Laporan Akhir Modul 3
JURNAL PRAKTIKUM OPERATIONAL
AMPLIFIER DAN FILTER
Nama
: Muhammad Zuhdi Yasykur
No BP
: 2410952003
Kelompok
: 10 (Sepuluh)
Tanggal
Praktikum : 9 September 2025
Asisten
Praktikum : Dzaki Asrof
Arina Putri Widiastuti
1. Inverting Amplifier
|
|
|
Hitung Gain(
|
|
Bentuk
Gelombang |
|
20 |
5 |
-2 |
-10 |
|
|
50 |
5 |
-5 |
-25 |
|
|
80 |
5 |
-8 |
-40 |
|
2. Komparator
|
V1
(V) |
V2
(V) |
Vout |
|
0.011 |
0.009 |
-10V |
|
0.009 |
0.011 |
|
3. LPF
-20dB
|
Frekuensi |
Vin |
Vout |
Grafik
Sinyal |
|
100
Hz |
5V |
1.452V |
|
|
500
Hz |
5V |
0.509V |
|
|
1000
Hz |
5V |
0.259V |
|
.jpeg)
|
Sketch
Grafik Bode Plot |
|
|
.png)
4. HPF
40dB
|
Frekuensi |
Vin |
Vout |
Grafik
Sinyal |
|
100
Hz |
5V |
3.058V |
|
|
500
Hz |
5V |
0.027V |
|
|
1000
Hz |
5V |
0.017V |
|
|
Sketch Grafik Bode Plot |
|
|
.png)
Op-Amp
adalah penguat tegangan diferensial dengan dua input dan satu output. Dua input
tersebut adalah input non-inverting (+) dan input inverting (-). Prinsip
dasarnya adalah menguatkan perbedaan tegangan antara kedua input
tersebut. Tegangan output (Vout) secara ideal dihitung dengan rumus:
Vout=AOL(V+−V−)
Di mana AOL adalah open-loop gain (penguatan tanpa umpan balik) yang
sangat besar, sering kali lebih dari 100.000. Karena gain yang sangat tinggi
ini, Op-Amp hampir selalu digunakan dengan umpan balik negatif (negative
feedback). Umpan balik negatif adalah koneksi dari output kembali ke input
inverting. Ini mengurangi gain secara keseluruhan, tetapi membuatnya dapat
diprediksi, stabil, dan dikontrol. Prinsip dasar lain yang sangat penting
dalam penggunaan Op-Amp dengan umpan balik negatif adalah "virtual
short". Ini berarti bahwa tegangan pada input non-inverting (+) akan
secara virtual sama dengan tegangan pada input inverting (-). Prinsip ini
memungkinkan kita untuk merancang berbagai rangkaian penguat dengan gain yang
presisi, seperti penguat inverting dan non-inverting, penguat diferensial, dan
summer.
Inverting amplifier dapat mengontrol penguatan tegangan (voltage gain) menggunakan Op-Amp.
Sinyal input terhubung ke terminal negatif dan terminal
positif terhubung ke ground. Output diberi
umpan balik melalui Rf ke input inverting.
Gambar 3.2
Rangkaian Inverting Op-Amp
Impedansi masukan yang tak
terbatas mencegah arus mengalir melalui input inverting. Hal ini berarti bahwa tidak ada penurunan tegangan antara input inverting dan input non-inverting,
dan tegangan pada input (-) inverting adalah 0 karena
input non- inverting (+) terhubung ke ground. Karena
arus yang mengalir menuju terminal input adalah 0, maka arus yang melalui
Rin sama dengan arus yang melalui
Penguatan outputnya berbeda phasa 1800 dengan inputnya, jika input positif maka output negatif.
Penguatan tegangan (voltage gain) inverting amplifier adalah
adalah
penguatan tegangan closed-loop.
Filter
adalah rangkaian yang berfungsi untuk memanipulasi sinyal berdasarkan
frekuensinya. Prinsip kerjanya didasarkan pada komponen pasif seperti resistor
(R), kapasitor (C), dan induktor (L), atau seringkali dibuat lebih canggih
menggunakan Op-Amp untuk filter aktif. Filter memiliki frekuensi cutoff (fc),
yaitu frekuensi di mana sinyal mulai dilemahkan.
Secara
umum, ada empat jenis filter utama, dan masing-masing memiliki prinsip kerja
yang berbeda:
1. Low-Pass
Filter (LPF): Meneruskan sinyal dengan frekuensi di bawah fc dan
melemahkan (atau memblokir) sinyal dengan frekuensi di atasnya. Prinsipnya
memanfaatkan kapasitor yang memiliki reaktansi (hambatan AC) yang berbanding
terbalik dengan frekuensi. Pada frekuensi rendah, kapasitor bertindak seperti
rangkaian terbuka, dan sinyal dapat melewatinya. Pada frekuensi tinggi,
kapasitor bertindak seperti hubungan singkat, mengarahkan sinyal ke ground.
2. High-Pass
Filter (HPF): Meneruskan sinyal dengan frekuensi di atas fc dan melemahkan
sinyal di bawahnya. Prinsipnya kebalikan dari LPF, di mana kapasitor memblokir
frekuensi rendah dan memungkinkan frekuensi tinggi untuk lewat.
3. Band-Pass
Filter (BPF): Meneruskan sinyal dalam rentang frekuensi tertentu (antara
frekuensi cutoff bawah dan atas) dan melemahkan frekuensi di luar rentang
tersebut. Ini sering kali dibuat dengan menggabungkan LPF dan HPF secara seri.
4. Band-Stop
Filter (BSF): Melemahkan sinyal dalam rentang frekuensi tertentu dan
meneruskan semua frekuensi lainnya. Ini sering digunakan untuk menghilangkan
frekuensi noise tertentu, seperti hum 60 Hz dari listrik AC.
Ketika
Op-Amp digunakan untuk membuat filter aktif, ia tidak hanya membuat filter
lebih stabil dan memiliki gain, tetapi juga memungkinkan filter untuk tidak
memiliki beban, sehingga tidak terpengaruh oleh rangkaian lain yang terhubung.
Dengan Op-Amp, kita dapat membuat filter dengan kemiringan (roll-off) yang
lebih curam dan kinerja yang lebih baik.
1.
Analisa prinsip kerja dari rangkaian Inverting Amplifier berdasarkan nilai yang
diperoleh dari percobaan.
Jawab:
Berdasarkan hasil percobaan, nilai penguatan (gain) pada rangkaian inverting
amplifier bergantung pada perbandingan resistor umpan balik (Rf) terhadap
resistor input (Rin). Semakin besar nilai Rf dibandingkan Rin, maka semakin
besar pula nilai penguatannya. Dari data, diperoleh bahwa pada penggunaan Rf =
20kΩ menghasilkan output sebesar -10V, Rf = 50kΩ menghasilkan -25V, dan Rf =
80kΩ menghasilkan -40V. Hal ini membuktikan bahwa tegangan output mengalami
pembalikan fasa sebesar 180° terhadap input, sesuai dengan teori dasar
inverting amplifier.
2.
Apa yang terjadi apabila tegangan input komparator mendekati nilai tegangan
referensi? Apakah output akan stabil atau muncul ketidakpastian (chattering)?
Jelaskan berdasarkan hasil percobaan.
Jawab:
Ketika tegangan input komparator hampir sama dengan tegangan referensinya, maka
output tidak langsung stabil, melainkan dapat terjadi kondisi ketidakpastian
(chattering). Fenomena ini disebabkan oleh adanya gangguan kecil atau noise
yang membuat output berosilasi cepat di sekitar titik switching.
3.
Bagaimana perbandingan antara hasil perhitungan dengan hasil pengukuran, dan
apabila terdapat selisih apa penyebabnya?
Jawab:
Dari sisi perhitungan, diperoleh nilai gain sebesar -2, -5, dan -8. Dengan Vin
= 5V, maka diperoleh Vout hasil perhitungan masing-masing sebesar -10V, -25V,
dan -40V. Nilai ini sesuai dengan hasil pengukuran yang dilakukan pada
percobaan. Jika pun ada sedikit perbedaan, hal itu biasanya disebabkan oleh
toleransi komponen resistor, noise, atau keterbatasan peralatan ukur.
4.
Analisa prinsip kerja dari Low Pass Filter (LPF) berdasarkan tegangan input,
output, frekuensi cut-off, dan hasil pengamatan gelombang.
Jawab:
Dari hasil praktikum terlihat bahwa semakin tinggi frekuensi sinyal input, maka
tegangan output semakin berkurang. Hal ini sesuai dengan karakteristik LPF yang
melewatkan frekuensi rendah dan meredam frekuensi tinggi. Sesuai teori, setiap
kenaikan frekuensi 10 kali lipat di atas frekuensi cut-off akan mengakibatkan
penurunan tegangan output sekitar 10 kali lipat atau sekitar -20 dB/decade.
Misalnya, pada frekuensi 100 Hz diperoleh Vout = 1,452 V, sedangkan pada 1000
Hz turun menjadi 0,259 V, yang menunjukkan adanya peredaman signifikan.
5. Analisa prinsip kerja dari HPF berdasarkan tegangan input, output, frekuensi cut-off, dan gelombang hasil percobaan.
Jawab:
Prinsip
kerja dari HPF ini dengan meewatkan sinyal dengan frekuensi tinggi dan juga
akan memblokir sinyal dengan frekuensi rendah, untuk tegangan outputnyas emakin
rendah jika frekuensinya kita tingkatkan, dapat kita lihat pada percobaan ini
nilai Vout paling rendah ketika frekuensi inputan berada pada nilai 1000 Hz.
Download Laporan Akhir (Klik Disini)
Dowload Video (Klik Disini)
Komentar
Posting Komentar