Modul III : OP -AMP & FILTER

Modul 3




MODUL 3

OP-AMP  & Filter

1. Pendahuluan[Kembali]

Operational Amplifier (Op-Amp) adalah komponen elektronika berupa penguat diferensial dengan penguatan tegangan yang sangat besar. Op-Amp memiliki dua masukan, yaitu masukan inverting (–) dan non-inverting (+), serta satu keluaran. Prinsip kerjanya adalah memperkuat selisih tegangan antara kedua masukan tersebut. Dalam aplikasinya, Op-Amp dapat digunakan pada berbagai konfigurasi, seperti penguat inverting, non-inverting, penjumlah (summing amplifier), pengurang, integrator, maupun diferensiator.

Filter adalah rangkaian elektronika yang digunakan untuk memilih sinyal berdasarkan frekuensinya, dengan cara melewatkan sinyal pada rentang frekuensi tertentu dan meredam frekuensi lainnya. Filter dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, antara lain:

  • Low Pass Filter (LPF): melewatkan frekuensi rendah dan meredam frekuensi tinggi.
  • High Pass Filter (HPF): melewatkan frekuensi tinggi dan meredam frekuensi rendah.
  • Band Pass Filter (BPF): melewatkan frekuensi pada suatu pita tertentu.
  • Band Stop Filter (BSF): meredam frekuensi pada pita tertentu.

Dalam implementasinya, filter dapat dibuat secara pasif (menggunakan resistor, kapasitor, dan induktor) maupun aktif (menggunakan Op-Amp). Filter aktif dengan Op-Amp memiliki kelebihan berupa penguatan sinyal, kestabilan, serta desain yang lebih fleksibel dibanding filter pasif.

2. Tujuan[Kembali]

1. Mengetahui prinsip kerja dari Inverting Amplifier 

2. Mengetahui prinsip kerja dari Comparator Amplifier 

3. Mengetahui prinsip kerja Low Pass Filter 

4. Mengetahu prinsip kerja High Pass Filter

3. Alat dan Bahan[Kembali]

 A. Alat

1. Electronic Base Station


    Trainer elektronika dasar adalah alat yang dirancang untuk membantu pelajar dan teknisi mempelajari konsep-konsep fundamental dalam elektronika dengan cara yang interaktif dan praktis. Fungsi utama dari trainer ini adalah menyediakan platform yang memungkinkan pengguna untuk merakit, menguji, dan menganalisis berbagai rangkaian elektronik dasar tanpa memerlukan laboratorium yang lengkap. Trainer ini dilengkapi dengan berbagai komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, transistor, dan dioda, serta sering kali menyertakan modul pelatihan untuk sirkuit logika, amplifier, dan sistem komunikasi. Dengan adanya trainer ini, pelajar dapat belajar tentang hukum Ohm, analisis rangkaian, dan prinsip kerja komponen elektronik secara langsung, mengembangkan keterampilan praktis dalam merancang dan memecahkan masalah elektronik, serta memperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai aplikasi teori elektronika dalam praktek. Trainer elektronika dasar juga sering dilengkapi dengan alat pengukur seperti multimeter dan oscilloscope, yang memungkinkan pengguna untuk memantau dan menganalisis sinyal, serta mengukur berbagai parameter listrik secara real-time.

2. Electronic Module Kit Op-Amp

Module

Modul pada trainer elektronika berfungsi sebagai elemen kunci yang memungkinkan pelajar untuk mempelajari dan bereksperimen dengan berbagai konsep elektronika secara terstruktur. Setiap modul dirancang untuk mengajarkan prinsip-prinsip tertentu melalui rangkaian yang telah dirancang khusus, seperti rangkaian analog, digital, atau sistem komunikasi. Modul ini biasanya mencakup komponen-komponen yang diperlukan, seperti resistor, kapasitor, transistor, dioda, dan IC (Integrated Circuit), serta sering dilengkapi dengan petunjuk dan diagram untuk merakit sirkuit yang relevan. Selain itu, beberapa trainer juga menyediakan modul dengan fitur-fitur tambahan seperti switch, LED, dan sensor untuk memfasilitasi berbagai aplikasi praktis. Dengan menggunakan modul-modul ini, pelajar dapat menguji dan memahami konsep-konsep seperti hukum Ohm, arsitektur sirkuit logika, penguatan sinyal, dan teknik modifikasi sinyal, sambil memperoleh keterampilan praktis dalam merakit dan menganalisis rangkaian. Modul pada trainer elektronika membuat pembelajaran menjadi lebih hands-on dan terarah, memungkinkan pengguna untuk langsung melihat hasil dari eksperimen mereka dan mengaitkannya dengan teori yang telah dipelajari.

3. Jumper
Jumper

Di bidang elektronika, jumper digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan jalur pada papan sirkuit, memungkinkan konfigurasi dan penyesuaian pengaturan perangkat. Jumper sering dipakai untuk mengatur mode operasi, mengaktifkan atau menonaktifkan fitur, serta dalam proses troubleshooting dan pemeliharaan. Dengan kemudahan dalam pemasangan dan penggantian, jumper mempermudah perubahan konfigurasi tanpa perlu soldering, sehingga meningkatkan fleksibilitas dan efisiensi dalam pengembangan dan perawatan perangkat elektronik.

4. Multimeter
Multimeter

    Multimeter adalah alat yang sangat berguna dalam pengukuran dan diagnostik elektronik, karena mampu mengukur berbagai parameter listrik seperti tegangan, arus, dan resistansi. Dengan kemampuan ini, multimeter memungkinkan teknisi dan insinyur untuk memeriksa dan menganalisis kondisi sirkuit elektronik, menemukan masalah atau kerusakan, dan memastikan komponen berfungsi dengan benar. Selain itu, multimeter sering digunakan dalam pemeliharaan dan perbaikan peralatan elektronik, memberikan data penting untuk perbaikan atau kalibrasi sistem. Fungsionalitas yang luas dan kemudahan penggunaan menjadikan multimeter sebagai alat penting dalam pengembangan, perawatan, dan troubleshooting perangkat elektronik.


B. Bahan

1. Resistor 1K, 10K, 560 ohm

Resistor

    Resistor berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam rangkaian elektronik, melindungi komponen sensitif, dan mengatur tegangan. Dengan membagi tegangan dan arus, resistor membantu dalam pengaturan sinyal, filter, dan aplikasi lainnya. Fungsi ini memastikan kestabilan dan keandalan operasi sirkuit elektronik, mendukung berbagai perangkat dan sistem dalam kehidupan sehari-hari.

4. Dasar Teori[Kembali]

Penguat operasional atau yang disebut Operational Amplifier adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional memiliki dua masukan dan satu keluaran, untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris, yaitu tegangan yang bernilai positif (v+) dan tegangan yang bernilai negatif (v-) terhadap tanah (ground).
Operational Amplifier
1. Inverting Op-Amp
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.
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
dengan Acl adalah penguatan tegangan closed-loop.
 
2. Comparator Amplifier
Comparator atau komparator adalah jenis rangkaian amplifier operasional (op-amp) yang berfungsi untuk membandingkan dua sinyal tegangan pada inputnya dan menghasilkan output dalam bentuk tegangan tinggi atau rendah (logika digital), tergantung pada perbandingan tegangan tersebut. Cara Kerja Comparator:
• Comparator memiliki dua input: input inverting (-) dan input non-inverting (+).
• Jika tegangan pada input non-inverting (+) lebih besar daripada tegangan pada input inverting (-), maka output akan berada di kondisi tegangan tinggi (𝑉+ > 𝑉− = +𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
• Sebaliknya, jika tegangan pada input inverting (-) lebih besar daripada input non-inverting (+), maka output akan berada di tegangan rendah 𝑉+ < 𝑉− = −𝑉 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖)
 
3. Low Pass Filter
Low Pass Filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut-off) maka sinyal akan diredam. Low Pass Filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
Rangkaian Low Pass Filter
Frekuensi cut-off (fc) dari Low Pass Filter (LPF) dengan RC dapat dituliskan dalam persamaan
matematik sebagai berikut.
Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas dapat diekspresikan dalam
persamaan matematis sebagai berikut.
 
4. High Pass Filter
High Pass Filter (HPF) berfungsi untuk meneruskan sinyal di atas frekuensi cut-off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut-off diredam. Jenis filter ini memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.
Rangkaian HPF dan grafik respon frekuensi HPF
 
Frekuensi cut-off (fc) rangkaian High Pass Filter Adalah

Komentar

Posting Komentar

Postingan Populer