fig 11.15

 

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Pinsip Kerja

6. Problem

7. Soal Latihan

8. Percobaan

9. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

     Rangkaian buffer atau voltage follower merupakan salah satu aplikasi dasar dari penguat operasional (operational amplifier). Pada rangkaian ini, output op-amp dihubungkan langsung ke input inverting, sedangkan sinyal masukan diberikan ke input non-inverting. Konfigurasi ini menghasilkan penguatan tegangan sebesar satu (unity gain), sehingga tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan tanpa perubahan besarannya. Fungsi utama rangkaian buffer adalah sebagai pemisah (isolator) antara sumber sinyal dan beban, dengan impedansi input yang sangat tinggi dan impedansi output yang sangat rendah. Dengan demikian, buffer dapat mencegah penurunan tegangan akibat beban tanpa mempengaruhi karakteristik sinyal asli. Rangkaian ini banyak digunakan pada rangkaian penyesuai (impedance matching), rangkaian sensor, dan sistem pengukuran untuk menjaga keakuratan sinyal.

2. Tujuan[Kembali]

1. Memahami prinsip kerja rangkaian buffer (voltage follower) menggunakan op-amp.

2. Membuktikan bahwa buffer menghasilkan tegangan keluaran yang sama besar dengan tegangan masukan (penguatan = 1).

3. Mengetahui fungsi buffer sebagai pemisah (isolator) antara sumber sinyal dan beban.

4. Menjelaskan bagaimana buffer dapat digunakan untuk penyesuaian impedansi (impedance matching) agar sinyal tetap stabil meskipun dihubungkan dengan beban impedansi rendah.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

• Komparator (Op-Amp, misalnya 741)

• LED dan resistor pembatas arus

• Sumber tegangan DC

• Tegangan input variabel (Vi)

• VPRINT dan IPRINT (komponen PSpice untuk mengukur tegangan dan arus)

• IC 555 Timer

• Resistor RA dan RB

• Kapasitor (C)

• Ground dan VCC

• Probe untuk menampilkan grafik (transien atau DC)

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Op-Amp

    Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:

1. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
2. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
3. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
4. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Kurva Karakteristik I/O

Rangkaian Dasar Op-Amp

Voltage Buffer

      Rangkaian voltage buffer berfungsi untuk mengisolasi sinyal input dari beban, menggunakan tahap penguat dengan penguatan tegangan satu (unity gain), tanpa pembalikan fasa atau polaritas, dan bertindak sebagai rangkaian ideal dengan impedansi input sangat tinggi serta impedansi output sangat rendah. Dalam konfigurasi ini, tegangan keluar (vo) sama dengan tegangan masuk (vi), yaitu

    Gambar diatas menunjukkan bahwa satu sinyal input dapat dibagi ke dua output yang terpisah. Keuntungan dari konfigurasi ini adalah beban pada salah satu output tidak memengaruhi output lainnya, karena masing-masing output telah dibuffer (diisolasi). Dengan kata lain, setiap output bekerja secara independen, sehingga tidak saling mengganggu meskipun terhubung ke beban yang berbeda.

Penggunaan buffer amplifier

Bentuk Gelombang V input dan V output :

5. Example[Kembali]

    

1.    Tunjukkan koneksi 741 sebagai rangkaian uni gain!

        Jawab : 

2. Sebuah penguat op-amp inverting dengan penguatan 10 kali, jika sumber tegangan 15 volt dan Vin = 2 V, maka menghasilkan tegangan output sebesar?

    Jawab : 

    Vout = A x Vin

            = 10 x 2 V

            = 20 V

3. Sebuah rangkaian menggunakan op-amp ideal dalam konfigurasi buffer (pengikut tegangan). Tegangan input yang diberikan ke non-inverting input op-amp adalah 2.5 V. Tentukan tegangan output dari op-amp, arus yang mengalir ke iput op-amp dan keuntungan tegangan (voltage gain) dari rangkaian.

    Jawab :

    Vo = Vi

         = 2,5 V

    I = 0 A (Op-amp ideal memiliki impedansi input tak hingga)

    Av = Vo/Vi = 2,5/2,5 = 1

6. Problem[Kembali]

1. Tunjukkan koneksi (termasuk informasi pin) dari tahap IC LM124 yang terhubung sebagai penguat keuntungan satu.

Jawab : 

2. Tunjukkan koneksi (termasuk informasi pin) dari dua tahap LM358 yang terhubung sebagai penguat tanpa penguatan untuk memberikan output yang sama.

    Jawab :

    

 

3. Tunjukkan koneksi (termasuk informasi pin) dari dua tahap LM324 yang terhubung sebagai penguat tanpa penguatan untuk memberikan output yang sama.

7. Soal Latihan[Kembali]

1. Fungsi utama dari rangkaian buffer (voltage follower) adalah …
A. Membesarkan sinyal masukan menjadi beberapa kali lipat
B. Membalikkan fasa sinyal masukan 180°
C. Menyamakan impedansi antara sumber dan beban
D. Menurunkan tegangan keluaran dibandingkan tegangan masukan

Jawab : C. Menyamakan impedansi antara sumber dan beban

2. Berapa besar penguatan tegangan (Av) dari rangkaian buffer ideal?
A. 0
B. 1
C. -1
D. Tergantung nilai resistor yang dipasang

Jawaban : B. 1

3. Dalam rangkaian buffer menggunakan op-amp, sinyal masukan dihubungkan ke terminal …
A. Inverting (-)
B. Non-inverting (+)
C. Ground
D. VCC

Jawab : B. Non-inverting (+)

8. Percobaan[Kembali]

A.Prosedur 

  

1. Buka aplikasi proteus.
2. Pilih komponen yang diperlukan dalam rangkaian, seperti op-amp (LM741), generator sinus, dan lain-lain.
3. Susunlah komponen seperti pada gambar rangkaian 11.15 lalu hubungkan tiap komponen menggunakan wire (kabel).
4. Pasang probe voltage untuk menghitung besar tegangan input dan tegangan output.
5. Jalankan simulasi dan amati gelombang input dan output

B.  Simulasi Rangkaian dan Prinsip kerja

Rangkaian

Fig. 11.15

                                                              Gambar simulasi rangkaian 11.15

                                                           Gambar Hasil Simulasi Rangkain 11.15

Vidio Simulasi

Prinsip Kerja :

Rangkaian op-amp buffer bekerja dengan cara memberikan sinyal input ke terminal non-inverting (+), lalu output-nya diumpankan kembali ke terminal inverting (−). Dengan adanya umpan balik negatif penuh ini, op-amp secara otomatis menyesuaikan output agar kedua input (non-inverting dan inverting) memiliki tegangan yang sama. Hasil akhirnya adalah tegangan output (Vout) sama dengan tegangan input (Vin). Meskipun tidak memperkuat tegangan, buffer memperkuat kemampuan arus dan sangat berguna untuk menghubungkan rangkaian dengan impedansi tinggi ke beban berimpedansi rendah tanpa memengaruhi sinyal asli.

9. Link Download[Kembali]

Download file Proteus

link proteus fig 11.15 : Fig 11.15 

• Data Sheet

Link Download :resistor

Link Download :Batrei

Link Download :Dioda

Link Download :Voltmeter

Link Download :Ampermeter