14.7 Op-Amp Unit Specifications

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. File Download

1. Tujuan    [kembali]

• Memahami materi 14.7 Spesifikasi Unit Op-Amp
• Mengetahui prinsip kerja dari OP-AMP

2. Alat dan Bahan  [kembali]

Alat:

Instrument
1. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besara tegangan atau beda potensial listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik. Pada alat ukur voltmeter ini biasanya ditemukan tulisan voltmeter (V), milivoltmeter (mV), mikrovoltmeter, dan kilovolt (kV). Sekarang ini, voltmeter ditemukan dalam dua jenis yaitu voltmeter analog (jarum penunjuk) dan voltmeter digital. Voltmeter memiliki batas ukur tertentu, yakni nilai tegangan maksimum yang dapat diukur oleh voltmeter tersebut.

Spesifikasi :

1. Angka rangkuman masukan biasanya di mulai dari ± 1,000000 V hingga s/d ± 1000, 000 V (Metode pemilihan rangkuman dilakukan dengan cara otomatis dan indikasi beban lebih).
2. Ketelitian mutlak tercatat mencapai ± 0,005 persen dari pembacaan yang sudah dilakukan.
3. Angka stabilitas untuk jangka pendek sebesar 0,002 persen dari pembacaan (periode 24 jam). Sedangkan untuk jangka panjang sebesar 0,008 persen pembacaan (periode 6 bulan).
4. Resolusi untuk 1 bagian dalam 106 yaitu 1 μV bisa dibaca pada rangkuman dari masukan 1 V.
5. Karakteristik masukannya yaitu tahanan masukan khas sebesar 10 MΩ dengan kapasitas masukan 40 pF.
6. Kalibrasi yang standar (internal) tidak tergantung pada rangkaian ukuran yang mana telah diperoleh dari sumber referensi yang sudah stabil.
7. Ada beberapa sinyal keluaran seperti perintah mencetak.

Generator daya

1. Generator dc

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah.

Spesifikasi: 

Non gearbox

Speed : 2750 rpm

Output : DC 12V

Arus : 35A

Built-in regulator

Dimensi body : panjang 11,5 cm x diameter 9,75 cm

Berat : 2,6 kg

Kondisi : second berkualitas

Bahan:

a. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan tertentu di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir Spesifikasi Resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi.

spesifikasi :

b. Op-Amp IC 741

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung di antara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan. Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

Konfigurasi IC741

3. Dasar Teori  [kembali]

a. Op-Amp Spesifikasi

Pada chapter ini kita akan belajar tentang spesifikasi unit bipolar Op-Amp. Contohnya adalah Op-Amp bipolar 741

b. Tingkatan Maksimum Mutlak

Tingkatan maksimum mutlak memberikan kita informasi berapa tegangan maksimum yang dapat kita gunakan, seberapa besar sinyal ayunan input, dan seberapa besar daya peranglat dapat beroperasi.

Tabel 14.1

c. Electrical Characteristic

• Tegangan offset masukan: Tegangan offset masukan biasanya terlihat 1 mV, tetapi bisa setinggi 6mV
• IIO Arus offset masukan: Arus offset masukan biasanya terdaftar 20 nA, sedangkan nilai terbesar yang diharapkan adalah 200 nA
• IIB Arus prategangan masukan: Arus prategangan masukan biasanya 80 nA dan mungkin saja sebesar 500 nA
• VICR Rentang tegangan input mode umum: Parameter ini mencantumkan rentang itu tegangan input dapat bervariasi (menggunakan suplai 15 V), sekitar 12 hingga 13 V
• VOM Ayunan tegangan output puncak maksimum: Parameter ini mencantumkan yang terbesar nilai output dapat bervariasi (menggunakan suplai 15-V)
• Amplifikasi tegangan diferensial sinyal besar AVD: Ini adalah loop terbuka penguatan tegangan Op-Amp
• Ri Resistansi input: Resistansi input Op-Amp saat diukur dalam loop terbuka biasanya 2 M tetapi bisa sekecil 0,3 M atau 300 k
• Ro Resistansi keluaran: Resistansi keluaran Op-Amp biasanya terdaftar sebagai 75
• Ci Kapasitansi input: Untuk pertimbangan frekuensi tinggi, akan sangat membantu jika diketahui bahwa input ke Op-Amp biasanya memiliki kapasitansi 1,4 pF, yang umumnya kecil nilai dibandingkan bahkan dengan kabel yang tersesat.
• CMRR Rasio penolakan mode umum: Parameter Op-Amp terlihat biasanya 90 dB tetapi bisa serendah 70 dB. Karena 90 dB setara dengan 31622,78, Op-Amp memperkuat kebisingan (input umum) lebih dari 30.000 kali lebih sedikit daripada input perbedaan.
• Arus Suplai ICC: Op-Amp menarik total 2,8 mA, biasanya dari suplai tegangan ganda, tetapi arus yang ditarik bisa sesedikit 1,7 mA
• PD Total daya disipasi: Total daya yang dihamburkan oleh Op-Amp biasanya 50 mW tetapi bisa mencapai 85 mW

d. Problem, Example dan Pilihan Ganda

1. Problem

1) Menggunakan gambar di bawah, tentukan penguatan tegangan loop terbuka untuk tegangan pasokan VCC 12 V.

Jawab:

2) Untuk karakteristik OP-AMP 741 R0 = 75Ω  A=200, hitunglah nilai Zi
Jawab:
Zi = Ri = 12 kΩ

2. Example

1)  Hitunglah Frekuensi OP-AMP seperti table 14.3
Jawab:
Fc = F1 / Avd = B1/Avd
    = 1MHz / 20.000
    = 50 Hz

2) Tentukan dua arus yang harus dihasilkan sama besar dari catu daya ganda 12 V jika IC menghilang500 mW.

Jawab:

     Misalkan bahwa setiap pasokan menyediakan setengah daya total ke IC, maka

    sehingga setiap pasokan harus menyediakan arus

3. Pilihan Ganda

1) Dalam Op-Amp 741 pin yang berfungsi sebagai input adalah pin bernomor.....

a. 1       c. 2                 e. 2 dan 3

b. 3       d. 1 dan 3 

Jawab: e. 2 dan 3

2) Memberikan informasi tentang pasokan tegangan terbesar apa yang dapat digunakan, seberapa besar ayunan sinyal input, dan seberapa besar daya perangkat ini mampu beroperasi. Hal tersebut merupakan fungsi dari...

    a. Absolute Maximum Ratings

    b. Electrical Characteristics

    c. Operating Characteristics

    d. Op-Amp Performance

    e. a dan b benar

    Jawab: a. Absolute Maximum Ratings

e. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Resistor di pasaran

f. Op-Amp IC741

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

Op Amp IC 741 adalah sirkuit terpadu monolitik, yang terdiri dari Penguat Operasional tujuan umum. Ini pertama kali diproduksi oleh semikonduktor Fairchild pada tahun 1963. Angka 741 menunjukkan bahwa IC penguat operasional ini memiliki 7 pin fungsional, 4 pin yang mampu menerima input dan 1 pin output.

Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan, dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di dalamnya.

4. Percobaan    [kembali]

A. Prosedur percobaan

    -Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus

    -Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi di mana alat dan bahan terletak

    -Tepatkan posisi letaknya dengan gambar rangkaian

    -Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 

    -Simulasikan pada software proteus

B. Rangkaian simulasi

C.  Prinsip Kerja

Tegangan dari Vi sebesar 25mV diumpankan ke R1 lalu menuju kaki inverting amplifier dimana op-amp bertindak sebagai inverting amplifier dengan Vo = -RF/R1xVi = 360k/12k x 25mV = 0.75 V.

Pada rangkaian ini kita akan menghitung tegangan output offset dari Op-Amp IC 741. Caranya yaitu dengan merangkai Op-Amp menjadi inverting amplifier dan menambahkan resistor pada kaki input positifnya. Tegangan inputnya diatur menjadi 25mV , Rin = R kaki positif = 12kΩ, dan RF =  360kΩ. Selanjutnya multimeter dipasang pada output untuk mengukur besar tegangan output offsetnya. Untuk menghitung tegangan output offsetnya secara teori dapat dicari dengan rumus pada hasil perhitungan.

D. Hasil Perhitungan

Vo(offset)1 = Vio(R1 + Rf)/R1 = 1,0 (12k + 360k)/12k = 31 mV

Vo(offset)2 = Iio.Rf = 20nA(360k ohm ) = 7,2 mV

Vo(offset) = Vo(offset)1 + Vo(offset)2 = 31 mV + 7,2 mV = 38,2 mV

E.  Video

 

5. File Download [kembali]

      

HTML KLIK DI SINI

VIDEO KLIK DI SINI

RANGKAIAN PROTEUS KLIK DI SINI

DATASHEET RESISTOR KLIK DI SINI

DATASHEET OP-AMP 741 KLIK DI SINI

DATASHEET VOLTMETER KLIK DI SINI