Terima kasih banyak telah berkunjung.

Selamat datang di website: www.harisprasetyo.web.id

Sunday, November 16, 2014

Operational Amplifier (OP-Amp), Konverter Digital ke Analog (DAC) dan Konverter Analog ke Digital

Operational Amplifier (OP-Amp), Konverter Digital ke Analog (DAC), dan Konverter Analog ke Digital

Alat dan Komponen

  • Power Supply
  • Bread Board
  • Osiloskop
  • IC LM741
  • Op-Amp LM229
  • IC 74LS11
  • IC 74LS90
  • Resistor
  • LED
  • Kabel Penghubung


Teori Dasar

  • Operational Ampilifier (Op-Amp)


Operational amplifier (Op-Amp) adalah penguat diferensial dengan dua masukan dan satu keluaran. Dua masukan (Op-Amp) tersebut yaitu masukan pernbalik/inverting (-) dan masukan tak membalik/non inverting (+). Op-Amp mernerlukan catu daya arus searah.

Op-Amp merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam  rangkian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan Op-Amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmatik pada tegangan  input ( atau arus input ) yang diberikan pada rangkaian.


Penguat Operasional (Operational Amplifier) adalah chip yang umunya digunakan untuk
penguat sinyal yang nilai penguatannya dapat dikontrol melalui penggunaaan resistor dan komponen lainnya. Umumnya op amp terdiri atas 2 input dengan 1 output . Keluaran dari penguat adalah Vo, yang mempunyai rumus:

Vo=A ( V+-V- )

Dengan:

A adalah penguatan tegangan open lop dari amplifier

V+ adalah tegangan input non inverting

V- adalah tegangan input inverting

V+ dan V- adalah tegangan node terhadapt ground. Umumnya penguat tegangan open lop dalam order 105 – 106. Biasanya sebuah resistor diletakan diantara node output dan input non inverting untuk menyediakan feedback dan penguatan yang dapat diatur.

Op-Amp sifatnya bekerja secara linier. Oleh karena itu, op-amp menyesuaikan keluaran
arus sehingga perbedaan tegangan diantara 2 input mendekati 0.

Op-Amp banyak digunakan pada audio, pengatur tegangan DC, tapis aktif, penyearah
presesi, pengubah analog ke digital dan pengubah digital ke analog, pembangkit sinyal control automatic.

Sifat-sifat ideal Op-Amp:


  • Penguat tak hingga
  • Harnbatan output sama dengan not
  • Hambatan input tak hingga
  • Lebar pita ( bandwith ) tak hingga
  • Karakteristik tidak berubah dengan suhu


Op-Amp digambarkan secara skernatik seperti pada gambar di bawah ini:
Skematik OP-AMP
IC Op-Amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukan pada-gambar I. Rangkaian
Op-Amp ini dikemas dalambcntuk dual in line package ( DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau tanda strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang berada di rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berlawanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip.

Konfigurasi OP-AMP
Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC ( no
connection ). dan dua pin offset null. Pin offset null rnemungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalarn IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input menjadi nol. Pada percobaan kali ini tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin “ground” pada op-amp ini. Amp menerima refensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal.

Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op-amp,
terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau Iebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki kelakuan yang sangat mirip dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan. Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya + -18 volt, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dan IC Op-amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dan teganagn power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dan suatu  Op-Amp dengan tegangan supply 15 volt adalah +- 13V. Ketiga, arus output dan sebagian besar Op-Amp memiliki batas 30 Ma, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output Op-Amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.

A. Rangkaian Penyangga
Rangkaian Penyangga (Voltage Follower)

B. Rangkaian Inverting
Rangkaian Inverting 
C. Rangkaian Non-Inverting
Rangkaian Non-Inverting
D. OP-AMP Penjumlah
OP-AMP Penjumlah
I total = I1 + I2 + I3
V out = -I total x Rf

E. Pengintegralan Op-Amp

Suatu rangkaian penguat untuk pengintegralan dengan rangkaian RC.
Rangkaian Pengintegralan OP-AMP
F. Pendiferensial Op-Amp

Suatu rangkaian penguat untuk pendiferensial dengan rangkaian RC.
Rangkaian Pendiferensial OP-AMP
G. Op-Amp Pengurang
Rangkaian OP-AMP Pengurang
Vout                                         x V2                                               X v1


KONVERTER DIGITAL KE ANALOG (DAC)

Konverter digital/analog adalah rangkaian yang menerima data digital sebagai masukan dan
mengubahnya menjadi tegangan atau arus analog. Tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam DAC. Output tegangan keluaran nierupakan jumlah dan seluruh input tegangan yang diinversi.

Tabel 2.1 Tegangan Output yang dihasilkan
Binary
Keluaran Tegangan (V)
000
0.0      V
001
-1.25 V
010
-2.50 V
100
-3.75 V
101
-5.00 V
110
-6.25 V
111
-7.5 V
Rangkaian DAC
Pengubah digital ke analog teerdiri atas dua bagian fungsional yaitu jaringan resistor dan penguat penjumlah. Jaringan resisitor membebani masukan 1, 2,4 dan 8. Sedangkan penguatjurnlah dalarn suatu converter digital ke analog digunakan penguat operasional yang memberikan skala tegangan keluaran.
Rangkaian Konverter Digital ke Analog untuk Jenis Robot

Skalar A. B. C, dan D diibaratkan sebagai masukan digital. Sakiar A sebagai LSB dan saklar D sebagai MSB. Resistor pada saklar D. R; resistor pada saklar C, =2 = 2R; resistor pada B, = 2 =R; resistor pada A. 2x = 8R.
Rumus 1
Keluaran analog berbading lurus dengan masukan digital. Suatu cara mengukur kulitas DAC adalah dengan resolusinya, yang menyatakan perbandingan antara LSB dan keluaran maksimum.

Resolusi = n

Dimana n adalah jumlah bit dari masukan DAC. Resolusi presentase = resolusi x 100%. Resolusi sebuah converter D/A menjadi lebih baik jika jumlah bit lebih besar.

Rangkaian Konverter Digital ke Analog Menggunakan Transistor
Rangakain Konverter Digital ke Analog Untuk Jenis Tangga 2R
Rangkaian di atas adalah rangkaian converter D/A jenis tangga R-2R dimana resistor yang digunakan lebih dari pada rangkaian converter D/A jenis bobot. Pada rangkaian ini untuk mendapatkan keluarannya maka terlebih dahulu mencari impedansi dan masing-masing titik. Dan hasilnya sebagai berikut:

Titik A=      (MSB) Titik A = 

Titik B= Titik A =       (LSB)

KONVERTER ANALOG KE DIGITAL (ADC)

Pengubah analog ke digital membalik proses dan pengubah DIA. Tegangan analog yang tidak diketahui dimasukan ke dalam pengubah A/D dan akan muncul keluaran biner.

Rangkaian atau chip ADC berfungsi untuk mengubah sinyal analog rnenjadi sinyal digital.
Umumnya menggunakan chip adc 8 bit untuk mengubah rentang sinyal analog O-5 V menjadi level digital O-255 untuk adc 8 bit.
Konverter ADC
Rangkaian Konverter ADC

No comments:

Post a Comment

Komentar Diperlukan Untuk Bila Kurang Paham Atau Ingin Bertanya Seputar Artikel Yang Dibaca...