Laporan Akhir Elektronika Modul 3
JURNAL PRAKTIKUM OPERATIONAL
AMPLIFIER DAN FILTER
Nama : GADING BINTANG RIADHI
No BP : 24109521020
Kelompok : 7
Tanggal Praktikum : 23 September 2025
Asisten Praktikum : 1. RAHMANDA HUSEIN
2. MUHAMMAD AULIA JABBAR
1. Inverting Amplifier
Rf(kΩ) | Vi(V) | Hitung 𝑅 Gain(− 𝑅𝑖𝑛 | Vout | Bentuk Gelombang |
20 | 1,7V | -2 | 3,46V |  |
50 | 1,7V | -5 | 8,37V |  |
80 | 1,7V | -8 | -9,67V | |
2.Komparator
V1 (V) | V2 (V) | Vout |
3,058V | 1,090V |
|
1,090V | 3,058V | 11,26V |
3. LPF -20dB
Frekuensi | Vin | Vout | Grafik Sinyal |
100 Hz | 1,7V | 1,47V |  |
500 Hz | 1,7V | 0,5V |
 |
1000 Hz | 1,7V | 0.26V |
 |
Sketch Grafik Bode Plot |
 |
4. HPF 40dB
Frekuensi | Vin | Vout | Grafik Sinyal |
100 Hz | 1,758V | 0.541V |
 |
500 Hz | 1,758V | 1,542V |
 |
1000 Hz | 1,758V | 1.681V |
 |
Sketch Grafik Bode Plot |
 |
Inverting amplifier merupakan salah satu konfigurasi dasar op-amp di mana sinyal masukan diberikan ke terminal inverting melalui sebuah resistor, sedangkan terminal non-inverting dihubungkan ke ground. Dengan adanya umpan balik negatif melalui resistor dari output ke terminal inverting, tegangan pada titik inverting dijaga pada kondisi virtual ground. Arus yang masuk dari sinyal masukan akan mengalir melalui resistor input menuju resistor umpan balik, dan hasilnya output akan menyesuaikan sedemikian rupa sehingga hukum Kirchoff tetap terpenuhi. Akibatnya, keluaran memiliki amplitudo yang diperbesar sesuai perbandingan resistor, namun berbeda fase 180 derajat terhadap masukan. Hubungan matematisnya dinyatakan dengan
, sehingga penguatan ditentukan oleh rasio resistor, sementara tanda negatif menunjukkan adanya pembalikan fase.
Comparator bekerja dengan cara membandingkan dua tegangan masukan, yaitu masukan referensi dan masukan sinyal, untuk menghasilkan keluaran digital berupa tegangan tinggi atau rendah. Jika tegangan masukan sinyal lebih besar daripada tegangan referensi, maka output akan berada pada level tinggi, sedangkan jika lebih kecil maka output akan jatuh ke level rendah. Dengan demikian, comparator berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi sinyal logika. Akan tetapi, ketika tegangan masukan mendekati nilai referensi, keluaran menjadi sangat sensitif terhadap gangguan kecil atau noise sehingga dapat menimbulkan ketidakpastian atau chattering. Untuk mengatasi hal ini biasanya ditambahkan rangkaian hysteresis, sehingga comparator memiliki dua ambang tegangan berbeda yang membuat proses peralihan lebih stabil dan tegas.
Low pass filter merupakan rangkaian penyaring yang melewatkan sinyal frekuensi rendah dan menahan atau melemahkan sinyal frekuensi tinggi. Rangkaian LPF sederhana biasanya terdiri atas resistor dan kapasitor, di mana kapasitor berfungsi menyalurkan komponen frekuensi tinggi ke ground, sementara frekuensi rendah diteruskan ke output. Pada frekuensi jauh di bawah frekuensi cut-off, keluaran hampir sama dengan masukan, namun ketika frekuensi mendekati cut-off, amplitudo keluaran menurun hingga sekitar 70% dari masukan dengan pergeseran fase sekitar −45 derajat. Jika frekuensi jauh di atas cut-off, amplitudo keluaran semakin kecil karena sinyal lebih banyak diredam oleh kapasitor. Dengan demikian, LPF efektif digunakan untuk mengambil komponen frekuensi rendah dari suatu sinyal dan meredam komponen berfrekuensi tinggi.
High pass filter memiliki prinsip kerja yang kebalikan dari LPF, yaitu melewatkan sinyal frekuensi tinggi dan menahan sinyal frekuensi rendah. Rangkaian HPF sederhana biasanya terdiri atas kapasitor yang dipasang seri dengan input dan resistor ke ground pada output. Pada frekuensi rendah termasuk DC, kapasitor bersifat sebagai hambatan sangat besar sehingga hampir tidak ada sinyal yang diteruskan, menyebabkan keluaran mendekati nol. Ketika frekuensi mendekati nilai cut-off, keluaran meningkat hingga sekitar 70% dari amplitudo masukan dengan pergeseran fase sekitar +45 derajat. Pada frekuensi jauh di atas cut-off, impedansi kapasitor semakin kecil sehingga sinyal hampir seluruhnya diteruskan ke output dengan amplitudo mendekati masukan. Oleh karena itu, HPF berfungsi sebagai penyaring frekuensi tinggi dengan menghilangkan komponen frekuensi rendah.
1. Analisa prinsip kerja Inverting Amplifier
Dari pengamatan percobaan, saat diberikan tegangan masukan (Vin) sebesar 1,7 V ke rangkaian inverting amplifier dengan variasi resistor umpan balik (Rf), dihasilkan tegangan keluaran (Vout) sebesar 3,46 V pada Rf = 20 kΩ, 8,37 V pada Rf = 50 kΩ, dan 9,67 V pada Rf = 80 kΩ. Secara teori, faktor penguatan inverting amplifier bergantung pada perbandingan Rf terhadap Rin dengan persamaan
Hasil praktikum membuktikan bahwa semakin besar Rf, nilai penguatan serta keluaran ikut meningkat. Akan tetapi, pada Rf = 80 kΩ, tegangan keluaran tidak sesuai teori karena terbatas oleh tegangan suplai op-amp sehingga terjadi saturasi. Dengan demikian, prinsip kerja inverting amplifier sejalan dengan teori, hanya saja untuk penguatan tinggi, deviasi muncul akibat keterbatasan karakteristik op-amp.
2. Kondisi komparator saat input mendekati tegangan referensi
Berdasarkan hasil uji coba, ketika tegangan input lebih tinggi daripada tegangan referensi, keluaran menuju tegangan saturasi positif. Sebaliknya, bila input lebih rendah, keluaran jatuh ke saturasi negatif.
Jika tegangan masukan mendekati tegangan referensi, titik kerja komparator menjadi sangat sensitif. Adanya noise atau gangguan kecil dapat menyebabkan keluaran berubah-ubah dengan cepat antara kondisi positif dan negatif. Hal ini menimbulkan fenomena chattering atau ketidakstabilan output. Keadaan tersebut terjadi karena komparator sederhana tidak memiliki mekanisme histeresis yang dapat menahan perubahan di sekitar titik referensi.
3. Perbandingan hasil perhitungan dan pengukuran
Secara matematis, nilai penguatan op-amp dari perhitungan cukup mendekati hasil eksperimen pada Rf = 20 kΩ dan 50 kΩ. Namun, saat Rf = 80 kΩ, nilai terukur lebih rendah dibanding hasil perhitungan.
Penyimpangan ini muncul karena keterbatasan tegangan suplai op-amp yang membuat sinyal keluaran berhenti pada batas saturasi. Selain itu, toleransi komponen resistor, pengaruh noise, dan keterbatasan frekuensi kerja op-amp juga turut menimbulkan perbedaan antara teori dan hasil praktik.
4. Analisa prinsip kerja LPF (Low Pass Filter)
Pada pengujian LPF dengan tegangan masukan 1,7 V, diperoleh tegangan keluaran sebesar 1,47 V pada frekuensi 100 Hz, turun menjadi 0,5 V pada 500 Hz, dan 0,26 V pada 1000 Hz. Data ini memperlihatkan bahwa pada frekuensi rendah, sinyal masih dapat melewati filter dengan baik, sedangkan pada frekuensi lebih tinggi amplitudo semakin melemah.
Hal ini sejalan dengan prinsip LPF yang melewatkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off dan menahan frekuensi di atasnya. Dari hasil percobaan, frekuensi cut-off diperkirakan berada pada kisaran 100–200 Hz, yaitu titik saat amplitudo output turun sekitar 70% dari input. Dengan begitu, percobaan menguatkan konsep dasar LPF sebagai filter frekuensi rendah.
5. Analisa prinsip kerja HPF (High Pass Filter)
Pada eksperimen HPF dengan Vin = 1,758 V, diperoleh keluaran 0,541 V pada 100 Hz, meningkat menjadi 1,592 V pada 500 Hz, dan mencapai 1,681 V pada 1000 Hz. Hasil ini menunjukkan bahwa pada frekuensi rendah sinyal diredam dengan kuat, sedangkan pada frekuensi menengah hingga tinggi, sinyal keluaran semakin besar mendekati amplitudo input.
Prinsip tersebut sesuai dengan teori HPF, yaitu menahan frekuensi rendah dan melewatkan frekuensi yang lebih tinggi dari titik cut-off. Dari data, frekuensi cut-off diperkirakan sekitar 300–400 Hz, yakni saat output mendekati 70% dari input. Percobaan ini membuktikan fungsi HPF yang memang dirancang untuk melewatkan komponen frekuensi tinggi.
File Rangkaian Kondisi 4 [DISINI]
File LA Modul 4 [DISINI]
Video Penjelasan Kondisi [DISINI]
Video Percobaan Inverting Amplifier [DISINI]
Video Percobaan Komparator [DISINI]
Video Percobaan LPF -20 dB [DISINI]
Video Percobaan HPF 40 dB [DISINI]
Komentar
Posting Komentar