MAKALAH ELEKTRONIKA TERPAKAI
“KOMPONEN ELEKTRONIKA”
DOSEN PEMBIMBING:
Dr. YULKIFLI, S.Pd.,M.Si.
DISUSUN OLEH:
KELOMPOK 2
MEYLIN SIR FANI (19034021)
MUHAMMAD ARI ZONI (19034023)
RENA RAMADHANI PUTRI (19034031)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2021
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Penguat operasional (operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan (coupling) arus searah yang memiliki faktor penguatan sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat diferensial merupakan suatu penguat yang bekerja dengan memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya.
Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah rangkaian seri. Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya.
Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna.. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah serta pengembangan alat komunikasi.
Selain itu aplikasi pemakaian op-amp juga meliputi bidang elektronika audio, pengatur tegangan dc, tapis aktif, penyearah presisi, pengubah analog digital dan pengubah digital ke analog, pengolah isyarat seperti cuplik tahan, penguat pengunci, kendali otomatik, computer analog, elektronika nuklir, dan lain-lain.
Dikatakan penguat operasional serba guna sebab, pada penggunaan penguat operasional untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik.Penggunaan aplikatif dari operational amplifier dapat dilihat pada komparatorr dan isolator distorsi rendah.Karena pentingnya penggunaan dari penguat operasional ini, maka pada makalah ini akan di bahas tentang penguat operasional.
B. Rumusan Masalah
1. Apa itu penguat operasional?
2. Apa itu IC timer?
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui apa itu penguat operasional
2. Untuk mengetahui IC timer
BAB II
PEMBAHASAN
A. Penguat Operasional
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau sering disebut juga dengan Op amp merupakan sebuah rangkaian penguat penting yang membetnuk dasar dari rangkaian-rangkaian penguat audio dan video, penyaring atau tapis, buffer, penggerak-penggerak saluran, penguat instrumentasi, komparator atau pembanding, dan berbagai rangkaian analog lainnya. Rangkaian op amp pada saat ini sudah dirancang dalam sebuah rangkaian terintegrasi atau integrated circuit (IC), walaupun bisa juga dirangkai menggunakan komponen elektronika analog.
Penguat operasional (op-amp) adalah sebuah penguat instan yang bisa langsung dipakai untuk benyak aplikasi penguatan.Sebuah Op amp biasanya berupa IC (Integrated Circuit). Pengemasan Op amp dalam IC bermacam-macam, ada yang berisi satu op amp (contoh : 741), dua op amp (4558, LF356), empat op amp (contoh = LM324, TL084), dll.
Penguat Operasional atau disingkat Op-amp adalah merupakan sutu penguat differensial berperolehan sangat tinggi yang terkopel DC langsung yang dilengkapi dengan umpan.Oleh karena itu, penguat operasional lebih banyak digunakan dengan loop tertutup daripada dalam lingkar terbuka.
Sifat-sifat dari sebuah penguat operasional ideal adalah :
· Resistansi masukan Ri = ¥.
· Resistansi keluaran R0 = 0.
· Perolehan Tegangan Av = - ¥.
· Lebar pita = ¥.
· V0 = 0 kalau V1 = V2 tidak tergantung pada besarnya V1.
· Karakteristiknya tidak tergantung temperatur / suhu.
Karakteristik Op-amp
Keuntungan dari pemakaian penguat operasional ini adalah karakteristiknya yang mendekati ideal sehingga dalam merancang rangkaian yang menggunakan penguat ini lebih mudah dan juga kareana penguat ini bekerja pada tingkatan yang cukup dekat dengan karakteristik kerjanya secara teoritis.Dari sudut sinyal sebuah penguat operasional mempunyai tiga terminal, yaitu dua terminal masukan dan satu terminal keluaran.
Karakteristik utama sebuah penguat operasional yang ideal adalah:
a. Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1 = I2 = 0).
b. Impedansi keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional, idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama dengan A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.
c. Penguatan loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada umpan balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.
Aplikasi dan Rangkaian Dasar Op-amp
Fungsi atau aplikasi rangkaian Op-amp yaitu:
Ø Penguat Membalik (inverting)
Penguat membalik adalah penggunanan op- amp sebagai penguat sinyal dimana sinyal outputnya berbalik fasa 180 derajat dari sinyal input.Pada penguat ini dimana, masukannya melalui input membalik pada penguat operasional, dan keluarannya berlawanan fasa dengan masukan.
Ø Penguat tidak Membalik (Non Inverting)
Penguat non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannyaadalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting. Hasil tegangan output noninverting lebih dari satu dan selalu positif. Penguat ini dimana, masukannya melalui input tak membalik (non inverting) pada penguat operasional dan keluarannya sefasa dengan masukan.
Ø Penguat Integrator
Penguat Integrator berfungsi mengintegralkan tagangan input terhadap waktu. Penggunanan integrator juga sebagai tapis lulus bawah (Low Pass Filter).
Ø Penguat Diferensiator
Differensiator berfungsi mendiferensialkan tagangan input terhadap waktu. Penggunanan diferensiator juga sebagai tapis lulus atas (High Pass Filter).
Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT (Bipolar Junction Transistor) yang identik / sama persis sebagai penguat. Pada penguat diferensial terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.
Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor.
Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade).Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya.Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).
Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai apabila hanya memiliki satu keluaran.Jadi yang diguankan adalah tegangan antara satu keluaran dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan satu keluaran yang tegangannya terhadap bumi (ground) sama dengan tegangan antara dua keluaran (Vod), maka salah satu keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di hubungkan dengan suatu pengikut emitor (emitter follower).
Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari pengikut emiter dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut dengan totem-pole.Dengan menggunakan konfigurasi ini, maka tegangan keluaran X dapat berayun secara positif hingga mendekati harga VCC dan dapat berayun secara negatif hingga mendekati harga VEE.
Apabila seluruh rangkaian telah dihubungkan, maka rengkaian tersebut sudah dapat dikatakan sebagai penguat operasional (Operational Amplifier (Op Amp).
Ø Komparator (Pembanding)
Comparator adalah penggunaan op amp sebagai pembanding antara tegangan yang masuk pada input (+) dan input (-).Jika input (+) lebih tinggi dari input (-) maka op amp akan mengeluarkan tegangan positif dan jika input (-) lebih tinggi dari input (+) maka op amp akan mengeluarkan tegangan negatif. Dengan demikian op amp dapat dipakai untuk membandingkan dua buah tegangan yang berbeda.
Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingg nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar :
V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply
Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply.
Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM324 yang banyak di pasaran.
Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing menyatakan amplitudo sinyal input tak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah
+Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+
+Vin < −Vin maka Vo = Vsat−
Keterangan:
+Vin = Amplitudo sinyal input tak membalik (V)
−Vin = Amplitudo sinyal input membalik (V)
Vsat+ = Tegangan saturasi + (V)
Vsat− = Tegangan saturasi - (V)
Vo = Tegangan output (V)
Ø Buffer (Penyangga)
Buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Besar nilainya tergantungdari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus dimaksimalkan sesuai dengankemampuan op-ampnya.
Rangkaian buffer adalah rangkaian yang menghasilkan tegangan output sama dengan tegangan inputnya. Dalam hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1. Fungsi dari rangkaian buffer pada peralatan elektronika adalah sebagai penyangga, dimana prinsip dasarnya adalah penguat arus tanpa terjadi penguatan tegangan.
Ø Penguat Penjumlah (Adder)
Penguat penjumlah merupakan rangkaian penjumlah yang dasarrangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan denganpenguatan seperti pada rangkaian inverting.Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah daripenguatan masing masing dari inverting.Penguat penjumlah berfungsi menjumlahkan level masing masing sinyal input yang masuk ke op amp. Penggunanan op amp sebagai penjumlah sering dijumpai pada rangkaian mixer audio.
B. IC Timer
IC Timer atau IC Pewaktu adalah jenis IC yang digunakan untuk berbagai Rangkaian Elektronika yang memerlukan fungsi Pewaktu dan multivibrator didalamnya. Beberapa rangkaian yang memerlukan IC Timer diantaranya seperti Waveform Generator, Frequency Meter, Jam Digital, Counter dan lain sebagainya. IC Timer 555 yang umum digunakan adalah IC Timer 555 yang berbentuk DIP (Dual Inline Package) dengan 8 kaki terminalnya.
Susunan dan Konfigurasi Kaki IC 555
Berikut ini adalah susunan dan konfigurasi Kaki IC 555 yang berbentuk DIP 8 kaki :
1. Kaki 1 (GND) : Terminal Ground atau Terminal Negatif sumber tegangan DC.
2. Kaki 2 (TRIG) : Terminal Trigger (Pemicu), digunakan untuk memicu Output menjadi “High”, kondisi High akan terjadi apabila level tegangan pada kaki Trigger ini berubah dari High menujuke<1/3Vcc (Lebihkecildari 1/3Vcc).
3. Kaki 3 (OUT) : Terminal Output (Keluaran) yang memiliki 2 keadaan yaitu “Tinggi/HIgh” dan “Rendah/Low”.
4. Kaki 4 (RESET) : Terminal Reset. Apabila kaki 4 digroundkan, Output IC akan menjadi rendah dan menyebabkan perangkat ini menjadi OFF. Oleh karena itu, untuk memastikan IC dalam kondisi ON, Kaki 4 biasanya diberikan sinyal “High”.
5. Kaki 5 (CONT) : Terminal Control Voltage (PengaturTegangan), memberikan akses terhadap pembagi tegangan internal. Secara default, tegangan yang ditentukan adalah 2/3 Vcc.
6. Kaki 6 (THRES) : Terminal Threshold, digunakan untuk membuat Output menjadi “Low”. Kondisi “Low” pada Output ini akan terjadi apabila Kaki 6 atau Kaki Threshold ini berubah dari Low menuju> 1/3Vcc (lebih besar dari 1/3Vcc).
7. Kaki 7 (DISCH) : Terminal Discharge. Pada saat Output “Low”, Impedansi kaki 7 adalah “Low”. Sedangkan pada saat Output “High”, Impedansi kaki 7 adalah “High”.Kaki Discharge ini biasanya dihubungkan dengan Kapasitor yang berfungsi sebagai penentu interval pewaktuan. Kapasitor akan mengisi dan membuang muatan seiring dengan impedansi pada kaki 7. Waktu pembuangan muatan inilah yang menentukan Interval Pewaktuan dari IC555.
8. Kaki 8 (Vcc) : Terminal Positif sumber tegangan DC (sekitar 4,5V atau 16V).
Contoh Rangkaian Elektronika menggunakan IC 555
A. Rangkaian Monostable Multivibrator
Monostable mempunyai arti satu atau mono dan stabil yang dimana kondisi awal standby pada kondisi low dan high selama selang waktu tertentu setelah dipicu. Rangkaian ini dapat dimanfaatkan sebagai penunda waktu, pendeteksi pulsagelombang yang hilang, bouncefree switch / penekanan switch sekalidan latch, saklar sentuh, pulse wide moulation (PWM), pembagi frekuensi, dan kapasitansi meter.
Berikut gambar rangkaian simulasi rangkaian monostable :
Cara kerja rangkaian ini yaitu dengan memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor sebagai delay timer-nya. Rumus untuk menghitung besarnya waktu tunda yaitu sebagai berikut :
Td = 1,1 RC
keterangan :
Td : Delay timer (second)
R : resistor (ohm)
C : kapasitor (Farad)
B. Rangkaian Astable Multivibrator
Rangkaian kedua ini merupakan kebalikan dari rangkaian pertama yaitu monostable. Astable mempunyai arti tidak stabil dikarenakan rangkaian ini tidak memiliki keadaan output yang stabil atau berubah-ubah. Dari keadaan tersebut terjadi akibat dari pengisian dan pengosongan kapasitor yang dapat dimanfaatkan untuk beberapa aplikasi rangkaian kendali. Rangkaian ini bekerja sebagai Square Wave Oscilator/gelombang kotak yang mempunyai kegunaan sebagai generator pulsa, pemodulasi, lampu blinking (kedip), dan lain – lain.
Contoh rangkaian sebagai lampu blinking seperti gambar dibawah ini.
Rumus untuk mengetahui frekuensi yang dihasilkan pada rangkaian diatas digunakan rumus sebagai berikut :
f = 1 / (ln (2) * (R1 + 2*R2) * C)
Keterangan :
f = frekuensi (Hz)
ln(2) = 0.7
R1 dan R2 = resistor (Ohm)
C = kapasitor rangkaian (Farad/F)
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1.Sifat-sifat dari sebuah penguat operasional ideal adalah ;
· Resistansi masukan Ri = ¥.
· Resistansi keluaran R0 = 0.
· Perolehan Tegangan Av = - ¥.
· Lebar pita = ¥.
· V0 = 0 kalau V1 = V2 tidak tergantung pada besarnya V1.
· Karakteristiknya tidak tergantung temperatur / suhu.
2. Karakteristik utama sebuah penguat operasional yang ideal adalah:
a. Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1 = I2 = 0).
b. Impedansi keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional, idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama dengan A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.
c. Penguatan loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada umpan balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.
3. Fungsi atau aplikasi rangkaian Op-amp yaitu sebagai Penguat Membalik (inverting), Penguat tidak Membalik (Non Inverting), Penguat Integrator, Penguat Diferensiator, Penguat Penjumlah (Adder), Komparator (Pembanding),dan Buffer (Penyangga)..
DAFTAR PUSTAKA
http://fifinfebriyantihaidirp.blogspot.com/2015/03/makalah-elektronika-dasar-ii_47.html?m=1
https://www.nyebarilmu.com/apa-itu-ic-555-serta-contoh-rangkaian-elektronika/
https://teknikelektronika.com/pengertian-mengenal-ic-555-ic-timer-konfigurasi-kaki-ic555/#google_vignette
