Inverting Amplifier

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan 

2. Komponen 

3. Dasar Teori 

4. Percobaan 

5. Video 

6. Download File 

 1. Tujuan [kembali]

   * Dapat menggunakan aplikasi proteus untuk membuat rangkaian OP-AMP

   * Dapat menggunakan komponen-komponen sederhana dalam membuat rangkaian Inverting Amplifier pada aplikasi proteus

   * Dapat memahami rangkaian Inverting Amplifier pada aplikasi Proteus

   * Dapat mengetahui bentuk rangkaian Inverting Amplifier

2. Komponen [kembali]

A. Bahan

• Grounding

• OP-AMP

• Resistor

         

• Baterai/Sumber Tegangan

             

• POWER SUPPLY

B. Alat

• Oscilloscope



            Spesifikasi:





• Voltmeter

        Berfungsi untuk mengukur tegangan.

• Amperemeter

         Berfungsi untuk mengukur arus.
    

3. Dasar Teori [kembali]

      A. Op-Amp (Operational Amplifier)   

  

        Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;

1. Gain sangat besar (AOL >>). 

    Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak    terhingga. 

2. Impedansi input sangat besar (Zi >>).

     Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan. 

3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). 

    Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.

 Adapun simbol op-amp adalah seperti pada gambar 64

                                         

                                                                         Gambar 7

dimana,

V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting 

V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting 

Vo adalah tegangan keluaran

sehingga

Adapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan adalah :

dibawah tegangan sumber +-Vs = +-Vsat

   Tegangan output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar 65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 1 yaitu saat input Vi bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan sebaliknya

                            

                                      Gambar 8 Rangkaian op-amp dengan kurva karakteristik I-O

• Inverting Amplifier

    Rangkaian inverting amplifier adalah seperti gambar 113 dimana sesuai dengan namanya yaitu dengan input dimasukkan ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa sebesar 180 derajat

    Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 114. Dalam analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga tegangan differensial (selisih tegangan di kaki non inverting terhadap tegangan di kaki inverting) Ed = 0, artinya VA (tegangan di titik A) = 0 sehingga arus yang melewati Ri sama dengan arus yang melewati Rf karena arus yang masuk ke kaki inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya sangat besar. Adapun rangkaian pengganti untuk menghitung arus I adalah seperti gambar 9

Gambar 9 Rangkaian inverting amplifier

Gambar 10 Rangkaian inverting amplifier dengan input dc positif

    Dari rangkaian gambar 10 dengan Ed = 0 maka VA = 0 sehingga rangkaian dapat disederhanakan menjadi seperti gambar 11 untuk mencari arus

Gambar 11 Rangkaian untuk menghitung arus I

Dengan I=V/R maka dapat dicari ACL untuk gambar 11

Bentuk gelombang tegangan output VO adalah seperti pada gambar 12 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 13

Gambar 12 Bentuk gelombang tegangan output VO

Gambar 13 Kurva karakterik I-O

• Komparator

Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output. 

B. Ground

Berfungsi sebagai penahan arus. Pada ilmu listrik satu fasa, kita sering mendengar istilah kabel fasa, netral, dan ground. Untuk kabel fasa sudah jelas yaitu kabel yang mengandung tegangan. Ciri utama dari kabel fasa adalah bisa ditestpen akan menyala. Sedangkan untuk kabel neutral dan ground masih banyak orang bingung sehingga mengganggap sama antara netral dan ground. Untuk itu pada artikel ini akan dibahas apa perbedaan antara kabel netral dan ground.

Kabel netral adalah kabel bermuatan listrik rendah(mendekati nol) dan dipakai sebagai acuan. Seperti kita ketahui, agar terjadi aliran arus listrik maka harus ada beda potensial. Untuk itu, apabila kita hanya menggunakan kabel fasa masuk dalam komponen listrik, misalnya lampu, maka lampu tidak akan menyala. Apabila kita tambahkan kabel netral maka akan terjadi beda potensial antara kabel fasa dan netral yang melewati lampu tadi sehingga lampu menyala. Ciri dari kabel ini adalah apabila ditestpen maka testpen tidak menyala.

Kabel ground berfungsi sebagai proteksi apabila terjadi kebocoran arus. Kebocoran arus adalah apabila isolasi kabel atau perangkat elektronik rusak, maka arus listrik bisa mengalir di konduktor yang bersentuhan dengannya. Misal ada kabel kulkas yang mengelupas, akan berbahaya jika kabel yang terkelupas ini menempel di body kulkas yang terbuat dari besi/alumunium karena menyebabkan body kulkas memiliki arus listrik dan bisa menimbulkan sengatan listrik apabila terpegang. Sesuai namanya, kabel ground adalah kabel yang terhubung ke tanah/bumi yang akan membuang arus bocor tadi ke tanah. Karena berfungsi sebagai proteksi, arus listrik tetap bisa mengalir hanya dengan kabel fasa dan netral.

C. Resistor

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

   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 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 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 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

D. Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop

1. Tombol Power ON/OFF
   Tombol Power ON/OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
2. Lampu Indikator
   Lampu Indikator berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
3. ROTATION
   Rotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
4. INTENSITY
   Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
5. FOCUS
   Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
6. CAL 
   CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.
7. POSITION
   Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
8. INV (INVERT)
   Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
9. Sakelar VOLT/DIV
   Sakelar yang digunakan untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.
10. VARIABLE
    Fungsi Variable pada Osiloskop adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.
11. AC – DC
    Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.
12. GND
    Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
13. VERTICAL INPUT CH-1
    Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
14. VERTICAL INPUT CH-2
    Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
15. Sakelar MODE
    Sakelar MODE pada umumnya terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD.
    CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).
    CH2 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2).
    DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.
    ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.
16. x10 MAG
    Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
17. POSITION
    Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
18. XY
    Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
19. Sakelar TIME/DIV
    Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
20. Tombol CAL (TIME/DIV)
    ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
21. VARIABLE
    Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
22. GND
    GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
23. Tombol CHOP dan ALT
    CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2.
    ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian.
24. HOLD OFF
    HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
25. LEVEL
    LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
26. Tombol NORM dan AUTO
27. Tombol LOCK
28. Sakelar COUPLING
    Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
29. Sakelar SOURCE
    Penyesuai pemilihan sinyal.
30. TRIGGER ALT
31. SLOPE
32. EXT
    Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

 4. Percobaan[kembali]

• Prosedur Percobaan

1. Siapkan segala komponen yang di butuhkan untuk membuat rangkaian inverting Amplifier
2. Susun rangkaian sesuai panduan
   
3. Sambungkan semua komponen untuk membentuk suatu rangkaian yang sesuai membentuk rangkaian inverting amplifier
4. Mulai simulasi rangkaian
5. Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.

• Prinsip Kerja dan Bentuk Rangkaian

Pertama V input akan diumpankankan menuju resistor lalu ke kaki inverting op amp. Selanjutnya arus akan diperkuat dengan nilai Voutnya

Sehingga akan didapatkan nilai Vout mendekati 5 kali besarnya nilai Vin. Namun, disini nilai output akan memiliki phasa yang berbalik dengan tegangan input karena Inverting Amplifier memiliki fungsi untuk membalikkan phasa tegangan Input.

Prinsip kerja : 

    Pada rangkaian dengan input ac, Sinyal input yang akan diperkuat adalah sinyal AC 6 volt, dengan frekuensi 1kHz. Besarnya gain penguatannya adalah tahanan input dibagi dengan tahanan penguatan yaitu -R2 / R1 = -10k/1k = -10. Untuk menentukan besarnya tegangan outputnya adalah gain x Vin = -10 x 6 volt = -60 volt. Tanda minus menunjukkan berkebalikan fasa dengan sinyal input. Artinya jika sinyal input adalah positif maka sinyal outputnya akan negatiif dan jika sinyal inputnya negatif maka sinyal outputnya adalah positif. Pada saat sinyal input pada posisi negatif maka sinyal outputnya pada posisi positif dan begitu sebaliknya jika sinyal inputnya berubah-ubah, kondisi inilah yang disebut dengan penguatan inverting (membalik).

    Keluaran Pada Oscilloscope :

 5. Video[kembali]

        Simulasi Rangkaian Inverting Amplifier

 6. Download File  [kembali]

     Html [unduh]

     Video [unduh]

     Rangkaian Inverting Amplifier [unduh]

     Datasheet Resistor [unduh]

     Datasheet Inverting Amplifier [unduh]

     Datasheet Amperemeter[unduh]

     Datasheet Voltmeter [unduh]

     Datasheet Op Amp [unduh]

     Datasheet Oscilloscope [unduh]

[menuju awal]