1. Tujuan [Kembali]
- Mengetahui metode perhitungan operasi input diferensial
- Mengetahui metode perthitungan operasi input common mode
- Mengetahui metode perhitungan rasio penolakan common mode (CMRR)
2. Alat dan Bahan [Kembali]
Alat :
1. Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya.
Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).
2. Ground
Grounding adalah sistem di dalam tanah yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa kelebihan tegangan, pada umumnya mengalirkan arus sambaran petir ke dalam tanah.
Fungsi Grounding :
Sistem grounding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah untuk memberikan perlindungan pada seluruh sistem. Untuk lebih jelasnya, berikut ini adalah beberapa fungsi dari grounding:
- Dalam instalasi penangkal petir, system grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik yang besar langsung ke bumi. meski sifatnya sama, namun pemasangan kabel grounding untuk instalasi rumah dan grounding untuk pernangkal petir pemasangannya harus terpisah.
- Sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan.
- Grounding di dunia eletronika berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
3. Voltmeter
Voltmeter merupakan suatu alat yang dimanfaatkan untuk mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Umumnya bentuk penyusunan pararel berdasarkan pada tempat komponen listrik hendak diukur. Dimana dalam setiap komponen ditemukan tiga buah lempengan tembaga di dalamnya. Lempengan tersebut dipasangkan diatas Bakelit yang telah dirangkai dan menyatu dalam tabung plastik atau kaca. Pada lempengan bagian luar dinamakan anode, sementara itu lempengan tengah disebut katode.
Masing-masing ukuran tabung tersebut kurang lebih 15 cm x 10 cm. Dari segi desain pun voltmeter tidak jauh berbeda terhadap desain amperemeter.Sama halnya dengan hambatan memiliki bentuk sama yakni multiplier, seri, dan galvanometer. Faktanya, kinerja yang dihasilkan dari alat tersebut lebih baik, serta senantiasa meningkat ketika sudah ditambahkan multiplier.Tujuan penambahan multiplier didalam alat dimaksudkan untuk kinerja dan kemampuannya menjadi berkali-kali lebih besar. Sementara dapat menciptakan suatu gaya magnet ketika medan magnet dan kuat arus listrik saling berinteraksi. Gaya magnet tersebut disinyalir untuk menggerakkan jarum. Dari sini kapasitas arus pada jarum berdasarkan aliran arus listrik.
Bagian-bagian voltmeter :
- Batas ukur maksimum dan minimum,
- Set-up untuk mengatur fungsi,
- Jarum penunjuk,
- Terminal kutub positif dan kutub negatif.
- Skala tinggi dan Rendah dari tegangan listrik terukur.
Bahan :
1. Om-Amp
Op-Amp (Operational Amplifier) adalah salah satu bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal Listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi. Sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 rangkaian Op-Amp. Atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Contoh penggunaan dari penguat ini adalah sebagai rangkaian integrator, difrensiator, komparator, dan osilator. Operasional amplifier bekerja dengan menggunakan dua buah tegangan catu yang simetris yaitu tegangan catu positif (+V) dan tegangan catu negatif (-V)
3. Dasar Teori [Kembali]
Ketika 2 buah input terpisah diterapkan ke op-amp, sinyal perbedaan yang dihasilkan adalah perbedaan selisih antara kedua input, maka diperoleh V diferensial (Vd):
Jika kedua sinyal masukan sama, sehingga input kedua masukan tersebut dapat didefinisikan sebagai rata-rata jumlah kedua sinyal, diperoleh V common-mode (Vc):
Karena sinyal apa pun yang diterapkan pada op-amp secara umum memiliki komponen masukan berupa input dan keluaran berupa output, maka untuk keluaran yang dihasilkan dapat dinyatakan sebagai :
Keterangan :
- Vo = Tegangan output (Volt)
- Ad = Penguat Diferensial
- Vd = Tegangan Diferensial (Volt)
- Ac = Penguat Common-mode
- Vc = Tegangan Common-mode (Volt)
4. Input Polaritas saling berlawanan
Jika input antar polaritas (+) dan (-) berlawanan yang diterapkan ke op-amp adalah sinyal berlawanan, maka Vi1 = -Vi2 = Vs, tegangan perbedaan yang dihasilkan pada tegangan diferensial adalah :
Pada tegangan common-mode dihasilkan :
Sehingga, berdasarkan 2 buah persamaan di atas, maka pada input sinyal yang berlawanan, diperoleh tegangan output :
Jika input antar polaritas (+) dan (-) yang diterapkan ke op-amp adalah sinyal yang sama, maka Vi1 = Vi2 = Vs, tegangan perbedaan yang dihasilkan pada tegangan diferensial adalah :
Pada tegangan common-mode dihasilkan :
Sehingga, berdasarkan 2 buah persamaan di atas, maka pada input sinyal yang sama diperoleh tegangan output
Berdasarkan persamaan di atas, maka untuk memperoleh penguat diferensial (Ad), sesuai dengan penjabaran nomor 1 dibawah, di atur tegangan input menjadi bernilai sama namun input polaritas berbeda :
Namun untuk memperoleh penguat common-mode (Ac), sesuai dengan penjabaran nomor 2 dibawah, maka atur tegangan input menjadi bernilai sama, namun input polaritasnya sama.
Setelah memperoleh "Ad " dan "Ac" (seperti dalam prosedur pengukuran yang dibahas di atas), maka dapat dilakukan menghitung nilai untuk rasio penolakan mode umum (CMRR), yang ditentukan oleh persamaan berikut :
Nilai CMRR juga dapat dinyatakan dalam istilah logaritma berikut dengan hasil satuan desibel (dB) :
Karena diperoleh nilai CMMR, maka substitusi ke rumus V out, sehingga :
Maka diperoleh :
4. Percobaan [Kembali]
Gambar Simulasi Percobaan Rangkaian Om-Amp Input Non Inverting Amplifier
5. Prinsip Kerja [Kembali]
Saat sebuah Om-Amp dirangkai dengan sumber tegangan pada input non inverting op-amp dan pada input inverting dirangkai resistor sehingga terbentuk penguat tegangan (Gain) pada kerja op-amp. Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya. Keluaran sumber tegangan input non inverting pada umumnya mempunyai tegangan yang kecil hingga sampai menyentuh mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar.
Pada gambar rangkaian penguat op-amp input non inverting di atas, tegangan sumber di atur tegangan sebesar 5 volt pada input non inverting, lalu pada input inverting dirangkai resistor RF & RI masing-masing sama besar hambatannya yatu 10 ohm. Maka pada tegangan output (V out) akan terjadi penguatan yang diperoleh dari rumus :
Penguat (gain) = 1 + ( RF/RI ) = 1 + ( 10k/10k ) = 1 + 1 = 2 kali lipat.
Maka diperoleh penguatan tegangan output (V out) sebesar 2 kali dari tegangan input noninverting op-amp, sehingga diperoleh :
V out = V in . Gain = 5 volt . 2 = 10 volt
6. Video [Kembali]
Video Dasar Teori Om-Amp
7. Example, Problem, Soal Latihan [Kembali]
Example :
1. Hitunglah nilai CMRR yang diperoleh dari rangkaian di bawah ini :
Jawab :
Jawab :
Pembahasan :Karena keluaran diferensial mode tidak hanya dipengaruhi oleh masukan sinyal beda (vd) tetapi juga oleh masukan sinyal common-mode (vc).
Pembahasan :
Prinsipnya rangkaian penguat beda terdiri atas dua buah transistor yang emitornya dihubungkan jadi satu. Umumnya masukan penguat beda ada dua buah (berasal dari masing-masing transistor) dan keluarannya ada satu atau dua buah (berasal dari salah satu atau kedua transistor).