vout Vin/Vout Vin Vout Vin/Vout

2 -6.1 -0.327869 2 -3 -0.666667

4 -12.2 -0.327869 4 -3.2 -1.25

6 -15.6 -0.384615 6 -3.2 -1.875

8 -16 -0.5 8 -3.2 -2.5

10 -16 -0.625 10 -3.2 -3.125

12 -16 -0.75 12 -3.2 -3.75

14 -16 -0.875 14 -3.2 -4.375

16 -16 -1 16 -3.2 -5

18 -16 -1.125 18 -3.2 -5.625

20 -16 -1.25 20 -3.2 -6.25

Gambar 8. Sinyal masukan (sinusoidal rendah) dan keluaran (sinusoidal tinggi) Inverting Amplifier ketika

frekuensi rendah dan Vout tidak melebihi Vcc

Gambar 9. Sinyal masukan (sinusoidal utuh) dan keluaran Inverting Amplifier ketika frekuensi rendah

dan Vout melebihi Vcc

Gambar 10. Sinyal masukan (gelombang sinusoidal) dan keluaran (gelombang segitiga) Inverting Amplifier

ketika frekuensi tinggi

2. Op-Amp sebagai Non-Inverting Amplifier

Sama seperti rangkaian Inverting Amplifier , rangkaian Non-Inverting Amplifier yang digunakan pada praktikum juga berasal dari kit dimana kaki 7 dan kaki 4 IC dihubungkan dengan catu daya +12 V dan -12V sedangkan output dihubungkan dengan osiloskop. Rangkaian Non-Inverting Amplifier pada kit tersebut diperlihatkan pada Gambar 4 dengan R1 = 0,032 MΩ dan R2 = 0,095 MΩ. Berdasarkan praktikum diperoleh data yang disajikan pada Tabel 3 dan gambar input serta output seperti pada Gambar 11, Gambar 12 dan Gambar 13.

Tabel 3. Data Op-Amp sebagai Non-Inverting Amplifier dengan R1 = 0,032 MΩ dan R2 = 0,095 MΩ

f = 100 Hz f = 5 kHz

Vin Vout Vin/Vout Vin Vout Vin/Vout

2 8 0.25 2 8 0.25

3 12 0.25 3 12 0.25

4 16 0.25 4 16 0.25

5 20 0.25 5 20 0.25

6 24 0.25 6 24 0.25

7 24 0.291667 7 24 0.291667

8 24 0.333333 8 24 0.333333

9 24 0.375 9 24 0.375

f = 20 kHz f = 100 kHz

Vin Vout Vin/Vout Vin Vout Vin/Vout

2 6 0.333333 2 7 0.285714

3 12 0.25 3 12 0.25

4 16 0.25 4 15 0.266667

5 20 0.25 5 16 0.3125

6 22 0.272727 6 16 0.375

7 22 0.318182 7 17 0.411765

8 22 0.363636 8 17 0.470588

9 22 0.409091 9 17 0.529412

10 17 0.588235

11 17 0.647059

12 17 0.705882

Gambar 11. Sinyal masukan (atas) dan keluaran (bawah) Non-Inverting Amplifier ketika frekuensi

rendah dan Vout tidak melebihi Vcc

Gambar 12. Sinyal masukan (atas) dan keluaran (bawah) Non-Inverting Amplifier ketika frekuensi

rendah dan Vout melebihi Vcc

Gambar 13. Sinyal masukan (atas) dan keluaran

(bawah) Non-Inverting Amplifier ketika frekuensi tinggi

3. Op-Amp sebagai Differensiator

Op-Amp sebagai differensiator menggunakan rangkaian pada kit seperti pada Gambar 5. Berdasarkan praktikum yang dilakukan oleh Trise Nurul „Ain dan Dinar Maftukh Fajar diperoleh data Op-Amp sebagai differensiator pada Tabel 4.

Tabel 4. . Data Op-Amp sebagai Differensiator dengan R = 10000.1 Ω, C = 99.4 nF dan f = 1006.03 Hz.

Ket. Vin Vout

T<<2RC 5 12

T=RC 2.8 12

T>>RC 2.8 12

Bentuk isyarat keluaran rangkaian differensiator dapat dilihat pada Gambar 14 dan Gambar 15.

Gambar 14. Isyarat input dan output rangkaian

Differensiator untuk untuk T = RC

Gambar 15. Isyarat input dan output rangkaian

Differensiator untuk untuk T <<2RC

4. Op-Amp sebagai Integrator Sama seperti Op-Amp sebagai differensiator,

Op-Amp sebagai integrator juga menggunakan rangkaian pada kit seperti pada Gambar 6. Berdasarkan praktikum yang dilakukan oleh Trise Nurul „Ain dan Dinar Maftukh Fajar diperoleh data Op-Amp sebagai integrator pada Tabel 5.

Tabel 5. Data Op-Amp sebagai Differensiator dengan R = 1000 Ω, C = 10.17 nF dan f = 9.832 Hz.

Bentuk isyarat keluaran rangkaian integrator

dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.

Gambar 16. Isyarat input dan output rangkaian Integrator untuk untuk T = RC

Gambar 17. Isyarat input dan output rangkaian

Integrator untuk untuk T >>2RC

Untuk gambar isyarat input dan output saat T<<2RC tidak dapat diamati karena signal generator tidak bisa menghasilkan frekuensi rendah yang bisa diteramati oleh osiloskop.

5. Op-Amp sebagai Comparator Praktikum Op-Amp sebagai Comparator

dilakukan dengan memodifikasi rangkaian pada Gambar 7, yaitu dengan menggunakan signal generator sebagai pengatur tegangan Va maupun tegangan Vb, dimana tegangan Va dibuat tetap 9V sementara tegangan Vb divariasikan dari nilai kecil ke besar (maju) dan sebaliknya (mundur). Kaki 7 dan kaki 4 IC tetap dihubungkan dengan Vcc +12 V dan Vee -12. Sementara kaki 6 IC dihubungkan dengan osiloskop sebagai output dan diperoleh data seperti pada Tabel 6.

Tabel 6. Data Rangkaian Komparator

Va (V) Vb (V) Vout (V)

9 1 -10

9 2.3 -9.6

9 7.5 -9.2

9 11.7 -8.8

9 12.1 12

9 13.6 12.4

9 21.4 12.8

9 23.6 13.2

9 24.3 13.6

9 24.8 14

9 25.2 14.4

9 26 15.2

9 26.4 15.6

9 27 16

9 27.7 17

9 28.2 17

9 27.2 16

9 25.8 15

9 24.9 14

9 23.7 12.8

9 23.3 12.4

9 18.6 12

9 12.3 12

9 11.7 -9.2

9 8.6 -9.2

9 4.3 -9.6

9 0 -10

IV. Pengolahan Data

1. Op-Amp sebagai Inverting dan Non-Inverting Amplifier Berdasarkan data pada Tabel 2. dan

Tabel 3. dapat dibuat kurva tanggapan amplitudo yaitu kurva yang dibentuk oleh penguatan (Av) dan logaritmik frekuensi.

Ket. Vin Vout

T<<2RC

T=RC 5.8 15.2

T>>RC 4 12.5

Penguatan (Av) pada frekuensi tertentu diperoleh dengan mencari rata-rata Av pada frekuensi tersebut untuk tiap - tiap data inverting maupun non-inverting. Tanggapan amplitudo inverting dan non-inverting dapat dilihat pada Gambar 18 dan Gambar 19.

Gambar 18. Tanggapan amplitudo Op-Amp

sebagai Inverting Amplifier

Gambar 19. Tanggapan amplitudo Op-Amp

sebagai Non-Inverting Amplifier

Penguatan Op-Amp sebagai inverting

maupun non-inverting merupakan perbandingan antara sinyal keluaran (Vout) dan sinyal masukan (Vin) sehingga grafik penguatannya dapat dilihat pada Gambar 20 dan Gambar 21.

Gambar 20. Penguatan Op-Amp sebagai

Inverting Amplifier

Gambar 21. Penguatan Op-Amp sebagai

Non-Inverting Amplifier

Berdasarkan grafik pada Gambar 20

dan 21 dapat diperoleh penguatan masing-masing rangkaian, yaitu dengan menentukan gradient dari garis regresi linear pada masing-masing grafik.

Pada inverting amplifier diperoleh persamaan garis y = -3.243x + 0.3682. Gradient dari garis ini adalah -3,24 yang berarti penguatan untuk rangkaian ini adalah sebesar -3,24.

Pada non-inverting amplifier diperoleh persamaan garis y = 4x . Gradient dari garis ini adalah 4 yang berarti penguatan untuk rangkaian ini adalah sebesar 4.

Isyarat input dan output inverting amplifier dapat dilihat pada Gambar 8, Gambar 9 dan Gambar 10, sedangkan isyarat input dan output non-inverting amplifier dapat dilihat pada Gambar 11, Gambar 12 dan Gambar 13.

2. Op-Amp sebagai Differensial dan Integrator Isyarat input dan output Op-Amp

sebagai differensial dapat dilihat pada Gambar 14 dan Gambar 15, sedangkan isyarat input dan output integrator dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.

3. Op-Amp sebagai Comparator Keluaran yang dihasilkan pada rangkaian

komparator berupa yang berbentuk garis lurus namun mengalami perubahan yang sangat signifikan pada batas tegangan tertentu. Output yang dihasilkan pada rangkaian komparator pada saat pengambilan data maju berbeda dengan output yang dihasilkan pada saat pengambilan data mundur, oleh karena itu

-4

-3

-2

-1

0

0 2 4 6

Av

Log f

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

0 2 4 6

Av

Log f

y = -3.243x + 0.3682 -25

-20

-15

-10

-5

0

0 10 20 30

Vo

ut

Vin

f = 100Hz

f = 5 kHz

f = 20kHz

f = 100kHz

Linear(Regresi)

y = 4x

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20

Vo

ut

Vin

f = 100 Hz

f = 5 kHz

f = 20 kHz

f = 100kHz

Linear(Regresi)

rangkaian komparator akan menghasilkan kurva histerisis. Grafik histerisis pada praktikum ini dapat dilihat pada Gambar 22.

Gambar 22. Kurva histerisis rangkaian

Comparator

V. Analisis 1. Op-Amp sebagai Inverting dan Non-

Inverting Amplifier Berdasarkan grafik penguatan rangkaian

Inverting dan Non-Inverting Amplifier diperoleh penguatan masing-masing rangkaian adalah 3,24 untuk Inverting Amplifier dan 4 untuk Non-Inverting Amplifier. Tanda negatif pada Inverting Amplifier berarti bahwa sinyal output yang dihasilkan memiliki perbedaan fasa sebesar π/2 dengan sinyal input. Bila dihitung secara teori yaitu dengan menggunakan persamaan 1 dan 2, kita peroleh penguatan masing-masing rangkaian sebesar 2,97 untuk Inverting Amplifier dengan perbedaan fasa antara sinyal output dan input sebesar π/2 (penguatan = -2,97) dan 3,97 untuk Non-Inverting Amplifier.

Terdapat perbedaan nilai penguatan antara percobaan dan teori yaitu dengan koreksi sebesar 9% untuk rangkaian Inverting Amplifier dan 0,75% untuk rangkaian Non-Inverting Amplifier. Karena koreksi error masih <10%, sehingga dapat disimpulkan hasil percobaan yang telah dilakukan sesuai dengan teori. Adapun perbedaan tersebut disebabkan karena perhitungan secara teori menganggap Op-Amp sebagai Op-Amp ideal, sementara pada kenyatannya tidak ada Op-Amp yang benar-benar ideal.

Gambar isyarat masukan dan keluaran pada rangkaian Inverting dan Non-Inverting Amplifier dapat dilihat pada Gambar 8 sampai Gambar 13. Gambar-gambar tersebut menjelaskan bahwa pada rangkaian Inverting Amplifier terjadi perubahan fasa

sebesar 900 antara sinyal input dan outputnya. Perbedaan fasa ini disebabkan karena sinyal masukan diberikan pada kaki inverting (kaki negatif) Op-Amp sehingga Op-Amp akan menerjemahkan sinyal masukan sebagai sinyal negatif. Berbeda dengan dengan rangkaian Non-Inverting Amplifier yang masukan diberikan pada kaki positif (Non-Inverting) Op-Amp, sehingga Op-Amp menerjemahkan sinyal masukan sebagai sinyal positif.

Berdasarkan Gambar 8 sampai dengan Gambar 10, dapat dilihat perbedaan output rangkaian Inverting Amplifier ataupun Non-Inverting Amplifier jika menggunakan frekuensi yang berbeda. Semakin tinggi frekuensi yang digunakan, maka output yang dihasilkan akan semakin menyerupai gelombang segitiga, ini disebabkan karena gerakan gelombang yang begitu cepat (sesuai dengan frekuensinya) sehingga sinyal yang harusnya berbentuk sinusoidal menjadi terlihat seperti gelombang segitiga.

Meskipun rangkaian Amplifier bersifat menguatkan, namun rangkaian ini memiliki keterbatasan dalam menguatkan sinyal keluaran. Hal ini bisa dilihat pada Gambar 9 untuk ragkaian Inverting dan Gambar 12 untuk rangkaian Non-Inverting dimana output yang dihasilkan tidak berbentuk sinusoidal utuh, melainkan mengalami pemotongan sinyal pada bagian bukit maupun lembahnya. Pemotongan sinyal ini terjadi karena masukan yang diberikan terlalu besar, sedangkan tegangan power supply yang merupakan supply (pemberi) tegangan ebih kecil. Gelombang isyarat yang diberikan pada input inverting maupun non-inverting hanya berfungsi sebagai “pemberi data” bagi Ap-Amp untuk faktor kali penguatan yang akan dilakukan Op-Amp. Sementara supply tegangan berasal dari tegangan catu. Jika Op-Amp digunakan pada frekuensi rendah, maka tegangan maksimum yang akan dihasilkan Op-Amp adalah sebesar ΔV (ΔV=Vcc-Vee), yang tebukti pada frekuensi rendah diperoleh tegangan output sebesar 24 Vpp atau dua kali Vcc 12 V atau sama dengan tegangan puncak ke puncak power supply. Sementara pada frekuensi tinggi tegangan maksimum yang dihasilkan adalah sebesar tegangan puncak power supply yang pada praktikum sebesar 12√2 V atau setara dengan 17 V.

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 10 20 30

Vo

ut

Vb maju mundur

2. Op-Amp sebagai Differensiator dan Integrator Penggunaan kapasitor pada Op-Amp

dapat menjadikan Op-Amp menjadi sebuah rangkaian filter yang dikenal sebagai filter aktif, yaitu filter dapat bekerja ketika diberi input Vcc dan atau Vee. Sebagai filter Op-Amp memiliki kemampuan untuk menurunkan penguatan pada frekuensi tertentu. Hal ini berkaitan dengan kemampuan Op-Amp untuk mengintegralkan dan mendiferensialkan input tegangan.

Rangkaian integrator adalah rangkaian yang menyelenggarakan operasi matematik karena dapat menghasilkan tegangan keluaran yan sebanding dengan integral masukan. Rangkaian integrator menyebabkan tegangan masukan berupa sinyal kotak menjadi sinyal segitiga pada T << 2RC sedangkan ketika tegangan masukan kotak pada T = 2RC dan T>>2RC maka bentuk keluaran akan tetap sama. Namun pada praktikum yang dilakukan tidak dihasilkan data yang diinginkan sehingga tidak dapat dianalisis bentuk tegangan keluar yang dihasilkan.

Rangkaian diferensiator adalah rangkaian yang melakukan differensiasi secara matematika sehingga dihasilkan output yang sebanding dengan kemiringan sinyal input. Rangkaian differensiator menyebabkan tegangan masukan berupa sinyal kotak menjadi bentuk differensialnya saat T>> 2RC. Bentuk output yang dihasilkan bergantung dengan proses pengisian dan pengosongan yang terjadi pada kapasitor yang digunakan pada rangkaian ini, dimana saat T << 2RC atau T = 2RC berarti bahwa waktu yang dibutuhkan sinyal turun lebih kecil dibandingkan waktu yang dibutuhkan mengosongkan kapasitor sehingga belum sempat kapasitor kosong, sinyal sudah dan dihasilkan keluaran yang berbentuk trapezium seperti pada Gambar 14 dan Gambar 15. Sedangkan saat T>>2RC akan dihasilkan keluaran yang berbentuk gelombang differensial seperti Gambar 23. Namun pada praktikum data tersebut tidak diperoleh.

Gambar 23. Bentuk isyarat masukan dan

keluaran pada rangkaian diferensiator

3. Op-Amp sebagai Comparator

Rangkaian komparator adalah rangkaian pembanding antara input inverting dan non inverting. Pada eksperimen ini dilakukan perbandingan nilai antara input terhadap tegangan referensi (Vreff= Vcc.R2/(R1+R2). Saat Vreff<Vin maka tegangan keluaran akan sama dengan +Vcc. Sedangkan jika Vreff>Vin maka output akan bernilai -Vee. Perbandingan ini berlaku setiap kali terdapat perbedaan tegangan pada nilai input. Sayangnya karena tidak mencatat nilai R1 dan R2 yan digunakan, tegangan referensi dari rangkaian ini tidak dapat ditentukan secara teoritis, namun berdasarkan kurva histerisis yang telah dibuat pada Gambar 22, terlihat bahwa tegangan referensi rangkaian ini berada pada rentang 11 V-12 V karena pada nilai ini terjadi perubahan output yang sangat signifikan dari 12 V ke -12 V (Vcc=12 V dan Vee = -12 V). Namun karena rentang tegangan masukan yang terbatas sehingga tegangan output yang dihasilkan hanya mendekati nilai –Vee. Aplikasi Op-Amp sebagai Comparator dapat dilihat pada otomatisasi mesin air.

VI. Simpulan

a) Karakteristik rangkaian inverting amplifier

adalah menghasilkan output yang mengalami penguatan dengan perubahan fasa sebesar π/2 dari inputnya, sedangkan rangkaian non-inverting amplifier menghasilkan output yang mengalami penguatan tanpa adanya perubahan fasa. Pada percobaan diperoleh penguatan untuk inverting amplifier adalah 3,24 dan non-inverting amplifier sebesar 4.

b) Apabila rangkaian inverting amplifier dan non-inverting amplifier digunakan pada frekuensi rendah akan dihasilkan output yang berupa sinyal sinusoidal, sedangkan bila digunakan pada frekuensi tinggi akan menghasilkan output berupa tegangan segitiga.

c) Penguatan yang dialami inverting amplifier dan non-inverting amplifier memiliki keterbatasan yaitu sebanding dengan Vcc dan Vee yang digunakan dimana penguatan maksimal yang dapat dilakukan inverting amplifier dan non-inverting amplifier adalah sebesar ΔV=Vcc-Vee. Jika output melebihi nilai tersebut, maka akan mengalami pemotongan sinyal pada bukit dan lembahnya.

d) Rangkaian integrator dapat merubah sinyal input kotak menjadi sinyal output segitiga pada T << 2RC, namun saat eksperimen tidak dihasilkan data yang diinginkan.

e) Rangkaian diferensiator dapat merubah sinyal input kotak menjadi bentuk diferensial dari input kotak pada T>>2RC. Saat eksperimen data yang dihasilkan juga tidak diperoleh.

f) Rangkaian komparator adalah rangkaian yang membandingkan input inverting dan non-inverting terhadap tegangan refferensi. Bila Vreff<Vin maka tegangan keluaran akan sama dengan +Vcc. Sedangkan jika Vreff>Vin maka output akan bernilai –Vee. Berdasarkan praktikum diperoleh Vreff pada rentang 11 V- 12 V sehingga Voutput akan mengalami perubahan yang signifikan jika diberikan input pada nilai tersebut.

VII. Pustaka [1]. Rahmad, Muhammad., 2009, Elektronika

Dasar 2, Pekanbaru, PusbangdikUNRI. Hal 35-46.

[2]. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya Jilid II, Bandung, ITB.

[3]. Edi Supriyono, 2008, Elektronika Dasar II, Malang, Jur. Fisika FMIP UM. Hal 51-65