Fig.10.50
1. Pendahuluan [Kembali]
Dalam pengaplikasian penguat operasional (op-amp), salah satu faktor penting yang harus diperhatikan adalah tegangan offset output. Tegangan offset ini merupakan perbedaan tegangan output yang terjadi walaupun input dari op-amp bernilai nol. Keberadaan tegangan offset dapat menurunkan keakuratan sistem, terutama dalam aplikasi penguat sinyal lemah atau sensor. Oleh karena itu, pemahaman terhadap asal mula tegangan offset serta cara menghitungnya sangat penting dalam perancangan rangkaian elektronika yang presisi.
2. Tujuan [Kembali]
Menentukan besar output offset voltage akibat offset tegangan input ().
Menghitung tegangan offset output akibat arus bias input ().
Mengetahui total offset output voltage dari penggabungan kedua efek tersebut.
Mensimulasikan rangkaian op-amp untuk melihat secara langsung pengaruh offset terhadap sinyal output.
3. Alat dan Bahan [Kembali]
Software simulasi elektronik: Digunakan untuk melakukan simulasi rangkaian op-amp.
Model Op-Amp: Komponen utama percobaan. Model op-amp yang digunakan bisa berupa LM741, TL081, atau sejenisnya yang memiliki karakteristik offset voltage sekitar 1 mV dan input bias current sebesar 20 nA.
Resistor 12 kΩ (2 buah): Digunakan sebagai resistor input dan bagian dari pembagi tegangan dalam konfigurasi penguat.
Resistor 360 kΩ (1 buah): Digunakan sebagai resistor umpan balik (feedback) untuk menentukan gain rangkaian dan mempengaruhi perhitungan offset.
Sumber tegangan input 25 mV: Sebagai sinyal input awal untuk mengetahui respons output dari op-amp.
Multimeter /Probe: Untuk mengukur output voltage yang dihasilkan dari simulasi.
4. Dasar Teori [Kembali]
A. Karakteristik Frekuensi Op-Amp
Op-amp dirancang sebagai penguat dengan gain tinggi dan bandwidth lebar. Namun, pengoperasian seperti ini dapat menyebabkan ketidakstabilan (osilasi) akibat umpan balik positif. Untuk menanggulanginya, op-amp dilengkapi dengan kompensasi internal, yang menyebabkan penurunan gain seiring bertambahnya frekuensi, dikenal sebagai roll-off (umumnya 20 dB/dekade atau 6 dB/oktaf).
Meskipun op-amp memiliki open-loop gain (AVD) yang sangat tinggi, dalam praktiknya, digunakan resistor umpan balik untuk membentuk closed-loop gain (ACL) yang lebih kecil dan stabil. Penggunaan umpan balik ini memberikan beberapa keuntungan.
1. Gain lebih stabil dan presisi.
2. Impedansi input meningkat.
3 Impedansi output menurun.
4. Respons frekuensi meningkat.
B. Gain–Bandwidth
Karena kompensasi internal, gain op-amp menurun dengan bertambahnya frekuensi.
Grafik gain vs. frekuensi (seperti gambar) menunjukkan AVD (gain dc) besar di frekuensi rendah. Saat frekuensi naik, gain turun hingga mencapai 1, yang disebut bandwidth unity-gain (B1 atau f1).
Cut-off frequency (fC) adalah titik di mana gain turun 3 dB (sekitar 0,707 AVD).Hubungan antara f1 dan fC adalah bagian dari karakteristik gain–bandwidth op-amp.
C. Slew Rate dan Frekuensi Maksimum
Slew rate (SR) menyatakan seberapa cepat tegangan output op-amp dapat berubah dalam waktu tertentu. Jika input berubah lebih cepat dari kemampuan SR, output akan mengalami distorsi atau kliping. Frekuensi maksimum kerja op-amp ditentukan oleh dua faktor: bandwidth (BW) dan slew rate (SR).
Untuk sinyal sinusoidal dengan bentuk umum:
Laju perubahan tegangan maksimumnya adalah
Agar output tidak mengalami distorsi, laju perubahan ini harus lebih kecil dari slew rate, sehingga berlaku:
Persamaan menjadi
5. Example [Kembali]
 |
| Example 1 |
 |
| Example 2 |
 |
| Example 3 |
6. Problem [Kembali]
1. Tentukan frekuensi maksimum, jika Vi = 50mV dan SR = 0.4 V/μs
Jawab :
7. Soal Latihan [Kembali]
1. Salah satu parameter frekuensi penting pada op-amp adalah Gain Bandwidth Product (GBW). Nilai GBW menyatakan
A. Perkalian antara frekuensi input dan output op-amp
B. Frekuensi di mana gain op-amp sama dengan 1
C. Perkalian antara penguatan tertutup dan bandwidth
D. Bandwidth maksimum dari sinyal input op-amp
Jawaban: C
Gain Bandwidth Product adalah hasil kali antara penguatan tertutup (closed-loop gain) dengan bandwidth-nya, yang nilainya konstan untuk op-amp tertentu.
2. Jika sebuah op-amp memiliki GBW sebesar 1 MHz, maka berapakah bandwidth jika penguatan tertutupnya adalah 10?
A. 10 MHz
B. 1 MHz
C. 100 kHz
D. 10 kHz
Jawaban: C
Bandwidth = GBW / Gain = 1 MHz / 10 = 100 kHz
3. Dua parameter spesifikasi berikut ini berkaitan langsung dengan respon frekuensi tinggi op-amp:
A. Slew Rate
B. Input Offset Voltage
C. Unity-Gain Bandwidth
D. Common Mode Rejection Ratio (CMRR)
Jawaban : A dan C
Slew Rate mempengaruhi performa op-amp saat menghadapi perubahan sinyal cepat.
Unity-Gain Bandwidth menunjukkan batas frekuensi maksimum saat gain = 1.
8. Percobaan [Kembali]
a. Prosedur
1). Buka aplikasi proteus
2). Pilih komponen yang akan digunakan dalam rangkaian
3). Susunlah komponen sesuai gambar
4). Setelah merangkai seluruh komponen, jalankan simulasi
5). Amatilah simulasi yang sedang berjalan
b. Rangkaian simulasi dan prinsip kerja
Rangkaian ini merupakan rangkaian penguat frekuensi tinggi terbatas dengan penguat inverting (inverting amplifier), pada rangkaian ini, sinyal masukan diberikan melalui resistor ke terminal inverting (-), sementara terminal non-inverting (+) dihubungkan ke ground, yang menciptakan titik virtual ground di input inverting. Sinyal output dikembalikan ke input inverting melalui resistor umpan balik , membentuk jalur umpan balik negatif. Rangkaian ini memperkuat sinyal input dan menghasilkan silnyal output yang berlawanan, saat input bernilai maksimum, sinyal output akan bernilai minimum (negatif), begitupun sebaliknya.
9. Download File [Kembali]
Download file rangkaian klik disini
Download Datasheet Op Amp 741 klik disini
Download Tambahan Datasheet op amp klik disini
Download Datasheet Resistor klik disini
Comments
Post a Comment