Lampiran A. Praktikum Current Feedback OP-AMP. Percobaan I Karakteristik Op-Amp CFA(R in,vo max. Slew rate)

Transkripsi

1 Lampiran A Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan I Karakteristik Op-Amp CFA(R in,vo max. Slew rate) Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Menganalisa dan mempelajari karakteristik dari op-amp current feedback meliputi transimpedans (Z) hambatan masukan (R in ) untuk kaki inverting dan non-inverting, nilai keluaran maksimum (Vomax), dan Slew rate (SR), sehingga dapat mengetahui cara kerja dan kelebihan dari dari op-amp current feedback ini. B. DASAR TEORI Pada percobaan ini akan dilakukan pengukuran terhadap karakteristik op-amp diantaranya R in, Vomax, dan Slew rate. Untuk hambatan masukan akan terjadi perbedaan antara hambatan masukan pada kaki inverting dan non-inverting. Pada kaki non-inverting nilai hambatan masukan besar karena merupakan hambatan dari input buffer sedangkan pada kaki inverting nilai hambatan dalamnya kecil dimana nilai hambatan dalam yang terukur adalah nilai dari Z B. Gambar. Untai internal CFA Untuk Vo max nilainya akan tergantung pada nilai V cc dan V ee jika nilai output melebihi nilai dari V cc dan V ee maka akan terjadi cliping. Hal ini hampir sama dengan op-amp voltage feedback pada biasanya. Jika op-amp yang digunakan adalah op-amp reel to reel maka Vo max -nya dapat persis mencapai tegangan catu. Slew rate adalah laju perubahan tegangan keluaran terhadap waktu baik saat pulsa naik maupun turun (saat terjadi perubahan input). Secara ideal nilai slew rate yang baik pada sebuah Op-amp adalah tak ber-hingga, artinya ketika terjadi perubahan tegangan input, tegangan outputnya langsung berubah sesuai dengan nilai penguatan dalam waktu 0 detik, namun tidak pada kenyataannya. Nilai Slew rate pada op-amp current feedback umumnya lebih baik dari op-amp voltage feedback. 04

2 transimpedansi pada CFA memiliki kesamaan fungsi sebagai bati pada VFA, dimana transimpedansi menjadi parameter yang berpengaruh pada performa CFA. Biasanya nilai transimpedansi sangat tinggi berkisar pada jangka M. Transimpedansi berpengaruh pada penguatanyang dihasilkan oleh op-amp current feedback, misalnya aplikasi op-amp current feedback sebagai penguat membalik dan penguat tidak membalik yang ditunjukan pada persamaan dibawah ini:. Penguatan pada penguat non inverting = + + = Penguatan pada penguat inverting = + Karena nilai transimpedansi berkisar pada M, nilai ini dapat diabaikan apabila nilai Z F atau impedansi umpan balik nilainya jauh lebih kecil dari transimpedansi (Z). C. LANGKAH PRAKTIKUM. Pengukuran Hambatan Masukan Kaki Inverting dan Non-inverting Opamp (R in ) Langkah percobaan : a. Ukur amplitude tegangan kaki non-inverting ( V + ) / pada titik A pada untai gambar a dengan menggunakan osiloskop. Lakukan pada 0 frekuensi yang berbeda. b. Ukur amplitude tegangan kaki inverting ( V - ) / pada titik B pada untai gambar b dengan menggunakan osiloskop. Laporan: - Berdasarkan nilai tegangan tersebut carilah R in pada kaki-kaki masukan opamp. Jelaskan. 05

3 2. Pengukuran Nilai Transimpedansi Langkah percobaan: a. Susun rangkaian seperti diatas, kemudian catat Vo b. Ubah nilai R dan R2 menjadi 0k, 00k, 200k catat nilai Vo, jika terjadi penurunan nilai penguatan dari 2kali, cari nilai transimpedansi. c. ubah2 nilai Frekuensinya sebanyak 0 kali untuk setiap nilai R dan R2 yang digunakan, kemudian perhitungkan nilai transimpedansi dari nilai tegangan keluaran yang didapatkan dari percobaan Laporan: hitung nilai transimpedansi pada percobaan diatas, apakah frekuensi mempengaruhi nilai transimpedansi? 3. Pengukuran Tegangan Keluaran Maksimum (Vo max ) a. Dengan Vi = Vpp, khz, ukur amplitude Vo dengan osiloskop. b. Naikkan amplitude Vi sampai Vo mulai cacat (terjadi clipping), catat amplitude Vi dan Vo tersebut sebagai Vi max dan Vo max. c. Ulangi langkah a dan b, untuk untai penguat non-inverting di bawah ini. 06

4 Laporan: - Apakah Vi max dan Vo max nilainya sama untuk kedua untai tersebut? Jelaskan. 4. Pengukuran Slew rate op-amp Current feedback (SR) Langkah percobaan : a. Pasang Vi gelombang kotak Vpp, KHz, lalu amati Vo dengan osciloscope, catat slew rate (SR) opamp yaitu laju perubahan Vo (SR = Vo/ t) baik pada saat pulsa naik maupun turun. Laporan: - Buat kesimpulan mengenai nilai slew rate opamp current feedback dan bandingkan dengan datasheet. Lampiran B Praktikum Current Feedback OP-AMP 07

5 Percobaan II Karakteristik rangkaian dasar Op-Amp CFA(penguat membalik, penguat tak membalik, dan penguat penjumlah) Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Mempelajari aplikasi op-amp current feedback sebagai rangkaian dasar penguat, yaitu penguat membalik, penguat tak membalik dan penguat penjumlah B. DASAR TEORI Untuk rangkaian penguat tak membalik atau penguat non inverting betuk rangkaiannya sama seperti penguat non-inverting pada umumnya dimana pada rangkaian ini terdapat feedback negatif dan input tegangan diberikan pada kaki noninverting op-amp current feedback, namun persamaan yang berlaku berbeda dengan op-amp voltage feedback. Dengan mengacu pada block diagram CFA pada gambar Gambar. Untai internal Penguat non-inverting dengan CFA Persamaan-persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut : = (.) = (.2) = (.3) Sehingga, = karena nilai Z B yang sangat kecil maka persamaan tersebut dapat disederhanakan menjadi, = = Karena nilai transimpedansi yang sangat beser (Z) maka pada perhitungan dapat dihilangkan sehingga rumus akhirnya adalah 08

6 = + Rangkaian penguat membalik pada op-amp current feedback juga sama seperti membuat penguat membalik deng op-amp voltage feedback, hanya saja persamaan yang berlaku pada penguat membalik menggunakan CFA ini yang berbeda. Gambar 2. Untai internal Penguat membalik dengan CFA Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut: + = (2-) = (2-2) = (2-3) Sehingga didapatkan, = Karena nilai sederhanakan menjadi: sangat kecil maka persamaan diatas dapat di = + Karena nilai transimpedansi Z yang sangat besar sehingga dapat diabaikan dan persamaannya menjadi = [2] Penggunaan nilai pada current feedback op-amp perlu diperhatikan nilainya karna dapat berpengaruh pada nilai penguatannya, hal ini disebabkan oleh adanya transimpedansi pada current feedback op-amp Untuk penguat penjumlah rangkaiannya pun sama seperti penguat penjumlah dengan menggunakan voltage feedback op-amp, persamaan yang berlaku pada penguat penjumlah dengan menggunakan current feedback op-amp adalah sebagai berikut 09

7 Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut (dengan asumsi 2 buat inputan): + + = (3-) = (3-2) = (3-3) Karena nilai Z G =Z G2 maka didapatkan nilai Karena nilai sederhanakan menjadi: ( ) + = ( + ) + ( ) + sangat kecil maka persamaan diatas dapat di = ( + ) + Karena nilai transimpedansi Z yang sangat besar sehingga dapat diabaikan dan persamaannya menjadi = ( + ) C. LANGKAH PRAKTIKUM. Penguat tidak membalik dengan CFA (non inverting) 0

8 A. Pasang untai seperti pada gambar diatas, atur masukan (Vpp), KHz B. Gambar Vo dan Vin dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya C. Ubah R=0K,R2=20K, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya D. Ubah R=00K,R2=200K, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya E. Ubah R=500K,R2=M, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya Laporan: - turunkan rumus AV=VO/Vin pada untai penguat tak membalik diatas, kemudian analisis hasil praktikum - apakah op-amp dapat berkerja dengan baik ketika nilai resistor diperbesar? Jelaskan - perkirakan nilai Z (Transimpedansi) - buat kesimpulan mengenai respon frekuensi terhadap perubahan resistor umpan balik dan grafikan hasil Praktikum pada kertas semi-log 2. Penguat membalik dengan CFA (inverting) A. Pasang untai seperti pada gambar diatas, atur masukan (Vpp), KHz

9 B. Gambar Vo dan Vin dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya C. Ubah R=0K,R2=20K, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya D. Ubah R=00K,R2=200K, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya E. Ubah R=500K,R2=M, gambar Vo dan Vi dalam satu sumbu waktu, ubah- ubah nilai frekuensi masukan dan catat nilai penguatan tiap perubahan frekuensi untuk melihat respon frekuensinya Laporan: - turunkan rumus AV=VO/Vin pada untai penguat membalik diatas, kemudian analisis hasil praktikum - apakah op-amp dapat berkerja dengan baik ketika nilai resistor diperbesar? Jelaskan - perkirakan nilai Z (Transimpedansi) - buat kesimpulan mengenai respon frekuensi terhadap perubahan resistor umpan balik dan grafikan hasil Praktikum pada kertas semi-log 3. penguat penjumlah dengan CFA (summing op-amp) A. pasang untai seperti diatas dengan masukan kotak 2Vpp KHz, kemudian catat nilai Vo B. ganti nilai R3 dengan 2k,catat nilai Vo C. ganti nilai R,R2 dan R3 dengan 00K, catat nilai Vo D. ganti nilai R,R2 dengan 00k dan R3 dengan nilai 200K,Catat nilai Vo Laporan: - apakah op-amp CFA dapat berkerja sebagai penguat penjumlah? Jelaskan 2

10 - turunkan rumus AV=VO/Vin pada untai penguat membalik diatas, kemudian analisis hasil praktikum - perkiraan nilai transimpedansi Lampiran C 3

11 Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan III Pembatasan Lebar Pita pada Op-amp CFA Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Menganalisa kemampuan Current feedback op-amp dalam menghasilkan lebarpita, terhadap perubahan hambatan umpan balik dan nilai Vcc/Vee. B. DASAR TEORI Lebar pita dari op-amp adalah nilai frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan keluaran maksimum, pada saat amplitudo tegangan masukan konstan. Dengan mengetahui nilai bandwidth dapat pula dicari nilai GBP( Gain Bandwidth Product) yaitu nilai perkalian antara penguatan op-amp dengan bandwidth. Op-amp current feedback ini memiliki nilai bandwidth yang tinggi sehingga dapat bekerja pada frekuensi tinggi. Meskipun op-amp current feedback dapat bekerja pada frekuensi yang tinggi nilai bandwidth sangat tergantung pada penggunaan resistor umpan balik, sehingga penentuan nilai resistor umpan balik ini perlu diperhatikan, Dimana semakin besar nilai resistor umpan balik nilai bandwidth-nya semakin kecil. nilai Vcc dan Vee juga berpengaruh pada nilai lebar pita, dimana semakin besar Vcc/Vee semakin besar nilai bandwidth. Hal ini ditunjukan oleh beberapa grafik pada datasheet Lt227 dibawah ini Gambar. Grafik bandwidth Vs tegangan supply Grafik diatas menunjukan hal hali yang berpengaruh pada nilai bandwidth pada current feedback op-amp, terlihat bahwa semakin besar penggunaan Rf(resistor umpan balik) nilai bandwidthnya semakin kecil. C. Langkah praktikum 4

12 Langkah percobaan : a. Ubah-ubah frekuensi dengan tetap mempertahankan Vi = Vpp, catat nilai BW yaitu nilai frekuensi saat Vo = 0,707 Vomax b. Ubah nilai Vcc dan Vee menjadi 7V dan -7V, dengan nilai Rf dan Rg yang sama catat nilai Bw c. Ubah nilai Rf= 2K dan Rg= 200, Vcc menjadi 5V dan vee menjadi -5V, kemudian catat nilai Bw d. Ubah nilai Rf= 2K dan Rg= 200, Vcc menjadi 7V dan vee menjadi -7V, kemudian catat nilai Bw e. Ubah nilai Rf= 0K dan Rg= K, Vcc menjadi 5V dan vee menjadi -5V, kemudian catat nilai BW laporan: - Hitung nilai GBP tiap percobaan - buat kesimpulan mengenai nilai bandwidth terhadap perubahan nilai Vcc dan Vee serta perubahan nilai Rf dengan penguatan yang sama Lampiran D 5

13 Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan 4 Integrator dan Diferensiator Berbasis Op-amp CFA Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Mempelajari dan menganalisa cara kerja dari salah satu aplikasi op-amp current feedback yaitu sebagai rangkaian integrator dan diferensiator B. DASAR TEORI Sama seperti voltage feedback op-amp, current feedback op-amp dapat bekerja sebagai rangkaian integrator dan diferensiator. Dimana sesuai dengan nama rangkaiannya rangkaian integrator bekerja dengan meng-integralkan sinyal masukan, sedangkan rangkaian diferensiator bekerja dengan menurunkan (operasi diferensial) sinyal masukan Berikut rangkaian dasar dan persamaan yang berlaku pada rangkaian integrator Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut: ( ) = = ( ) = Sehingga, = ( ) Berikut rangkaian dan persamaan yang berlaku pada diferensiator Persamaan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah sebagai berikut: 6

14 ( ) = = ( ) Sehingga, = C. LANGKAH PRAKTIKUM. Integrator berbasis CFA a. Susun rangkaian seperti diatas, kemudian gambarkan Vo dan VI dalam sumbu b. Ubah nilai R dan C menjadi k dan 00pF, frekuensi masukan menjadi sinus MHz, gambarkan Vo dan Vi dalam sumbu. c. Ubah nilai R dan C menjadi 00 dan 00pF, frekuensi masukan menjadi sinus 5MHz, gambarkan Vo dan Vi dalam sumbu. 2. Diferensiator berbasis CFA a. Susun rangkaian seperti diatas, kemudian gambarkan Vo dan VI dalam sumbu b. Ubah nilai R dan C menjadi k dan nf, frekuensi masukan menjadi sinus MHz, gambarkan Vo dan Vi dalam sumbu. c. Ubah nilai R dan C menjadi k dan 00pF, frekuensi masukan menjadi sinus 5MHz, gambarkan Vo dan Vi dalam sumbu. Laporan: 7

15 - Lakukan perhitungan secara matematis pada setiap percobaan kemudian bandingkan dengan hasil praktikum - Analisa fungsi dari pemasangan R2. Lampiran E Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan V Stabilitas dan kompensasi pada Op-amp CFA Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Menganalisa dan mempelajari salah satu karakteristik dari op-amp CFA yaitu kestabilan pada op-amp current feedback. B. DASAR TEORI 8

16 Persamaan yang berlaku pada aplikasi current feedback op-amp sebagai penguat membalik maupun tak membalik seperti yang dijelaskan pada topik kedua merupakan sebuah persamaan orde satu, yang idealnya dapat menghasilkan suatu system yang stabil. Namun pada percobaan ternyata ditemukan ketidakstabilan nilai penguatan. Ketika dilakukan sebuah percobaan penguat tak membalik dengan mengubah2 frekuensi masukan, pada frekuensi masukan yang tinggi nilai penguatan sempat meningkat dari hasil yang diinginkan misalnya pada percobaan dibawah ini: Frek (Hz) k 0k 00k 500k M 5M 0M 20M 30M 40M 50M 60M Av , 3,3 3,3 3,2 3 2,9 2,5 Av(dB) Dilihat dari tabel hasil praktikum nilai penguatan yang diperoleh sempat meningkat sebelum akirnya turun karena respon frekuensi dari op-amp itu sendiri. Peristiwa ketidakstabilan seperti ini hanya terdapat pada system orde 2, sehingga untuk mencari persamaan system orde 2 yang berlaku pada op-amp current feedback ini rangkaian penguat non-inverting diatas dianalogikan sebagai sebuah rangkaian R L C yang di seri. Berikut gambar rangkaian serta persamaan yang berlaku: = + + = ( ) + + 9

17 Pada percobaan, rangkaian penguat non inverting diberi input sinyal kotak dan diatur agar keluarannya menyerupai keluaran rangkaian RLC dalam kondisi Underdamped, sehingga diperoleh nilai maximum overshoot (Mp), peak time (tp), dan, TD, seperti contoh sinyal keluaran dibawah ini: Dimana persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut: = = maximum overshoot = =waktu puncak = = damping ratio = = =frekuensi alamiah teredam = = damping factor = = frekuensi alamiah tak teredam Dengan syarat kondisi underdamped nilai α < C. LANGKAH PRAKTIKUM. Mencari kestabilan op-amp current feedback 20

18 a. Susun rangkaian seperti diatas dengan input kotak 5Vpp frekuensi khz. Atur tombol time/div, Volt/div, dan probe menjadi 0kali. Agar didapatkan tampilan Vin dan Vout seperti pada gambar dibawah b. Kemudian ukur nilai Mp (dalam %),TD dan tp seperti pada gambar dibawah ini c. Ubah nilai R dan R2 menjadi 0K, kemudian ulangin langkah a dan b d. Ubah nilai R dan R2 menjadi 5K, kemudian ulangin langkah a dan b e. Ubah nilai R dan R2 menjadi 500, kemudian ulangin langkah a dan b Laporan: - carilah persamaan orde 2 dari hasil yang didapat dari percobaan b - dengan hasil nilai R L C simulasikan pada circuit maker dan bandingkan sinyal keluaran yang dihasilkan dengan hasil percobaan - apa pengaruh dari pergantian nilai resistor umpan balik 2

19 Lampiran F Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan VI Penguat selisih dan penguat instrumentasi berbasis op-amp CFA Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Mempelajari penggunaan atau aplikasi op-amp current feedback sebagai penguat selisih dan penguat instrumentasi B. DASAR TEORI Sama seperti pada op-amp voltage feedback, op-amp current feedback juga dapat bekerja sebagai penguat selisih atau yang biasa dikenal dengan differential amplifier. 22

20 Prinsip kerja dari penguat selisih adalah memperkuat selisih tegangan antara input pada kaki inverting dengan input pada kaki non-inverting Rangkaiannya pun sama dengan penguat selisih pada umumnya yaitu sebagai berikut Gambar. Penguat selisih Dengan menggunakan prinsip superposisi persamaan yang berlaku pada aplikasi CFA sebagai penguat selisih adalah sebagai berikut: - Diasumsikan V2=0 maka rangkaian berlaku sebagai penguat inverting () = Diasumsikan V=0 maka rangkaian berlaku sebagai penguat non-inverting (2) = Sehingga = = () + (2) Karena nilai transimpedansi (Z) yang besar maka 2 = Karena nilai R=R3 dan R2=R4 maka = 2 2 C. LANGKAH PRAKTIKUM. Penguat Selisih 23

21 a. susun untai seperti pada gambar diatas, V berupa tegangan sinusoida Vpp, Khz. Atur potensio agar tegangan di vi2= 0,5vpp gambarkan vi,vi2 dan vo dalam satu sumbu. Berikan nilai-nilai penting misalnya amplitude pada gambar tersebut b. ubah R dan R3 menjadi 00, kemudian gambarkan vi,vi2 dan vo dalam sumbu c. ubah R dan R3 menjadi 0K, R2 dan R4 menjadi 00K, kemudian gambarkan vi,vi2 dan vo dalam sumbu Laporan: Turunkan rumus = /( 2 ), bandingkan hasil perhitungan dengan percobaan 2. Penguat Instrumentasi 24

22 a. susun untai seperti pada gambar diatas, V berupa tegangan sinusoida Vpp, Khz. Atur potensio agar tegangan di vi2= 0,5vpp gambarkan vi,vi2 dan vo dalam satu sumbu. Berikan nilai-nilai penting misalnya amplitude pada gambar tersebut laporan: Turunkan rumus = /( 2 ), bandingkan hasil perhitungan dengan percobaan Lampiran G Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan VII Tapis-Tapis Aktif Berbasis Op-amp CFA Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Menganalisa dan mempelajari aplikasi current feedback op-amp sebagai suatu rangkaian tapis aktif (active filter) diantaranya yaitu lowpass filter dan High pass filter. B. DASAR TEORI Pada percobaan VII ini akan dipelajari beberapa jenis tapis aktif dengan menggunakan current feedback op-amp, jenis tapis aktif tersebut diantaranya adalah Lowpass filter dan highpass filter 25

23 Low pass fiter atau tapis lolos bawah adalah filter yang meloloskan frekuensi masukan yang nilai frekuensinya lebih kecil dari frekuensi cut-off, jika frekuensi masukannya lebih besar dari frekuensi cut-off maka amplitude sinyal akan mengecil, idealnya pada hal ini sinyal masukan sama sekali tidak diloloskan. Berikut gambar rangkaian dan respon frekuensi low pass filter Gambar rangkaian diaatas merupakan rangkaian lowpass filter orde dengan persamaan sebagai berikut = + 2 ( + ) = = c Dimana, c = 2πf c = High pass filter atau tapis lolos atas adalah sebuah rangkaian tapis yang meloloskan sinyal inputan yang frekuensinya lebih tinggi daripada frekuensi penggal, dan akan melemahkan sinyal masukan yang frekuensinya lebih kecil dari frekuensi penggal. Berikut gambar rangkaian high pass filter dan respon frekuensinya 26

24 Gambar rangkaian diatas merupakan rangkaian highpass filter orde dengan persamaan sebagai berikut = + 2 ( + ) = = c Dimana, c = 2πf c = Semakin tinggi orde tapis yang digunakan, maka hasil filter yang didapatkan semakin mendekati dengan sifat idealnya, artinya ketika frekuensi masukan sesuai dengan frekuensi penggal (f c ) amplitudo keluarannya nol. Hal ini berlaku juga untuk highpass filter. Berikut contoh respon frekuensi tiap orde tapis pada low pass filter dengan metode butterworth filter. Untuk mencari transfer fungsi yang berlaku pada tapis orde dua, digunakan metode voltage controlled voltage source (VCVS) atau metode sallen key sebagai berikut: 27

25 Gambar diatas merupakan rangkaian tapis orde dua dimana nilai Z sampai Z4 bisa berupa resistor maupun kapasitor tergantung dari rangkaian yang ingin dibuat, apakah berupa lowpass filter atau Highpass filter. Dengan menggunakan hokum kirchoff didapatkan persamaan sebagai berikut + = = 0 Karena, =,dimana K adalah nilai penguatan op-amp maka persamaan menjadi: + ( + ) = 0 = + ( + ) + + = + ( + ) + ( + ) + + = = ( ) ( + ) Dengan memanfaatkan persamaan diatas maka transferr fungsi untuk lowpass filter maupun highpass filter dapat ditemukan dengan mensubtitusi masing2 nilai dari Z sampai Z 4 yaitu sebagai berikut: Untuk Low Pass Filter 28

26 Dengan mensubtitusi Z =R, Z 2 =R 2, Z 3 =/sc 3, dan Z 4 =/sc 4, maka transfer fungsi untuk Lowpass Filter adalah ( ) = + ( + ) + ( ) + = + + Untuk Highpass filter Dengan cara yang sama yaitu mengsubtitusi nilai Z =/sc, Z 2 =/sc 2, Z 3 =R 3, dan Z 4 =R 4 didapatkan H(s) sebagai berikut ( ) = ( ) + = + + C. Langkah Praktikum. Lowpass Filter orde 29

27 I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada Vpp selama percobaan II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat nilai Vo pada sedikitnya 0 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan karakteristik sebuah LPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut III. Catat juga nilai Frekuensi penggal dan nilai Vo maksimum IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 00K, kemudian lakukan langkah II dan III 2. Highpass Filter orde I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada Vpp selama percobaan II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat nilai Vo pada sedikitnya 0 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan karakteristik sebuah HPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut III. Catat juga nilai Frekuensi penggal dan nilai Vo maksimum IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 00K, kemudian lakukan langkah II dan III 3. Lowpass Filter orde 2 I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada Vpp selama percobaan 30

28 II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat nilai Vo pada sedikitnya 0 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan karakteristik sebuah LPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut III. Catat juga nilai Frekuensi penggal dan nilai Vo maksimum IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 00K, kemudian lakukan langkah II dan III 4. Highpass Filter orde 2 I. Susun untai sepeti gambar diatas, pertahankan Vin tetap pada Vpp selama percobaan II. Ubah-ubah frekuensi sambil amati perubahan Vo pada osiloskop, Catat nilai Vo pada sedikitnya 0 frekuensi yang berbeda sehingga menunjukan karakteristik sebuah HPF. Tabelkan nilai-nilai Vout dan Frekuensi tersebut III. Catat juga nilai Frekuensi penggal dan nilai Vo maksimum IV. Ubah nilai Ra dan Rb menjadi 00K, kemudian lakukan langkah II dan III 3

29 Lampiran H Praktikum Current Feedback OP-AMP Percobaan VII Penguat Photocurrent berbasisi op-amp CFA Waktu : 3 jam (praktikum dan pembuatan laporan) dipersiapkan oleh: Reinhard A. TUJUAN Mempelajari dan menganalisa cara kerja dari salah satu aplikasi op-amp Current Feedback sebagai sebuah penguat photocurrent B. DASAR TEORI Penguat photocurrent yang dipelajari pada percobaan kali ini memanfaatkan photodioda sebagai komponen utamanya, dimana photodiode merupakan salah satu komponen yang peka terhadap cahaya, resistansi pada photodiode akan berubah-ubah apabila intensitas cahaya yang diberikan pada photodiode berubah-ubah. Pada keaadaan gelap atau tidak ada cahaya yang masuk ke photodiode nilai resistansinya akan sangat besar sehingga tidak ada arus yang mengalir, sebaliknya semakin besar 32

30 cahaya yang jatuh pada photodiode nilai resistansinya semakin kecil dan arus yang mengalir semakin besar. Berikut symbol photodiode: Dengan memanfaatkan sifat dan carakerja dari photodiode tersebut dibuat sebuah rangkaian penguat yang memanfaatkan arus keluaran dari photodiode untuk dikonversi menjadi tegangan. Rangkaian ini dikenal dengan penguat photocurrent atau penguat transimpedansi. Berikut gambar rangkaiannya: Rangkaian diatas memanfaatkan arus listrik yang dikeluarkan oleh photodiode sebagai masukan (IP), untuk kemudian diubah menjadi tegangan. sehingga nilai penguatan yang berlaku pada rangkaian diatas adalah = Sedangkan nilai Vout adalah = ( ) = +,sehingga nilaii A adalah = + Dipasangnya capasitor C f pada rangkaian membuat rangkaian menjadi sebuah Low pass filter, hal ini untuk menjaga dari terjadinya noise pada tegangan keluaran, sehingga nilai capasitor C f dipilih nilai yang kecil agar op-amp CFA dapat bekerja pada frekuensi yang tinggi. C. Langkah Praktikum 33

31 . Susun rangkaian seperti diatas, atur jarak antara led dengan photodiode agar memiliki signal keluaran dengan bentuk sinus sempurna dan amplitude terbesar, atur juga nilai offset dan amplitude tegangan masukan jika diperlukan, catat dan gambarkan sinyal Vout 2. Jika sudah mendapatkan signal keluaran yang sempurna, ubah2 frekuensi masukan sampai Vout mengalami penurunan amplitudo dan catat nilai Vout 3. Ganti nilai capasitor CF menjadi 50pF dan ulangi langkah dan 2 Laporan: - Analisalah cara kerja dari rangkaian diatas - Apakah perubahan nilai Cf berpengaruh pada hasil percobaan? Jelaskan. 34