PRAKTIKUM:PERCOBAAN PENGUAT DENGAN IMPEDANSI MASUKAN TINGGI
PERCOBAAN:PENGUAT DENGAN IMPEDANSI MASUKAN TINGGI
6.1 Tujuan
Setelah melaksanakan praktikum,
menyusun rangkaian, memeriksa rangkaian dan menganalisa data diharapkan
mahasiswa dapat :
1. Mengukur impedansi masukan rangkaian
penguat operasional.
2.
Melakukan perubahan nilai komponen yang dapat
mempengaruhi impedansi masukan penguat.
3.
Menentukan lebar pita (band width) penguat dan
menentukan responnya dengan memilih komponen umpan balik.
6.2 Dasar
Teori
Penguat
dengan impedansi masukan yang tinggi banyak digunakan dalam pembuatan
filter, rangkaian jembatan, sebagai
penguat dengan masukan dari transduser, dan juga untuk melakukan pengukuran
dengan sumber-sumber yang impedansinya tinggi. Sebagai contoh, manusia memiliki
resistansi kulit berkisar dari 50000 W sampai 1 MW.
Jika digunakan penguat dengan impedansi masukan rendah untuk pengukurannya,
maka penguat akan membebani sumber, sehingga pengukurannya akan terjadi
kesalahan.
Dalam
percobaan ini penguat menggunakan umpan balik untuk menaikkan impedansi masukan
hingga mencapai sekitar 100 MW. Penguat dirakit
sebagai penguat penyangga tak membalik dengan penguatan sama dengan
satu.
Rangkaian
Penyangga
Gambar
5.1. Op-Amp sebagai Voltage Folower
Untuk
dapat menganalisa dengan mudah, rangkaian penyangga tersebut diangggap seperti
penguat tak membalik biasa, tetapi diberikan resistor dengan harga ekstrim,
yaitu dengan dipasang Rf = 0 dan Ri = ~. Pada kondisi ini penguatan dari
penguat akan mengikuti persamaan:
Jadi penguatan
tegangan (gain) dari rangkaian ini = 1 dan polaritasnya tidak terbalik antara
masukan dan keluaran. Rangkaian ini sering juga disebut dengan rangkaian
penyangga (buffer)
6.3 Alat
dan Bahan yang Digunakan
1.
IC MC
3403
2.
Resistor berbagai nilai dari 1KW hingga 10MW.
3.
Kapasitor dari 0,001mF hingga 20mF
4.
Osiloskop
5. Generator Fungsi 10 Hz s/d 1 MHz
6.
Multimeter Analog & Digital
7.
Catu Daya ± 15 Volt
8.
Kabel power
9.
Kabel BNC to BNC
10. Kabel
BNC to buaya
11. Kabel
banana to buaya
12. Kabel-kabel
penghubung
13. Protoboard
14. T
konektor
6.4 Langkah
Percobaan
1.
Siapkan catu daya ( Power Supply).
2.
Pastikan catu daya pada kondisi OFF dan pengatur
tegangan pada posisi minimum.
3.
Hubungkan catu daya dengan tegangan jala-jala.
4.
Buat rangkaian seperti berikut:
Gambar
5.2. Rangkaian
untuk percobaan 5 (Impedansi Masukan Tinggi)
5.
Berikan
sinyal agak besar ke input (kira-kira Vin = Vout = 10 Vp-p)
dan frekuensinya 100 Hz tanpa memasang Rx lebih dahulu. Pengukuran
impedansi masukan dilakukan dengan memasang Rx, menaikkan terus nilai
Rx sehingga Vout 5 Vp-p . Pada kondisi ini besarnya Rx
sama dengan impedansi masukan penguat. Pada kondisi ini juga didapat bahwa
tegangan V1 besarnya sama
dengan V2. Catatlah besarnya impedansi masukan dari penguat. (Jika
impedansi masukan sedemikian besar, dan Rx tidak dapat diperoleh
nilai yang sama dengan impedansi masukan, maka lakukan pengukuran V1 dan
V2 kemudian hitung impedansi masukan dengan melihat Rx
dan impedansi masukan penguat sebagai pembagi tegangan). Rx disusun
dari rangkaian resistor beberapa MW yang dipasang serie.
6.
Tentukan
efek penggantian C2 terhadap impedansi masukan, dengan menggunakan
sinyal masukan pada frekuensi 100 Hz. Mulailah dengan 0,1uF dan kemudian
0,05uF. Xc dari kapasitor C2 berfungsi sebagai resistor
umpan balik. Ukur dan catatlah
impedansi masukan pada saat C2 = 0.1uF dan 0,005 uF tersebut.
7. Hitunglah
nilai Xc pada saat 10 Hz untuk kapasitor berikut 0,05 uF; 0,1uF dan
5uF. Jika impedansi masukan
dikembangkan melalui umpan balik, berapa persen tegangan umpan balik terhadap
tegangan keluaran, pada saat C2 = 5uF.
8. Tentukan impedansi masukan pada saat C2
= 10 uF.
6.5 Tugas
dan Pertanyaan
A.
Tugas:
Rancanglah penguat dengan menggunakan IC MC3403 sehingga penguat
tersebut mempunyai impadansi masukan 50 Mohm dan penguatan 10.000 kali, serta
lebar pitanya 1 KHz dan respon frekuensi rendahnya 1 Hz.
B.
Pertanyaan
1.
Apa akibatnya jika voltmeter dengan resistansi dalam
rendah digunakan untuk mengukur tegangan jatuh pada resistor 10Mohm?
2.
Apakah ada perubahan pada impedansi keluaran, apabila
umpan balik diubah?
3.
Apakah impedansi masukan pada rangkaian yang dicoba
lebih kecil atau lebih besar dari R1 + R2?
4.
Jika penguat beroperasi pada frekuensi 10 Hz, apakah
kopling kapasitor yang digunakan harus dinaikkan atau diturunkan nilainya?
6.6 Hasil Percobaan
Sebelum
Rx dimasukkan :
Vin = 11,6 V
Vout
= 10 V
V1
= 1,664 V
V2
= 1,668 V
Tabel 6.1 Efek penggantian C2
|
Frekuensi
100 Hz
|
Frekuensi 10 Hz
|
|
Ø
Kapasitor =
0,02 µF
Vin
= 11,8 V
Vout
= 4,8 V
Impedansi = 11,45 MΩ
Ø
Kapasitor =
0,1 µF
Vin = 10 V
Vout
= 5 V
Impedansi =
34,2 kΩ
Ø
Kapasitor =
44 nF
Vin = 10 V
Vout = 5,6 V
Impedansi = 84,7 kΩ
|
Ø
Kapasitor =
0,1 µF
Vin = 10 V
Vout
= 5 V
Impedansi =
11,45 MΩ
Ø
Kapasitor =
44 nF
Vin = 10 V
Vout = 5,6 V
Impedansi = 5,87 MΩ
|
Dokumentasi Praktik
Sebelum Rx dimasukkan :
Vin = 11,6 V
Vout
= 10 V
V1
= 1,664 V
V2
= 1,668 V
Ø
Kapasitor =
0,02 µF
Vin
= 11,8 V
Vout
= 4,8 V
Impedansi = 11,45 MΩ
Ø
Kapasitor =
0,1 µF
Vin =
10 V
Vout
= 5 V
Impedansi =
34,2 kΩ
Impedansi =
11,45 MΩ
Ø
Kapasitor =
44 nF
Vin = 10 V
Vout = 5,6 V
Impedansi = 84,7 kΩ
Impedansi = 5,87 MΩ
