Chapter 13.9 Computer Analysis

BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH ELEKTRONIKA

Dosen : Darwison, M.T

Oleh :

Umar Abdul Aziz

2410953032

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Universitas Andalas

Padang

2025

Referensi :

Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang
Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2, ISBN: 978-602-9081
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013
Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.
Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005
Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.
John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

1. Pendahuluan [Kembali]

Penguat operasional (Op-Amp) adalah komponen aktif analog yang sangat serbaguna dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika. Sebagai blok bangunan dasar dalam rangkaian analog, Op-Amp mampu melakukan berbagai fungsi, mulai dari penguatan sinyal, penyaringan, hingga operasi matematika.

Komparator merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk membandingkan dua level tegangan input dan menghasilkan sinyal output biner yang mengindikasikan tegangan mana yang lebih tinggi. Output komparator akan berubah kondisi (high atau low) tergantung pada hasil perbandingan kedua tegangan input tersebut. Komparator memiliki peran penting dalam berbagai aplikasi, seperti deteksi level tegangan, pembentukan gelombang persegi, dan sistem kontrol. Penggunaan Op-Amp seperti LP311 sebagai komparator memanfaatkan karakteristik penguatan loop terbuka yang sangat tinggi untuk menghasilkan transisi output yang cepat dan jelas.

2. Tujuan [Kembali]

Memahami prinsip kerja penguat operasional dalam konfigurasi inverting.

Menganalisis pengaruh resistor input dan feedback terhadap penguatan tegangan pada penguat inverting.

Memahami prinsip kerja rangkaian komparator menggunakan Op-Amp.

Mengamati dan memahami pembalikan fasa 180 derajat antara sinyal input dan output pada penguat inverting.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. IC 741 Op-Amp

IC 741 Op-Amp adalah sebuah rangkaian terintegrasi (integrated circuit) yang berisi penguat operasional (operational amplifier) serba guna.

2. Generator sinyal (fungsi gelombang sinus)

3. Sumber tegangan DC ±12V

Sumber tegangan DC ±12V adalah sebuah konfigurasi catu daya listrik searah (Direct Current) yang menyediakan dua tingkat tegangan dengan polaritas berlawanan relatif terhadap titik referensi (biasanya ground atau 0V).

4. Osiloskop virtual

5. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

6. IC LP311 Comparator

IC LP311 adalah sebuah rangkaian terintegrasi (integrated circuit) yang berfungsi sebagai komparator tegangan tunggal (single voltage comparator) dengan output open-collector.

7. Generator sinyal sinusoidal

8. Sumber tegangan DC +5V

Sumber tegangan DC +5V adalah sebuah catu daya listrik searah (Direct Current) yang menghasilkan tegangan stabil sebesar 5 volt positif relatif terhadap titik referensi (biasanya ground atau 0V).

9. Resistor 1 kΩ (sebagai pull-up output)

10. Osiloskop virtual dan voltmeter

4. Dasar Teori [Kembali]

1. Op-Amp sebagai Komparator

Op-Amp (Operational Amplifier) umumnya digunakan untuk memperkuat sinyal analog. Namun dalam konfigurasi open-loop (tanpa umpan balik), Op-Amp dapat berfungsi sebagai komparator. Ketika digunakan sebagai komparator:

Output akan saturasi penuh (+Vcc atau –Vcc) tergantung pada selisih tegangan di input non-inverting (+) dan inverting (–).
Jika V+>V−V_{+} > V_{-}V+>V−, maka output naik ke tegangan positif maksimum.
Jika V+<V−V_{+} < V_{-}V+<V−, maka output turun ke tegangan negatif maksimum.
Op-Amp seperti IC 741 memiliki slew rate rendah dan waktu respon lambat, sehingga kurang ideal untuk switching cepat.

2. Komparator LP311

LP311 adalah IC komparator presisi dengan open-collector output. Ini berarti output-nya hanya bisa menarik arus ke ground, dan memerlukan pull-up resistor untuk menghasilkan logika HIGH.

Karakteristik penting LP311:

Dirancang khusus sebagai komparator → lebih cepat dan stabil daripada Op-Amp biasa.
Output digital (0V atau +Vcc) → cocok untuk interfacing dengan sistem digital.
Memiliki input offset voltage yang kecil dan transisi cepat (fast switching).

3. Open-Collector Output

Open-collector adalah konfigurasi di mana output transistor internal dari IC tidak langsung terhubung ke Vcc. Sebaliknya, output hanya bisa disambungkan ke ground saat aktif. Oleh karena itu:

Diperlukan resistor pull-up agar output bisa mencapai level logika HIGH ketika transistor tidak aktif.
Output bisa dikoneksikan ke berbagai tegangan logika, menjadikannya fleksibel dalam interfacing.

4. Pengamatan Melalui Simulasi

Simulasi memberikan keuntungan dalam analisis awal sebelum implementasi fisik: