fig 10.52
1. Pendahuluan [kembali]
Dalam penguatan sinyal elektronik,
khususnya pada penguat diferensial (differential amplifier), penting untuk
memahami bagaimana penguat merespons dua jenis sinyal masukan: sinyal
diferensial dan sinyal common-mode. Penguat diferensial idealnya akan
memperkuat perbedaan antara dua sinyal input (diferensial), sambil menolak
sinyal yang sama pada kedua input (common-mode).
Parameter penting yang digunakan untuk
mengevaluasi kemampuan penguat diferensial dalam menolak sinyal common-mode
adalah Common-Mode Rejection Ratio (CMRR). CMRR didefinisikan sebagai rasio
penguatan diferensial terhadap penguatan common-mode. Semakin tinggi CMRR,
semakin baik penguat dalam menolak gangguan atau noise yang sama pada kedua
input.
2. Tujuan [kembali]
1. Mengukur dan menghitung CMRR dari suatu penguat
operasional (op-amp) atau penguat diferensial.
2. Membedakan antara respons penguat terhadap sinyal
diferensial dan sinyal common-mode
3. Alat dan Bahan [kembali]
1. Resistor
Resistor adalah komponen elektronik pasif yang
berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu
rangkaian, komponen ini digunakan untuk mengatur arus, membagi tegangan,
melindungi komponen lain dari arus berlebih, dan sebagai bagian dari filter,
pengatur waktu, atau pembentuk sinyal. Nilai hambatan resistor ditentukan oleh
kode warna atau ditulis langsung pada bodinya.
2. Op-Amp
Op-Amp adalah suatu komponen
elektronik aktif yang digunakan untuk memperkuat sinyal listrik. Op-amp
merupakan bagian penting dalam rangkaian analog dan digunakan dalam berbagai
aplikasi seperti penguat sinyal, filter, osilator, dan komparator. Komponen ini
memiliki dua input, yaitu input inverting (-) dan non-inverting (+), serta satu
output.
3. Power Supply
Power supply adalah sebuah
perangkat atau rangkaian elektronik yang berfungsi untuk menyediakan dan
mengatur tegangan serta arus listrik yang dibutuhkan oleh komponen atau sistem
elektronik lainnya. Power supply yang digunakan adalah AC.
4. Ground
Ground dalam sebuah
rangkaian elektronik adalah titik referensi tegangan nol volt yang digunakan
sebagai acuan untuk semua tegangan lainnya dalam rangkaian. Ground bukan
berarti harus terhubung secara fisik ke bumi, tapi bisa berarti titik nol
secara konseptual atau fungsional di dalam sistem.
5. Oscilloscope
Melihat gelombang input dan
output yang dihasilkan
4. Dasar Teori [kembali]
A. Operasi Diferensial dan Common-Mode pada Op-Amp
Salah satu keunggulan utama dari rangkaian
diferensial adalah kemampuannya untuk membedakan jenis sinyal yang masuk ke
kedua terminal input-nya (+ dan −). Rangkaian ini dapat menguatkan secara
signifikan sinyal-sinyal yang berbeda polaritas pada dua input, yang disebut
sinyal diferensial dan hanya menguatkan sedikit sinyal yang sama pada kedua
input (disebut sinyal common-mode).
1. Differensial Input
Terjadi saat kedua
input berbeda (positif dan negatif), perbedaan antara kedua sinyal inilah yang
dikuatkan secara besar oleh op-amp. Dirumuskan sebagai:
2. Common Input
Common input
terjadi ketika kedua input memililki sinyal yang sama, Op-amp ideal akan
mengabaikan sinyal ini, namun pada kenyataannya tetap ada sedikit penguatan.
Common input dirumuskan sebagai:
3. Output Voltage
Gabungan dari
kedua komponen tersebut menghasilkan tegangan output total sebagai berikut:
Dengan:
Ad = penguatan diferensial
Ac = penguatan common-mode
Vd = tegangan diferensial
Vc = tegangan common-mode
4. Common Mode Rejection Ratio
Common-Mode
Rejection Ratio (CMRR) adalah ukuran kemampuan op-amp untuk menolak
sinyal-sinyal common-mode. Nilai CMRR yang besar menunjukkan bahwa op-amp
sangat efektif dalam mengabaikan gangguan atau noise yang masuk secara
bersamaan ke kedua input. Dirumuskan sebagai:
5. Example [kembali]
1.
2.
6. Problem [kembali]
|
|
|
Problem
1 |
|
|
|
Problem 2 |
Hitung Vd dan Vc
Vo Untuk CMRR 200
Vo untuk CMMR 10^5
7. Soal Latihan [kembali]
1. Dalam operasi differential mode, sinyal yang
diperkuat oleh op-amp adalah:
A. Rata-rata dari kedua sinyal input
B. Selisih antara dua sinyal input
C. Sinyal input dengan nilai tertinggi
D. Jumlah dari kedua sinyal input
Jawaban: B. Selisih antara dua sinyal input
2. Jika kedua input op-amp menerima sinyal yang identik,
maka ini disebut sebagai operasi:
A. Differential
B. Common Mode
C. Saturation Mode
D. Linear Mode
Jawaban: B. Common Mode
3. Rasio antara penguatan mode differensial terhadap
penguatan mode common disebut:
A. Slew Rate
B. Bandwidth
C. Input Bias
D. Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)
Jawaban: D. Common-Mode Rejection
Ratio (CMRR)
8. Percobaan [kembali]
a. Prosedur
1). Buka aplikasi proteus
2). Pilih komponen yang akan
digunakan dalam rangkaian
3). Susunlah komponen sesuai
gambar
4). Setelah merangkai seluruh
komponen, jalankan simulasi
5). Amatilah simulasi yang
sedang berjalan
b. Rangkaian dan prinsip kerja
rangkaian a
Rangkaian a bekerja dengan penguat differensial yang
merupakan bagian penting dari karakteristik operational amplifier (op-amp).
Pada gambar sebelah kiri, dua input diberikan sinyal dengan besar yang sama
namun berlawanan arah, yaitu Vi1 = 0.5mV dan Vi2 = -0.5mV. Selisih dari kedua
sinyal ini menghasilkan tegangan differensial Vd = Vi1-Vi2 = 1mV. Sinyal
ini merupakan inti dari mode diferensial, di mana op-amp hanya merespons
perbedaan antara kedua input dan mengabaikan komponen yang sama.
Gambar rangkaian kanan merupakan gabungan dari kondisi
rangkaian kiri, yang menunjukkan bahwa sinyal input adalah gabungan dari dua
sinyal AC yang masuk secara bersamaan ke inverting dan non inverting, namun
dengan arah berlawanan. Output yang dihasilkan dari konfigurasi ini sebesar Vo
= 8V menunjukkan bahwa op-amp bekerja dalam mode diferensial dengan penguatan
tinggi terhadap perbedaan input, dan memperkuat Vd secara signifikan.
rangkaian b
Rangkaian b ini menunjukkan kondisi common-mode, yaitu
ketika dua input op-amp menerima sinyal yang sama. Dalam kondisi ideal, op-amp
seharusnya tidak memberikan output apa pun (karena hanya merespons perbedaan
antara input). Nilai output yang dihasilkan menggambarkan kemampuan penolakan
sinyal common-mode dari op-amp tersebut. Dari nilai output dan tegangan input
common-mode, kita bisa menghitung common-mode gain Ac dan membandingkannya
dengan differential gain (seperti dari rangkaian sebelumnya) untuk memperoleh
CMRR.
9. Download File [kembali]
Download rangkaian 10.52 A di
sini
Download rangkaian 10.52 B di
sini
Download Datasheet Op Amp 741 klik
disini
Download Tambahan Datasheet op amp klik
disini
Komentar
Posting Komentar