Multi Stage Finish

8/16/2019 Multi Stage Finish

http://slidepdf.com/reader/full/multi-stage-finish 1/15

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan

Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun laporan Praktikum asar Elektronika dan

igital ini dengan baik dan tepat pada !aktunya" alam laporan ini kami membahas mengenai

#erbang digital "

Praktikum ini kami laksanakan untuk meneliti berbagai ma$am komponen anataranya adalah

diode, Single Stage %mpli&ier, multistage ampli&ier dan gerbang logika" engan melakukan beberapa

per$obaan dan memberi perlakuan yang maka kita akan mengetahui lebih jauh tentang #erbang

digital "

'aporan ini dibuat dengan berbagai obser(asi dan beberapa bantuan dari berbagai pihak untuk membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan laporan ini" )leh

karena itu, kami mengu$apkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah

membantu dalam penyusunan laporan ini"

Kami menyadari bah!a masih banyak kekurangan yang mendasar pada laporan ini" )leh

karena itu kami mengundang pemba$a untuk memberikan saran serta kritik yang dapat membangun

kami" Kritik konstrukti& dari pemba$a sangat kami harapkan untuk penyempurnaan laporan ini pada

laporan penelitian kami selanjutnya"

Surabaya, *+ )ktober *.

Penulis

1



DAFTAR ISI

Kata pengantar """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" *

a&tar isi """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

/%/ 0 PE1%H2'2%1

*"* 3udul Per$obaan """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" +

*" Tujuan Per$obaan """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" +

*"+ %lat yang digunakan """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" +

/%/ %S%R TE)R0

"* )perational %mpli&ier """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" .

/%/ + %T% PER4)/%%1

+"* Stage % """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" **

+" Stage / """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" *

+"+ )perational %mpli&ier """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" *.

/%/ . PE12T2P

+"* Kesimpulan """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" *5

+" a&tar Pustaka """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" *6

BAB 1

2



PENDAHULUAN

1.1 Judul Percobaan

Multistage %mpli&ier dan )perational %mpli&ier

1.2 Tuuan Percobaan• Memahami multistage amplifier

• Memahami pengertian kopling antar tahap

1.! Ala" #an$ D%$una&an

• Modul Praktikum

• 7oltmeter

• %mperemeter

• &un$tion generator

• )siloskop

• /oard Praktikum elektronika dasar

• Kabel 3umper

BAB 2

3



DASAR TE'RI

(ULTISTAGE A(PLIFIER DAN 'PERATI'NAL A(PLIFIER

2.1 ')era"%onal a*)l%+%er

Operational Amplifier atau di singkat o),a*) merupakan salah satu komponen analog yang popular

digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika" %plikasi op-amp popular yang paling

sering dibuat antara lain adalah rangkaian in(erter, non-in(erter, integrator dan di&&erensiator" Pada

pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi op-amp yang paling dasar, dimana

rangkaian feedback 8umpan balik9 negati& memegang peranan penting" Se$ara umum, umpanbalik

positi& akan menghasilkan osilasi sedangkan umpanbalik negati& menghasilkan penguatan yang dapat

terukur"

'),a*) %deal

)p-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier 8penguat di&erensial9 yang memiliki dua

masukan" 0nput 8masukan9 op-amp seperti yang telah dimaklumi ada yang dinamakan input in(erting

dan non-in(erting" )p-amp ideal memiliki open loop gain 8penguatan loop terbuka9 yang tak

terhingga besarnya" Seperti misalnya op-amp 'M:.* yang sering digunakan oleh banyak praktisi

elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain sebesar *. ; *5" Penguatan yang sebesar

ini membuat op-amp menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur 8infinite9"

isinilah peran rangkaian negative feedback 8umpanbalik negati&9 diperlukan, sehingga op-amp

dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur 8 finite9" 0mpedasi input op-amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap masukannya adalah

" Sebagai perbandingan praktis, op-amp 'M:.* memiliki impedansi input <in = *6 )hm" 1ilai

impedansi ini masih relati& sangat besar sehingga arus input op-amp 'M:.* mestinya sangat ke$il"

%da dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan karakteristik op-

amp ideal" %turan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu >

A"uran 1 > Perbedaan tegangan antara input (? dan (- adalah nol 8(? - (- = atau (? = (- 9

A"uran 2 > %rus pada input )p-amp adalah nol 8i? = i- = 9

0nilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian op-amp"

In-er"%n$ a*)l%+%er

Rangkaian dasar penguat in(erting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar *, dimana sinyal

masukannya dibuat melalui input in(erting" Seperti tersirat pada namanya, pemba$a tentu sudah

menduga bah!a &ase keluaran dari penguat in(erting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya"

Pada rangkaian ini, umpanbalik negati& di bangun melalui resistor R"

4



gambar 1 : penguat inverter

0nput non-in(erting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau ( ? = " engan mengingat dan

menimbang aturan * 8lihat aturan *9, maka akan dipenuhi (- = (? = " Karena nilainya = namun

tidak terhubung langsung ke ground, input op-amp ( - pada rangkaian ini dinamakan virtual ground "

engan &akta ini, dapat dihitung tegangan jepit pada R* adalah (in @ (- = (in dan tegangan jepit padareistor R adalah (out @ (- = (out" Kemudian dengan menggunakan aturan , di ketahui bah!a >

iin ? iout = i- = , karena menurut aturan , arus masukan op-amp adalah "

iin ? iout = (inAR * ? (outAR =

Selanjutnya

(outAR = - (inAR * """" atau

(outA(in = - R AR *

3ika penguatan # dide&enisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan

masukan, maka dapat ditulis

B8*90mpedansi rangkaian in(erting dide&enisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap

ground" Karena input in(erting 8-9 pada rangkaian ini diketahui adalah 8virtual ground 9 maka

impendasi rangkaian ini tentu saja adalah < in = R *"

Non,In-er"%n$ a*)l%+%er

5



Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar

berikut ini" Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-in(erting"

engan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu &asa dengan tegangan inputnya" 2ntuk

menganalisa rangkaian penguat op-amp non in(erting, $aranya sama seperti menganalisa rangkaian

in(erting"

gambar 2 : penguat non-inverter

engan menggunakan aturan * dan aturan , kita uraikan dulu beberapa &akta yang ada, antara lain >

(in = (?

(? = (- = (in """"" lihat aturan *"

ari sini ketahui tegangan jepit pada R adalah (out @ (- = (out @ (in, atau iout = 8(out-(in9AR " 'alu

tegangan jepit pada R * adalah (- = (in, yang berarti arus iR* = (inAR *"Hukum kir$hko& pada titik input in(erting merupakan &akta yang mengatakan bah!a >

iout ? i8-9 = iR*

%turan mengatakan bah!a i8-9 = dan jika disubsitusi ke rumus yang sebelumnya, maka diperoleh

iout = iR* dan 3ika ditulis dengan tegangan jepit masing-masing maka diperoleh

8(out @ (in9AR = (inAR * yang kemudian dapat disederhanakan menjadi >

(out = (in 8* ? R AR *9

3ika penguatan # adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka didapat

penguatan op-amp non-in(erting >

B 890mpendasi untuk rangkaian )p-amp non in(erting adalah impedansi dari input non-in(erting op-amp

tersebut" ari datasheet, 'M:.* diketahui memiliki impedansi input <in = *C to ** )hm"

In"e$ra"or

6



)pamp bisa juga digunakan untuk membuat rangkaian-rangkaian dengan respons &rekuensi,

misalnya rangkaian penapis 8&ilter9" Salah satu $ontohnya adalah rangkaian integrator seperti yang

ditunjukkan pada gambar +" Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian op-amp in(erting,

hanya saja rangkaian umpanbaliknya 8 feedback 9 bukan resistor melainkan menggunakan $apasitor

4"

gambar 3 : integrator

Mari kita $oba menganalisa rangkaian ini" Prinsipnya sama dengan menganalisa rangkaian op-amp

in(erting" engan menggunakan aturan op-amp 8 golden rule9 maka pada titik in(erting akan

didapat hubungan matematis >

iin = 8(in @ (-9AR = (inAR , dimana (- = 8aturan*9

iout = -4 d8(out @ (-9Adt = -4 d(outAdtD (- =

iin = iout D 8aturan 9

Maka jika disubtisusi, akan diperoleh persamaan >

iin = iout = (inAR = -4 d(outAdt, atau dengan kata lain

"""8+9

ari sinilah nama rangkaian ini diambil, karena se$ara matematis tegangan keluaran rangkaian ini

merupakan &ungsi integral dari tegangan input" Sesuai dengan nama penemunya, rangkaian yang

demikian dinamakan juga rangkaian (%ller In"e$ral" %plikasi yang paling populer menggunakan

rangkaian integrator adalah rangkaian pembangkit sinyal segitiga dari inputnya yang berupa sinyal

kotak"

engan analisa rangkaian integral serta notasi ourier, dimana

& = *At dan

7



B8.9

penguatan integrator tersebut dapat disederhanakan dengan rumus

B859

Sebenarnya rumus ini dapat diperoleh dengan $ara lain, yaitu dengan mengingat rumus dasar

penguatan opamp in(erting

# = - R AR *" Pada rangkaian integrator 8gambar +9 tersebut diketahui

engan demikian dapat diperoleh penguatan integrator tersebut seperti persamaan 859 atau agar

terlihat respons &rekuensinya dapat juga ditulis dengan

B869

Karena respons &rekuensinya yang demikian, rangkain integrator ini merupakan dasar dari lo! pass

&ilter" Terlihat dari rumus tersebut se$ara matematis, penguatan akan semakin ke$il 8meredam9 jika&rekuensi sinyal input semakin besar"

Pada prakteknya, rangkaian feedback integrator mesti diparalel dengan sebuah resistor dengan nilai

misalnya * kali nilai R atau satu besaran tertentu yang diinginkan" Ketika inputnya berupa sinyal d$

8&rekuensi = 9, kapasitor akan berupa saklar terbuka" 3ika tanpa resistor &eedba$k seketika itu juga

outputnya akan saturasi sebab rangkaian umpanbalik op-amp menjadi open loop 8penguatan open

loop opamp ideal tidak berhingga atau sangat besar9" 1ilai resistor &eedba$k sebesar *R akan selalu

menjamin output offset voltage 8o&&set tegangan keluaran9 sebesar *F sampai pada suatu &rekuensi

cutoff tertentu"

D%++eren%a"or

Kalau komponen 4 pada rangkaian penguat in(erting di tempatkan di depan, maka akan diperoleh

rangkaian di&&erensiator seperti pada gambar ." engan analisa yang sama seperti rangkaian

integrator, akan diperoleh persamaan penguatannya >

B8:9

Rumus ini se$ara matematis menunjukkan bah!a tegangan keluaran (out pada rangkaian ini adalah

di&&erensiasi dari tegangan input (in" 4ontoh praktis dari hubungan matematis ini adalah jika

tegangan input berupa sinyal segitiga, maka outputnya akan mengahasilkan sinyal kotak"

8



gambar 4 : differensiator

/entuk rangkain di&&erensiator adalah mirip dengan rangkaian in(erting" Sehingga jika berangkat

dari rumus penguat in(erting

# = -R AR *

dan pada rangkaian di&&erensiator diketahui >

maka jika besaran ini disubtitusikan akan didapat rumus penguat di&&erensiator

B8C9

ari hubungan ini terlihat sistem akan meloloskan &rekuensi tinggi 8high pass filter 9, dimana besar

penguatan berbanding lurus dengan &rekuensi" 1amun demikian, sistem seperti ini akan menguatkan

noise yang umumnya ber&rekuensi tinggi" 2ntuk praktisnya, rangkain ini dibuat dengan penguatan d$

sebesar * 8unity gain9" /iasanya kapasitor diseri dengan sebuah resistor yang nilainya sama dengan

R" engan $ara ini akan diperoleh penguatan * 8unity gain9 pada nilai &rekuensi cutoff tertentu"

#ambar-8a9 berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut"

Gambar (a). Diagram blok Op-Amp

9

http://dedicates.files.wordpress.com/2011/04/op-amp.jpg

http://dedicates.files.wordpress.com/2011/04/blog-op-amp.jpg



Gambar (b). Diagram schematic simbol Op-Amp

Simbol op-amp adalah seperti pada gambar 8b9 dengan input, non-inverting 8?9 dan

input inverting 8-9" 2mumnya op-amp bekerja dengan dual supply 8?7$$ dan 7ee9 namun banyak juga

op-amp dibuat dengan single supply 87$$ ground 9" Simbol rangkaian di dalam op-amp pada gambar

8b9 adalah parameter umum dari sebuah op-amp" R in adalah resitansi input yang nilai idealnya in&init

8tak terhingga9" R out adalah resistansi output dan besar resistansi idealnya 8nol9" Sedangkan

%)' adalah nilai penguatan open loop dan nilai idealnya tak terhingga"

Saat ini banyak terdapat tipe-tipe op-amp dengan karakterisktik yang spesi&ik" )p-amp

standard type :.* dalam kemasan 04 0P C pin sudah dibuat sejak tahun *G6-an" 2ntuk tipe yang

sama, tiap pabrikan mengeluarkan seri 04 dengan insial atau nama yang berbeda" Misalnya dikenal

M4*:.* dari motorola, 'M:.* buatan 1ational Semi$ondu$tor, S1:.* dari TeFas 0nstrument dan

lain sebagainya" Tergantung dari teknologi pembuatan dan desain 04-nya, karakteristik satu op-amp

dapat berbeda dengan op-amp lain" Tabel-* menunjukkan beberapa parameter op-amp yang penting

beserta nilai idealnya dan juga $ontoh real dari parameter 'M:*."

Para*e"er 04:.* Harga ideal

Te$an$an o++e" *au&an/ V io m7

Aru o++e" *au&an/ I io n%

Aru )anar *au&an/ I B C n%

0(RR/ ρ G d/

Per$eeran I io * n%AI4

Per$eeran V io 5 J7AI4

Un%"#,$a%n +reuenc# * MH

Band%d"3 da#a,)enu3 * kH

Pen$ua"an d%++eren%al l%n$&ar "erbu&a/ A *5 d/

Ha*ba"an &eluaran l%n$&ar "erbu&a/ Ro :5 L Ha*ba"an &eluaran l%n$&ar "er"u"u)/ Ri M

BAB !

DATA PER0'BAAN

!.1 S"a$e A

10



Lan$&a3 Percobaan 4

*" Matikan $atu daya

" Hubungkan function generator 8?9 ke titik 6G dan function generator 8-9 ke titik :"

+" Hubungkan osiloskop 8?9 ke titik :* dan osiloskop 8-9 ke titik #1"." 1yalakan semuanya

5" %turlah function generator sehingga mengeluarkan sinyal sinus *"5 m7 dengan &rekuensi

*kH

6" #ambarkan sinyal yang kelihatan di osiloskop, kemudian tentukan gainnya"

Ga*bar Lan$&a3 Percobaan 4

Ha%l Percobaan 4

11



Anal%a da"a

Penguat kelas % adalah penguat yang titik kerja e&ekti&nya setengah dari tagangan 744 penguat"

2ntuk bekerja penguat kelas % memerlukan bias a!al yang menyebabkan penguat dalam kondisi

siap untuk menerima sinyal" Karena hal ini maka penguat kelas % menjadi penguat dengan e&isiensi

terendah namun dengan tingkat distorsi 8$a$at sinyal9 terke$il " pada pratikum ini Sistem bias

penguat kelas % yang populer adalah sistem bias pembagi tegangan dan sistem bias umpan balik

kolektor" Melalui perhitungan tegangan bias yang tepat maka kita akan mendapatkan titik kerja

transistor tepat pada setengah dari tegangan 744 penguat" Penguat kelas % $o$ok dipakai pada

penguat a!al 8pre ampli&ier9 karena mempunyai distorsi yang ke$il"

!.2 S"a$e B

Lan$&a3 Percobaan 4

*" Matikan $atu daya

" Hubungkan function generator 8?9 ke titik :* dan function generator 8-9 ke titik #1"

+" Hubungkan osiloskop8?9 ke titik : dan osiloskop 8-9 ke titik :+"

." 1yalakan semuanya

5" %turlah function generator sehingga mengeluarkan sinyal sinus *"5 m7 dengan

&rekuensi *kH

6" #ambarkan sinyal yang kelihatan di osiloskop, kemudian tentukan gain nya

Ga*bar Lan$&a3 Percobaan 4

12



Ha%l Percobaan 4

Anal%a da"a

Penguat kelas / adalah penguat yang bekerja berdasarkan tegangan bias dari sinyal input yang

masuk" Titik kerja penguat kelas / berada dititik $ut-o&& transistor" alam kondisi tidak ada sinyal

input maka penguat kelas / berada dalam kondisi ) dan baru bekerja jika ada sinyal input dengan

le(el diatas "67olt 8batas tegangan bias transistor9"pada praktikum ini Penguat kelas / mempunyai

e&isiensi yang tinggi karena baru bekerja jika ada sinyal input" 1amun karena ada batasan tegangan

"6 7olt maka penguat kelas / tidak bekerja jika le(el sinyal input diba!ah "67olt" Hal ini

menyebabkan distorsi 8$a$at sinyal9 yang disebut distorsi $ross o(er, yaitu $a$at pada persimpangan

sinyal sinus bagian atas dan bagian ba!ah"

!.! ')era"%onal A*)l%+%er

Lan$&a3 Percobaan*" Matikan $atu daya

13



" /iarkan titik :6 dan :: terbuka

+" Hubungkan titik :. dan :5 ke #1

." %turlah o&&set dengan mengubah potensiometer agar di dapat output (olt" #unakan

(oltmeter di titik :C dan :G

5" 3ika output (olt tidak bisa diperoleh, $arilah yang paling mendekati dengan ,

kemudian $atatlah

6" Sambungkan titik :6 dan ::, kemudian ukurlah tegangan outputnya dengan (oltmete

Anal%a da"a

)p-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier 8penguat di&erensial9 yang memiliki dua

masukan" 0nput 8masukan9 op-amp seperti yang telah dimaklumi ada yang dinamakan input in(erting

dan non-in(erting" )p-amp ideal memiliki open loop gain 8penguatan loop terbuka9 yang tak

terhingga besarnya" Seperti misalnya op-amp 'M:.* yang sering digunakan oleh banyak praktisi

elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain sebesar *. ; *5" Penguatan yang sebesar

ini membuat op-amp menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur 8infinite9"

isinilah peran rangkaian negative feedback 8umpanbalik negati&9 diperlukan, sehingga op-amp

dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur 8 finite9" 0mpedasi input op-

amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap masukannya adalah

" Sebagai perbandingan praktis, op-amp 'M:.* memiliki impedansi input <in = *6 )hm" 1ilai

impedansi ini masih relati& sangat besar sehingga arus input op-amp 'M:.* mestinya sangat ke$il"

BAB 5

PENUTUP

5.1 Ke%*)ulan

• )p-amp adalah penguat d$ yang memiliki impedansi input tinggi dan impedansi output

rendah"

• )p-amp dapat digunakan untuk membalik &ase suatu sinyal input"

• )p-amp dapat digunakan untuk melakukan penguatan terhadap tegangan dari suatu input

sinyal yang ke$il sehingga didapat suatu sinyal keluaran yang besar"

• Kon&igurasi op-amp seperti integrator atau di&&erensiator dapat digunakan untuk mengubah

bentuk sinyal masukkan menjadi bentuk lain pada bagian keluaran"

14



• Penguat di&erensiator akan mengubah sinyal input gelombang sinus, kotak, dan segitiga

berturut @ turut menjadi gelombang sinus, gelombang garis lurus dengan transient, dan

gelombang kotak"

•

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat e&isien

• )p-%mp memiliki rangkaian &eedba$k 8umpan balik9 yaitu &eedba$k negati& dan &eedba$k

positi& dimana eedba$k negati& pada op-amp memegang peranan penting"

• Pada op-amp non-in(erting nilai penguat sebesar 7o = R&?RiARi 87i9

5.2 Da+"ar Pu"a&a

%lbert Paul Mal(ino" ." Prinsip-Prinsip ElektornikaN" Selemba Teknika> 3akarta

/oyslestad, R"1ashelsky, '" *GG6 Ele$troni$s e(i$es and 4ir$uit TheoryN, Engle!ood 4li&&s,

1e! 3ersey, Prenti$e Hall

Mike Tooley"" Rangkaian Elektronik Prinsip dan %plikasiN" Erlangga 4ira$as> 3akarta

)p @ %mp 8)perational %mpli&ier9, 8C9 " http>AAdedi$ates"!ordpress"$omAAN" iakses pada

tanggal *+A*A+

Robert " 4oughlin rederi$k " ris$oll" *GG." Penguat )perasional dan Rangkaian Terpadu

'inearN" Erlangga> 3akarta

Sutrisno" *GC:" Elektronika> Teori asar dan Penerapannya 3ilid +N" Penerbit 0T/> /andung

15

http://dedicates.wordpress.com/2011/04/16/30/

http://dedicates.wordpress.com/2011/04/16/30/

Documents

Multi Stage Finish