Fig 13.5

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File

1. Pendahuluan[Kembali]

Perkembangan teknologi elektronika sangat erat kaitannya dengan kebutuhan pengolahan sinyal analog yang efisien dan akurat. Salah satu komponen utama yang digunakan dalam sistem elektronika analog adalah penguat operasional (Operational Amplifier atau op-amp). Op-amp merupakan perangkat penguat diferensial serbaguna yang memiliki berbagai aplikasi, seperti penguat tegangan, komparator, filter, osilator, dan buffer.

Namun, dalam beberapa aplikasi, op-amp tidak mampu mengalirkan arus besar secara langsung karena keterbatasan kemampuan arus keluar (output current). Hal ini menjadi kendala ketika beban yang dikendalikan membutuhkan arus besar, meskipun hanya membutuhkan tegangan rendah. Untuk mengatasi keterbatasan ini, digunakan rangkaian tambahan berupa transistor sebagai penambah arus (current booster).

Rangkaian yang dikaji dalam praktikum ini merupakan kombinasi antara op-amp dan transistor, yang dikonfigurasi sebagai voltage follower dengan current booster. Op-amp berperan menjaga kestabilan tegangan output, sedangkan transistor bertugas memperkuat arus agar dapat menggerakkan beban dengan kebutuhan arus yang lebih tinggi.

Melalui praktikum ini, diharapkan mahasiswa memahami konsep dasar buffer arus dan tegangan, serta mampu menerapkan prinsip kerja op-amp dan transistor secara bersamaan dalam satu sistem untuk aplikasi penguatan arus.

2. Tujuan[Kembali]

• Mengetahui prinsip kerja op-amp sebagai voltage follower.

• Memahami fungsi transistor sebagai penambah arus (current booster).

• Menganalisis bagaimana rangkaian op-amp dapat digunakan untuk menggerakkan beban arus besar.

• Melakukan simulasi dan pengukuran untuk mengamati hubungan antara tegangan input dan output pada rangkaian buffer.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Software Simulasi rangkaian

2. 1 buah IC Op-Amp 4136

3. 1 buah transistor PNP 2N2369

4. 1 buah resistor 20kΩ

5. 1 buah sumber tegangan DC +10V

6. 1 buah sumber sinyal AC (signal generator)

4. Dasar Teori[Kembali]

Ringkasan Materi

Operational Amplifier (Op-Amp) adalah penguat diferensial dengan gain sangat besar, impedansi input tinggi, dan impedansi output rendah. Dalam konfigurasi voltage follower (pengikut tegangan), op-amp memberikan output yang sama dengan input (gain = 1), tetapi memiliki impedansi output sangat rendah, membuatnya ideal sebagai buffer.

Namun, op-amp tidak dirancang untuk mengalirkan arus besar ke beban berat. Oleh karena itu, ditambahkan transistor sebagai current booster, yang bertugas untuk mengalirkan arus lebih besar tanpa mengganggu tegangan output. Op-amp tetap mengendalikan tegangan, sedangkan transistor menangani beban arus.

Transistor yang digunakan dalam konfigurasi emitter follower bertindak sebagai buffer arus: tegangan output hampir sama dengan tegangan input basis, tetapi arus output dapat jauh lebih besar karena disuplai langsung dari catu daya.

Rangkaian semacam ini banyak digunakan dalam:

• Driver motor kecil

• Penguat audio

• Buffer sinyal untuk beban impedansi rendah

3 Problem

Problem 1 . Anda ingin membuat rangkaian pengatur volume audio digital menggunakan mikrokontroler dan potensi digital. Sinyal audio harus diperkuat atau diredam sesuai pengaturan digital dari mikrokontroler.

Solusi:

• Gunakan IC 74HC595 (shift register) untuk mengatur resistor digital (misalnya digabung dengan IC digital potentiometer seperti MCP41010).

• Output resistor digital dikirim ke input op-amp dalam konfigurasi inverting amplifier.

• Perubahan nilai digital mengubah nilai resistansi, sehingga mengatur gain (penguatan) audio secara digital.

• Dengan demikian, volume bisa dikontrol oleh mikrokontroler secara otomatis (tanpa potensiometer manual).

Problem 2 . Sebuah sistem keamanan menggunakan 3 sensor (Pintu, Gerak, Getar). Alarm harus aktif jika salah satu saja dari sensor aktif.

Solusi:

• Gunakan IC gerbang OR seperti 74LS32 (4-input OR gate)

• Setiap output sensor dihubungkan ke input gerbang OR

• Output OR → ke buzzer atau rangkaian alarm

• Logika:

  $$\text{Output} = A + B + C \Rightarrow \text{Jika salah satu = 1, maka output = 1}$$

• Maka alarm akan menyala ketika minimal 1 sensor aktif

Problem 3 .  Sebuah motor DC harus menyala selama 10 detik setelah tombol ditekan, kemudian otomatis mati.

Solusi:

• Gunakan IC timer 555 dalam mode monostable

• Rangkaian menghasilkan pulsa logika tinggi selama waktu tertentu setelah tombol ditekan

• Waktu tinggi $T = 1.1 \times R \times C$, pilih $R = 910\,k\Omega$, $C = 10\,\mu F$

  $$T \approx 1.1 \times 910\,k \times 10\,\mu = 10\,\text{detik}$$

• Output 555 → transistor → mengaktifkan motor selama 10 detik

3 Soal Pilihan Ganda

1) Hitung Vo untuk op-amp inverting dengan Vin = 0.2V, Rf = 100kOhm, Rin = 10kOhm.

a. -2V

b. -4V

c. -5 V

d. -1V

Jawab: Vo = -(100k/10k)*0.2 = -2V (A)

2) Hitung Vo untuk non-inverting op-amp, Vin = 0.5V, Rf = 200kOhm, Rin = 10kOhm.

a. 4 V

b. 5 V

c. 5,5 V

d. 4,5 V

Jawab: Vo = (1 + 200k/10k)*0.5 = 11*0.5 = 5.5V (C)

3) Yang manakah tabel kebenaran gerbang XOR:

a.

A B | A XOR B

00| 0

01| 1

10| 1

11| 0

b.

A B | A XOR B

00| 11

01| 1

10| 1

11| 0

c. 

A B | A XOR B

11| 0

01| 1

10| 1

11| 0

d.

A B | A XOR B

00| 0

01| 1

00| 1

11| 1

Jawaban : (A)

5. Percobaan[Kembali]

 a. Prosedur

1.    1. Hubungkan rangkaian ke catu daya ganda ±10V

2.     2.  Berikan input gelombang sinus pada V1 (amplitudo harus kurang dari tegangan catu daya)

3.      3.  Output dapat diukur pada emitor Q1 atau di R(2) (jika R(2) dimaksudkan sebagai beban)

4.    4.  Verifikasi bahwa output mengikuti bentuk gelombang input dengan distorsi minimal

b. b. Rangkaian Simulasi Dan Prinsip kerjaRangkaian Simulasi

Fig 13.5

Output Level of LM311 Comparator

Video Penjelasan

Prinsip Kerja

1.      Sinyal Input:

a. Sinyal sinusoidal dari V1 diberikan ke input non-inverting (pin 3) op-amp.

b. Pin inverting (pin 2) terhubung ke ground, artinya level referensi = 0 V.

2.      Fungsi Komparator:

a. Op-amp membandingkan sinyal input dengan level referensi (0 V).

b. Jika tegangan input > 0 V, maka output op-amp menjadi +10 V.

c. Jika tegangan input < 0 V, maka output op-amp menjadi -10 V.

3.      Pengendalian Transistor:

a. Output op-amp masuk ke basis transistor Q1.

b. Ketika output op-amp positif (+10 V), transistor Q1 ON, sehingga arus mengalir dari      +10 V → R1 → kolektor-emitor Q1 → ground.

c. Ketika output op-amp negatif (-10 V), transistor Q1 OFF, tidak ada arus yang                  mengalir ke R1.

4.      Output (R1):

a. Tegangan di R1 akan naik dan turun mengikuti kondisi transistor Q1.

b. Ini menghasilkan bentuk gelombang persegi (digital) sesuai dengan crossing nol dari      sinyal sinus input.

6. Download File[Kembali]

File Rangkaian Disini

Video Penjelasan Disini

Download Datasheet

• Datasheet voltmeter klik disini

• Datasheet transistor klik disini

• Datasheet osiloskop klik disini

• Datasheet dioda klik disini

• Datasheet baterai klik disini

• Datasheet Op- Amp klik disini

• Datasheet resistor klik disini