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 B3B2B1B0 dimana B3 adalah bilangan paling penting Dalam bilangan desimal 23B3+22B2+21B1+20B0 Contoh 4 bit biner “1001” dalam desimal 9. Setiap bit dalam data digital dinyatakan dengan tegangan tertentu, misalnya 0V untuk “0” atau FALSE dan 5V 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 2Rf/R Resistansi input R/4 memberi bobot 4Rf/R Resistansi input R/8 memberi bobot 8Rf/R

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

Konverter Digital ke Analog Tabel Konversi Contoh desimal 5 Contoh desimal 1 B3 B2 B1 B0 vo biner Tegangan [V] [V] 1 5 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 5V 5V 0V 0V 5V 0V 0V 0V -5V -1V

Konverter Digital ke Analog Tabel Konversi B3 B2 B1 B0 vo biner Tegangan [V] [V] 1 5 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -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 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 diinginkan

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

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

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

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana Rangakian Alt-3 Penguat selisih 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 Tentukan nilai resistansi dengan menggunakan persamaan penguatan dari rangkaian dan nilai yang diinginkan

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

Contoh Perancangan Fungsi Sederhana 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 nilai resistansi pada rangkaian ini cukup rumit (tidak straight forward seperti pada Alt-1), gunakan super posisi. dari persamaan dapat diperoleh salah satu set nilai resistansi yang memenuhi sbb.: Alt-2 dari V1 ke vo dari V3 ke vo dari V2 ke vo