Aplikasi Rangkaian dengan Opamp Pengantar Analisis Rangkaian Tujuan

Aplikasi Rangkaian dengan Opamp Pengantar Analisis Rangkaian

Tujuan Pembelajaran Mengenal beberapa aplikasi rangkaian yang menggunakan penguat operasional Merancang fungsi sederhana dengan menggunakan rangkaian penguat operasional

Konversi Data Digital ke Sinyal Analog Data digital dinyatakan dengan bilangan biner. Format data digital 4 bit B 3 B 2 B 1 B 0 dimana B 3 adalah bilangan paling penting Dalam bilangan desimal 23 B 3+22 B 2+21 B 1+20 B 0 Contoh 4 bit biner “ 1001” dalam desimal 9. Setiap bit dalam data digital dinyatakan dengan tegangan tertentu, misalnya 0 V untuk “ 0” atau FALSE dan 5 V untuk “ 1” atau TRUE Konversi bilangan biner ke sinyal analog menggunakan konverter digital ke analog (Digital to Analog Converter, DAC), salah satunya dengan memanfaatkan penguat penjumlah

Konverter Digital ke Analog Bobot bilangan biner 20=1, 21=2, 22=4, dan 23=8 ditentukan resistansi inputnya Resistansi input R/1 memberi bobot Rf/R Resistansi input R/2 memberi bobot 2 Rf/R Resistansi input R/4 memberi bobot 4 Rf/R Resistansi input R/8 memberi bobot 8 Rf/R

Konverter Digital ke Analog Magnituda sinyal analog ditentukan resistansi feedback Rf Misal “ 0”=0 V dan “ 1”=5 V dan nilai analog terbesar -15 V untuk “ 1111” (desimal 15), maka Nilai output negatif karena penguat penjumlah bersifat inverting

Konverter Digital ke Analog Tabel Konversi B 3 B 2 B 1 B 0 Contoh desimal 5 1 B 3 biner B 2 B 1 B 0 Tegangan [V] vo [V] 0 0 0 1 0 0 0 5 -1 0 0 0 5 0 -2 0 0 1 1 0 0 5 5 -3 0 1 0 0 0 5 0 0 -4 0 1 0 5 -5 0 1 1 0 0 5 5 0 -6 0 1 1 1 0 5 5 5 -7 5 V 5 V 0 V 0 V 0 V -5 V 1 V

Konverter Digital ke Analog Tabel Konversi B 3 B 2 B 1 B 0 B 3 biner B 2 B 1 B 0 Tegangan [V] vo [V] 1 0 0 0 5 0 0 0 -8 1 0 0 1 5 0 0 5 -9 1 0 5 0 -10 1 1 5 0 5 5 -11 1 1 0 0 5 5 0 0 -12 1 1 0 1 5 5 0 5 -13 1 1 1 0 5 5 5 0 -14 1 1 5 5 -15

Perancangan Fungsi Sederhana Fungsi sederhana pengolahan sinyal dapat direalisasikan dengan penguat operasional (fungsi lanjut dipelajari pada materi berikutnya) Rangkaian yang telah diperoleh dapat digunakan untuk fungsi penjumlahan berbobot dengan n buah sinyal input Realisasinya menggunakan, rangkaian penguat inverting dan noninverting, penjumlah, dan selisih

Perancangan Fungsi Sederhana Untuk perancangan selalu ada banyak alternatif solusi untuk rancangan fungsi tersebut Solusi terbaik adalah rangkaian dengan biaya terendah, hal yang perlu diperhatikan ◦ Opamp jauh lebih mahal dari resistor Pilih rangkaian dengan jumlah opamp paling sedikit Bila jumlah opamp sama pilih rangkaian dengan jumlah resistor paling sedikit ◦ Harga komponen lebih murah untuk pembelian jumlah besar Upayakan menggunakan sebanyak mungkin nilai resistor yang sama

Langkah Perancangan 1. 2. 3. 4. 5. Tentukan fungsi yang akan direalisasikan Susun alternatif-alternatif arsitektur rangkaian dan susun/ gambarkan rangkaiannya Bandingkan tiap rangkaian dan pilih rangkaian yang memberikan komponen paling sedikit (biaya optimal) Hitung nilai resistansi rangkaian terpilih berdasarkan fungsi yang hendak direalisasikan Uji kesesuaian fungsi rangkaian yang sudah diperoleh dengan fungsi yang

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Fungsi diinginkan 2. Contoh 3 alternatif arsitektur dari banyak alternatif solusi untuk fungsi di atas ◦ Alt-1 dengan 2 penguat inverting dan 1 penguat penjumlah 1. ◦ Alt-2 dengan 2 penguat selisih dan 1 penguat inverting ◦ Alt-3 dengan 2 penguat selisih dan 1 penguat noninverting Dari ketiga alternatif di atas disusun rangkaiannya

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Rangkaian Alt-1 Penguat Inverting Penguat Penjumlah

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Rangkaian Alt-2 Penguat Inverting Penguat selisih Penguat Selisih

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Rangakian Penguat Selisih Alt-3 Penguat selisih Penguat Inverting

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Dari ketiga alternatif diperoleh informasi ◦ Alt 1 menggunakan 3 Opamp dan 8 resistor ◦ Alt 1 menggunakan 3 Opamp dan 10 resistor Rangkaian Alt-1 dipilih karena menggunakan komponen yang paling sedikit 4. Tentukan nilai resistansi dengan menggunakan persamaan penguatan dari rangkaian dan nilai yang diinginkan 3.

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Banyak alternatif nilai resistansi yang dapat digunakan untuk fungsi Salah satu yang dapat digunakan

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana 5. Uji kesesuaian fungsi rangkaian Fungsi rangkaian sesuai dengan yang diinginkan

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Catatan: ◦ Penentuan nilai resistansi pada penguat inverting, noninverting, dan penguat penjumlah dapat dilakukan dengan mudah ◦ Penetuan nilai resistansi pada penguat selisih umumnya jauh lebih rumit ◦ Sebelum mencari nilai resistansi, pastikan bahwa rangkaian yang dipilih sudah optimal.

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Mencari dari persamaan nilai resistansi dapat diperoleh pada rangkaian salah ini Alt-2 dari V 321 ke vo satu set cukup rumit nilai(tidak resistansi straight yang forward memenuhi seperti pada Alt-1), gunakan super posisi. sbb. :