Fig 13.6

[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]

Penyearah presisi merupakan salah satu aplikasi dari penguat operasional (op-amp) yang digunakan untuk mengubah sinyal AC menjadi DC, bahkan ketika tegangan input sangat kecil. Rangkaian ini sangat bermanfaat karena dioda biasa memiliki tegangan ambang (forward voltage) yang menyebabkan distorsi pada tegangan kecil. Dengan bantuan op-amp, penyearah presisi mampu mengeliminasi tegangan ambang tersebut.

Dalam rangkaian ini, digunakan op-amp tipe A741 untuk mengendalikan transistor NPN (2N2389) sebagai saklar elektronik. Ketika tegangan input lebih besar dari nol, op-amp akan mengaktifkan transistor sehingga arus mengalir melalui resistor beban (R1), menghasilkan output DC.

2. Tujuan[Kembali]

1. Mempelajari cara kerja rangkaian penyearah sinyal menggunakan op-amp dan transistor.

2. Menganalisis karakteristik penyearah presisi (precision rectifier) dengan penguatan.

3. Mengamati respon output terhadap input AC pada rangkaian penyearah.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Software Simulasi Rangkaian

2.  Op-Amp IC 741 (A741)

3..  Transistor NPN 2N2369

4.  Resistor 1 kΩ (R2)

5.  Resistor 100 Ω (R1)

6.  Catu daya ±5 V

7.  Generator fungsi (fungsi gelombang sinus input)

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 $R=910k\mathrm{\Omega }$, $C=10\mu F$

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

• 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.      Rangkaian Siap:

a. Pastikan semua sambungan komponen sesuai dengan skematik.

b. Sambungkan suplai ±5 V ke op-amp.

2.      Input Sinyal:

a. Hubungkan generator sinyal (input) dengan gelombang sinus, misalnya 1 kHz, amplitudo 2 Vp-p.

b. Referensi tetap pada 0 V.

3.      Pengamatan Output:

Gunakan osiloskop untuk mengamati:

1. Sinyal input.
2. Output op-amp (pin 6).
3. Tegangan output V0 (ujung kanan R2).

Amati perubahan logika (HIGH/LOW) dari output saat input melewati 0 V.

4.      Analisis:

a. Ketika sinyal input melewati 0 V dari bawah ke atas, transistor Q1 mulai aktif → V0 turun.

b. Ketika input melewati 0 V dari atas ke bawah, Q1 mati → V0 naik ke +5 V.

b. Rangkaian Simulasi Dan Prinsip kerja

File Rangkaian 

Fig 13.6

Output Level of LM311 Comparator

Video Penjelasan

Prinsip Kerja

1. Input dan Referensi:

• Input diberikan ke pin non-inverting (pin 3) dari op-amp.
• Referensi pada pin inverting (pin 2), bisa diatur (dalam gambar kemungkinan 0 V).

2.  Fungsi Komparator (Op-Amp):

• Jika input > referensi (0 V):
• Output op-amp mendekati +5 V.
• Transistor Q1 aktif (ON) karena basis mendapat tegangan positif.
• Arus mengalir dari +V → R2 → output → basis Q1 → emitter ke ground.
• R1 akan dilalui arus, dan tegangan V0 turun (karena basis Q1 menyedot arus).
• Jika input < referensi (0 V):
• Output op-amp mendekati -5 V.
• Transistor Q1 OFF karena basis mendapat tegangan negatif.
• Tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitter.
• Tegangan V0 = +5 V (karena tidak ada penurunan tegangan di R2).

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