[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Jurnal

2. Prinsip Kerja

3. Video Percobaan

4. Analisa

5. Download File  

1. Jurnal [Kembali]

Nama : Muhammad Naufal Devendra

NIM   : 2410952055

Tanggal Praktikum : 9 September 2025

Asisten  : Afif Falih Yorivanno

                 Colderia Zheavinsky

1. Inverting Amplifier

Rf(kΩ)	Vi(V)	Hitung 𝑅 Gain(− 𝑓 ) 𝑅𝑖𝑛	Vout	Bentuk Gelombang
20	5V	-2	-10
50	5V	-5	-25
80	5V	-8	-40

                

2. Komparator Amplifier

V1 (V)	V2 (V)	Vout
3V	1V	-10 V
1V	3V	11,27 V

3. LPF -20 dB

Frekuensi	Vin	Vout	Grafik Sinyal
100 Hz	5V	12,5 mV
500 Hz	5V	13 mV
1000 Hz	5V	11,6 mV

Sketch Grafik Bode Plot

3. HPF +40dB

Frekuensi	Vin	Vout	Grafik Sinyal
100 Hz	5V	1,7 mV
500 Hz	5V	2,1 mV
1000 Hz	5V	1,7 mV

Sketch Grafik Bode Plot

2. Prinsip Kerja [Kembali]

1. Inverting Amplifier

    Inverting amplifier adalah konfigurasi op-amp di mana sinyal masukan diberikan melalui resistor ke terminal inverting (–), sedangkan terminal non-inverting (+) dihubungkan ke ground. Prinsip dasarnya terletak pada konsep virtual ground, yaitu titik inverting dianggap berada pada tegangan mendekati nol volt akibat adanya umpan balik negatif. Karena impedansi input op-amp sangat besar, arus yang masuk ke terminal inverting dapat diabaikan, sehingga arus dari sinyal masukan hanya dapat mengalir melalui resistor input menuju resistor umpan balik. Kondisi ini membuat node inverting seolah-olah berada pada ground meskipun tidak langsung terhubung.

Arus yang mengalir melalui resistor input akan sama dengan arus yang mengalir melalui resistor umpan balik menuju output. Dari hubungan tersebut diperoleh rumus:

$$v_{out}=-\frac{R_f}{R_{in}}{v}_{i\mathrm{n<b><span\; class="katex-display"><span\; class="katex"><span\; aria-hidden="true"\; class="katex-html"><span\; class="base"><span\; class="mord"><span\; class="msupsub"><span\; class="vlist-t\; vlist-t2"><span\; class="vlist-r"><span\; class="vlist-s"></span></span></span></span></span></span></span></span></span></b>}}$$

Rumus ini menunjukkan bahwa output merupakan versi terbalik dari input (terjadi pergeseran fasa 180°) dengan penguatan sesuai rasio resistor umpan balik terhadap resistor input. Dengan demikian, inverting amplifier bekerja dengan prinsip umpan balik negatif untuk menghasilkan penguatan yang stabil dan terkontrol, sekaligus membalik polaritas sinyal masukan.

2. Komparator Amplifier

    Komparator amplifier adalah rangkaian op-amp yang berfungsi membandingkan dua tegangan masukan, yaitu pada terminal non-inverting (+) dan inverting (–). Karena op-amp memiliki penguatan open-loop yang sangat besar, perbedaan kecil antara kedua input sudah cukup membuat output berubah ke kondisi jenuh positif atau negatif.

Jika tegangan pada terminal (+) lebih besar dari (–), maka output akan naik ke level positif maksimum (+V_{sat}), sedangkan jika tegangan pada terminal (–) lebih besar dari (+), output akan turun ke level negatif maksimum (–V_{sat}). Dengan demikian, komparator menghasilkan sinyal dua keadaan (high atau low) sehingga banyak digunakan pada sistem kendali, sensor, dan rangkaian digital untuk mendeteksi level tegangan tertentu.

3. Low Pass Filter -20dB 

    Low Pass Filter (LPF) dengan karakteristik –20 dB/decade adalah rangkaian penyaring sinyal yang melewatkan frekuensi rendah dan melemahkan frekuensi tinggi. Prinsip kerjanya didasarkan pada jaringan RC (resistor–kapasitor), di mana kapasitor bersifat seperti hubung singkat pada frekuensi tinggi dan seperti rangkaian terbuka pada frekuensi rendah. Akibatnya, sinyal berfrekuensi rendah dapat lewat menuju output, sedangkan sinyal berfrekuensi tinggi akan dilemahkan. Secara teoritis, respon frekuensi LPF orde satu ditunjukkan dengan fungsi alih:

$$H(s)=\frac{1}{1+sR\mathrm{C}\mathrm{<br>}\mathrm{<br>}}$$

$\omega_c = \frac{1}{RC}$, yaitu titik ketika daya output turun menjadi separuh atau tegangan output turun 0,707 kali dari input (–3 dB). Setelah melewati frekuensi ini, setiap kenaikan frekuensi satu dekade akan menyebabkan penurunan amplitudo sebesar –20 dB, sesuai dengan sifat filter orde satu. Dengan demikian, LPF –20 dB/decade bekerja dengan cara mempertahankan sinyal frekuensi rendah tetap utuh, sambil menekan sinyal frekuensi tinggi secara bertahap.

4. High Pass Filter +20 dB

    High Pass Filter (HPF) dengan karakteristik +20 dB/decade adalah rangkaian penyaring sinyal yang melewatkan frekuensi tinggi dan melemahkan frekuensi rendah. Prinsip kerjanya biasanya menggunakan jaringan RC seri, di mana kapasitor ditempatkan di jalur input dan resistor menuju ground. Pada frekuensi rendah, kapasitor bersifat seperti rangkaian terbuka sehingga sinyal sulit melewati filter. Sebaliknya, pada frekuensi tinggi, kapasitor bersifat seperti hubung singkat sehingga sinyal dapat diteruskan menuju output.

Secara matematis, fungsi alih HPF orde satu dapat dituliskan:

$$H(s)=\frac{sRC}{1+sR\mathrm{C}}$$

Frekuensi batas (cut-off) terjadi saat $\omega_c = \frac{1}{RC}$,  di bawah frekuensi ini, sinyal dilemahkan, sedangkan di atas frekuensi ini sinyal diteruskan dengan penguatan mendekati 1 (0 dB). Karakteristik +20 dB/decade menunjukkan bahwa pada daerah transisi (sebelum mencapai frekuensi cut-off), setiap kenaikan frekuensi satu dekade menghasilkan peningkatan gain sebesar +20 dB. Dengan demikian, HPF +20 dB/decade bekerja dengan cara menghambat sinyal berfrekuensi rendah, lalu secara bertahap memperkuat respon sinyal hingga melewati cut-off, sehingga frekuensi tinggi dapat diteruskan dengan baik.

3. Video Percobaan [Kembali]

1. Kondisi 7 :

2. Inverting Amplifier :

3. Komparator Amplifier :

4. LPF :

5. HPF :

4. Analisa[Kembali]

1. Analisa prinsip kerja dari rangkaian Inverting Amplifier berdasarkan nilai percobaan.

Jawab :

    Prinsip kerja inverting amplifier adalah menghasilkan output yang terbalik 180° dari input dengan penguatan $-R_f/R_{in}$. Pada percobaan dengan $V_{in} = 5\ \text{V}$ dan $R_{in} = 10\ \text{k}\Omega$, diperoleh:

$$R_f = 20\ \text{k}\Omega \;\Rightarrow\; A_v = -2,\; V_{out} = -10\ \text{V}$$
$$R_f = 50\ \text{k}\Omega \;\Rightarrow\; A_v = -5,\; V_{out} = -25\ \text{V}$$
$$R_f = 80\ \text{k}\Omega \;\Rightarrow\; A_v = -8,\; V_{out} = -40\ \text{V}$$

Hasil ini menunjukkan bahwa semakin besar nilai resistor umpan balik, semakin besar pula penguatan negatif yang dihasilkan sehingga tegangan keluaran ikut meningkat dengan fasa terbalik. Hal ini membuktikan bahwa prinsip dasar inverting amplifier sesuai teori, di mana penguatan sepenuhnya ditentukan oleh rasio $R_f\mathrm{/}{R}_{i\mathrm{n.}\mathrm{<br>}}$

2. Apa yang terjadi jika input komparator mendekati sama dengan tegangan referensi?

Jawab :

    Kalau input komparator hampir sama dengan tegangan referensi, selisih antar terminal sangat kecil sehingga output bisa berubah cepat. Pada praktiknya, hal ini membuat output tidak stabil atau berosilasi karena noise dan offset. Akibatnya, sinyal keluaran bisa sulit ditentukan apakah high atau low. Untuk mengatasinya, dipakai histeresis (Schmitt Trigger) agar transisi lebih stabil.

3. Bagaimana perbandingan antara nilai perhitungan dengan pengukuran?

Jawab :

  Hasil pengukuran $V_{out}$ pada rangkaian inverting amplifier umumnya mendekati nilai teoritis, meskipun terdapat sedikit selisih. Perbedaan ini muncul karena faktor toleransi resistor, keterbatasan output swing op-amp, serta offset pada input. Pada kondisi penguatan yang lebih besar, selisih antara teori dan pengukuran semakin jelas terlihat, sebab efek offset dan arus bias op-amp ikut teramplifikasi sehingga memengaruhi hasil keluaran.

4. Analisis Prinsip Kerja dari LPF berdasarkan hasil percobaan.

Jawab :

    Berdasarkan data percobaan, rangkaian ini berfungsi sebagai Low-Pass Filter (LPF). Prinsip kerjanya dikonfirmasi oleh tren bahwa kenaikan frekuensi menyebabkan penurunan tegangan keluaran ($V_{out}$).

Pada frekuensi rendah (100 Hz dan 500 Hz), Vout​ relatif tinggi dan stabil (12,5 mV dan 13 mV). Namun, ketika frekuensi ditingkatkan menjadi 1000 Hz (frekuensi yang lebih tinggi), Vout​ langsung turun menjadi 11,6 mV. Penurunan Vout​ ini membuktikan bahwa filter ini melemahkan sinyal frekuensi tinggi sambil meloloskan frekuensi yang lebih rendah.

5. Analisis Prinsip Kerja dari HPF berdasarkan hasil percobaan.

Jawab :

    Berdasarkan data percobaan, rangkaian ini beroperasi sebagai High-Pass Filter (HPF). Prinsip kerjanya terbukti dari fakta bahwa tegangan keluaran ($V_{out}$) meningkat seiring kenaikan frekuensi (dari 1,7 mV pada 100 Hz menjadi 2,1 mV pada 500 Hz). Peningkatan Vout​ ini menunjukkan bahwa filter ini melemahkan frekuensi rendah lebih kuat, dan mulai meloloskan frekuensi yang lebih tinggi dengan lebih baik.

5. Download File[Kembali]

Link Download File Laporan Akhir [Click Here]

Link Video Penjelasan Kondisi 7 Modul 3 Op-Amp Click Here

Link Video Penjelasan Inverting Amplifier Click Here

Link Video Penjelasan Komparator #1 Click Here

Link Video Penjelasan Komparator #2 Click Here

Link Video Penjelasan High Pass Filter Click Here

Link Video Penjelasan Low Pass Filter Click Here

Link Video Penjelasan HPF 20dB Click Here