APLIKASI INVERTING AMPLIFIER
Dalam dunia
elektronika, penguatan sinyal merupakan aspek penting yang memungkinkan
sinyal-sinyal lemah dari berbagai sumber, seperti sensor, untuk diproses lebih
lanjut. Salah satu jenis penguat yang umum digunakan adalah inverting
amplifier. Rangkaian ini menggunakan op-amp (operational amplifier)
untuk membalik dan memperkuat sinyal input. Sinyal keluaran dari inverting
amplifier memiliki fasa yang berlawanan dengan sinyal masukannya dan besar
penguatannya ditentukan oleh rasio antara resistor feedback dan resistor input.
Sensor merupakan komponen yang digunakan untuk mengubah besaran fisik seperti suhu, cahaya, atau tekanan menjadi sinyal listrik yang dapat diolah oleh sistem elektronik. Namun, sinyal yang dihasilkan sensor umumnya beramplitudo rendah sehingga membutuhkan penguatan. Oleh karena itu, penggunaan rangkaian penguat seperti inverting amplifier sangat penting untuk meningkatkan kualitas sinyal dari sensor agar dapat digunakan dalam sistem monitoring atau kendali.
Dengan menggabungkan
sensor dan inverting amplifier, sistem dapat membaca dan memproses informasi
dari lingkungan dengan lebih akurat dan responsif. Pemahaman tentang cara kerja
dan desain rangkaian ini menjadi dasar penting dalam pengembangan berbagai aplikasi
elektronik, mulai dari alat ukur hingga sistem otomatisasi industri.
- Memahami prinsip kerja rangkaian inverting amplifier menggunakan op-amp (operational amplifier)
- Dapat memahami rangkaian Inverting Amplifier pada aplikasi Proteus
- Melatih kemampuan dalam merancang dan menguji rangkaian penguat sederhana
1. Op Amp
2. Resistor
3. Power Supply
4. Sensor Infrared
5. Sensor Magnetic
6. Sensor Touch
A. Op-Amp (Operational Amplifier)
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang
biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak
digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video,
pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan
berbagai macam rangkaian analog lainnya. Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki
karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu
memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama
op-amp ideal, yaitu;
1. Gain sangat besar
(AOL >>).
Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada
atau RF = tak terhingga.
2. Impedansi input
sangat besar (Zi >>).
Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke
rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat
dikuatkan.
3. Impedansi output
sangat kecil (Zo <<).
Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.
Adapun simbol
op-amp adalah seperti pada gambar 64
dimana,
V1 adalah tegangan
masukan dari kaki non inverting
V2 adalah tegangan
masukan dari kaki inverting
Vo adalah tegangan keluaran
sehingga
Adapun tegangan
output maksimum yang dapat dihasilkan adalah :
Tegangan output
maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan
sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar
65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian
op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan
tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama
input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang
artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa
dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 1 yaitu saat input Vi
bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan
sebaliknya
- Inverting
Amplifier
Rangkaian inverting amplifier adalah
seperti gambar 113 dimana sesuai dengan namanya yaitu dengan input dimasukkan
ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa
sebesar 180 derajat
Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka
rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 114. Dalam
analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga tegangan
differensial (selisih tegangan di kaki non inverting terhadap tegangan di kaki
inverting) Ed = 0, artinya VA (tegangan di titik A) = 0 sehingga arus yang
melewati Ri sama dengan arus yang melewati Rf karena arus yang masuk ke kaki
inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya
sangat besar. Adapun rangkaian pengganti untuk menghitung arus I adalah seperti
gambar 9
![]() |
| Gambar 9 |
Dari rangkaian gambar 10 dengan Ed = 0 maka VA = 0 sehingga rangkaian dapat disederhanakan menjadi seperti gambar 11 untuk mencari arus
Dengan
I=V/R maka dapat dicari ACL untuk gambar 11
Bentuk gelombang
tegangan output VO adalah seperti pada gambar 12 dan karakteristik I-O seperti
pada gambar 13
![]() |
| Gambar 12. Tegangan Output (Vo) |
![]() |
| Gambar 13. Karakteristik I-O |
- Komparator
Setelah dikuatkan
oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga
mengahasilkan output.
B. Ground
Berfungsi sebagai
penahan arus. Pada ilmu listrik satu fasa, kita sering mendengar istilah
kabel fasa, netral, dan ground. Untuk kabel fasa sudah jelas yaitu kabel yang
mengandung tegangan. Ciri utama dari kabel fasa adalah bisa ditestpen akan
menyala. Sedangkan untuk kabel neutral dan ground masih banyak orang bingung
sehingga mengganggap sama antara netral dan ground. Untuk itu pada artikel ini
akan dibahas apa perbedaan antara kabel netral dan ground.
Kabel netral adalah
kabel bermuatan listrik rendah(mendekati nol) dan dipakai sebagai acuan.
Seperti kita ketahui, agar terjadi aliran arus listrik maka harus ada beda
potensial. Untuk itu, apabila kita hanya menggunakan kabel fasa masuk dalam
komponen listrik, misalnya lampu, maka lampu tidak akan menyala. Apabila kita
tambahkan kabel netral maka akan terjadi beda potensial antara kabel fasa dan
netral yang melewati lampu tadi sehingga lampu menyala. Ciri dari kabel ini
adalah apabila ditestpen maka testpen tidak menyala.
Kabel ground
berfungsi sebagai proteksi apabila terjadi kebocoran arus. Kebocoran arus
adalah apabila isolasi kabel atau perangkat elektronik rusak, maka arus listrik
bisa mengalir di konduktor yang bersentuhan dengannya. Misal ada kabel kulkas
yang mengelupas, akan berbahaya jika kabel yang terkelupas ini menempel di body
kulkas yang terbuat dari besi/alumunium karena menyebabkan body kulkas memiliki
arus listrik dan bisa menimbulkan sengatan listrik apabila terpegang. Sesuai
namanya, kabel ground adalah kabel yang terhubung ke tanah/bumi yang akan
membuang arus bocor tadi ke tanah. Karena berfungsi sebagai proteksi, arus
listrik tetap bisa mengalir hanya dengan kabel fasa dan netral.
C. Resistor
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
1. Sensor infrared
Sensor Infrared
adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra
merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai
pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor,
fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah
yang dikirimkan oleh pemancar.
Prinsip kerja sensor infrared
Grafik respon sensor infrared
Grafik menunjukkan
hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang
antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor
mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi
resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu
mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas
cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah
resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi
sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang
lebih tinggi dari IR
2. Sensor Sentuh (Touch Sensor)
Berdasarkan
fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor
Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja
dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur
tekanan yang diberikan pada permukaannya.
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada
saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah
digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif.
Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini
karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.
Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk
merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat
konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya.
Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium
Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan
hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus
yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik
pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca
pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan
bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini
apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari
tangan dan layar sentuh tersebut.
Sensor sentuh resistif terdiri dari
dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil.
Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya
terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang
merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan
sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik
dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film
lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu
layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses
selanjutnya.
3. Sensor Magnetic
Sensor magnetic reed switch adalah perangkat elektronik yang menggunakan medan magnet untuk mengoperasikan sakelar di dalamnya. Sensor ini terdiri dari dua bilah logam feromagnetik yang terletak di dalam kapsul kaca hampa udara atau berisi gas inert. Dalam kondisi normal, bilah logam tersebut terpisah sehingga sirkuit listrik terbuka dan tidak ada aliran listrik. Ketika medan magnet didekatkan, bilah logam menjadi magnetik dan saling tertarik hingga bersentuhan, menutup sirkuit dan memungkinkan aliran listrik. Sensor magnetic reed switch banyak digunakan dalam aplikasi keamanan, otomasi industri, perangkat elektronik konsumen, dan transportasi karena kesederhanaan, keandalan, dan efisiensi energinya.
D. Osciloscope
Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.
Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop
- Tombol Power ON/OFFTombol Power ON/OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
- Lampu IndikatorLampu Indikator berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
- ROTATIONRotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
- INTENSITYIntensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
- FOCUSFocus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
- CALCAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.
- POSITIONPosistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
- INV (INVERT)Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
- Sakelar VOLT/DIVSakelar yang digunakan untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.
- VARIABLEFungsi Variable pada Osiloskop adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.
- AC – DCPilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.
- GNDJika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
- VERTICAL INPUT CH-1Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
- VERTICAL INPUT CH-2Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
- Sakelar MODESakelar MODE pada umumnya terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD.CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).CH2 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2).DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.
- x10 MAGUntuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
- POSITIONUntuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
- XYPada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
- Sakelar TIME/DIVSakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
- Tombol CAL (TIME/DIV)ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
- VARIABLEFungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
- GNDGND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
- Tombol CHOP dan ALTCHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2.ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian.
- HOLD OFFHOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
- LEVELLEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
- Tombol
NORM dan AUTO
- Tombol
LOCK
- Sakelar COUPLINGMenunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
- Sakelar SOURCEPenyesuai pemilihan sinyal.
- TRIGGER
ALT
- SLOPE
- EXTTrigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.
PROSEDUR
- Siapkan segala komponen yang di butuhkan untuk membuat rangkaian inverting Amplifier
- Susun rangkaian sesuai panduan
- Sambungkan semua komponen untuk membentuk suatu rangkaian yang sesuai membentuk rangkaian inverting amplifier
- Mulai simulasi rangkaian
- Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.
- Prinsip Kerja dan Bentuk Rangkaian Aplikasi Inverting Amplifier Metal Detector
Download Rangkaian Aplikasi Inverting Amplifier (disini)
Download Datasheet Op-Amp 741 (disini)
Download Datasheet Resistor (disini)
Download Datasheet Dioda (disini)
Download Datasheet Relay (disini)
Download Datasheet Transistor (disini)
Download Datasheet Touch Sensor (disini)
Download Datasheet Sensor Magnet (disini)
Download Datasheet Buzzer (disini)


.png)
.png)
.png)

.png)
1.png)
.png)
2.png)
1.png)
2.png)
.png)
.png)
.png)














Comments
Post a Comment