Voltage Follower

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Example 

7. Problem

8. Pilihan Ganda

9. Download File

 1.Tujuan [kembali]

1. Dapat mengetahui peng-aplikasian voltage follower
2. Dapat memahami rangkaian voltage follower
3. Dapat mensimulasikan rangkaian voltage follower

2. Alat dan Bahan[kembali]

Alat :

1. Osiloskop
   

   

   • Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang secara umum fungsinya adalah untuk memetakan serta memproyeksi sinyal dan frekuensi pada sebuah komponen elektronika. Dengan begitu nilai tegangan dan frekuensinya dapat dianalisa baik dalam bentuk grafik ataupun digital.
   
   
   
   
2. VSine
   
   
   
   
   Tegangan AC (Arus Bolak-Balik) adalah jenis tegangan listrik yang nilainya berubah-ubah secara periodik dan berkesinambungan dari positif ke negatif dalam siklus waktu tertentu. Tegangan AC digunakan dalam distribusi listrik di rumah, industri, dan hampir semua sistem kelistrikan umum karena lebih mudah untuk diubah tegangan dan diangkut melalui jaringan transmisi dibandingkan dengan tegangan DC (Arus Searah).

    Bahan :

1. Op-Amp
   
   
   
   
   Op-amp, berfungsi sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah.
2. Ground
   
   
   
   
   
   
   
   Grounding listrik adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde. Cara kerja sensor pir adalah ketika tangan berada di depan sensor maka sensor akan menangkap pancara sinar inframerah pasif yang berada pada tangan dengan suhu yang berbeda dengan suhu lingkungan sekitarnya menyebab material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi.
3. Resistor
   
   
   

   
   

   
   

   
   

   

   
   
   Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
   Fungsi Resistor :
   1) Sebagai penghambat arus listrik,
   2) Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui carbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar.

1. 
   

    GELANG KE 1 : COKLAT = 1

    GELANG KE 2 : HITAM = 0

    GELANG KE 3 : HIJAU   = 5 NOL DIBELAKANG ANGKA GELANG KE-2; ATAU KALIKAN 105

    GELANG KE 4 : PERAK  = TOLERANSI 10%

    MAKA NILAI RESISTOR TERSEBUT ADALAH 10 * 105 = 1.000.000 OHM ATAU 1 MOHM DENGAN             TOLERANSI 10%

                                                            

            spesifikasi:

    

3. Dasar Teori [kembali]

Op-Amp

• Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional. Karakteristik penguat ideal adalah: 

• Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.

• Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

• Impedansi output sangat kecil (Zo <<). 

                                    Konfigurasi PIN 741:

Rangkaian Voltage Follower

Voltage Follower (juga disebut penguat penguatan kesatuan, penguat buffer, dan penguat isolasi) adalah rangkaian op-amp yang memiliki penguatan tegangan 1.

Ini berarti bahwa op amp tidak memberikan penguatan apa pun pada sinyal. Alasan disebut voltage follower karena tegangan output langsung mengikuti tegangan input, artinya tegangan output sama dengan tegangan input. Jadi, misalnya, jika 10V masuk ke op amp sebagai input, 10V keluar sebagai output. 

    Voltage Follower bertindak sebagai penyangga, tidak memberikan amplifikasi atau atenuasi pada sinyal. 

    Voltage follower tidak menambah atau mengurangi amplitudo sinyal input, dan tidak menyaring kebisingan frekuensi tinggi. Jadi, kita mungkin bertanya-tanya mengapa rangkaian seperti ini sangat berguna. Benar bahwa voltage follower tidak dengan sengaja mengubah karakteristik amplitudo atau frekuensi dari sinyal input, tetapi memungkinkan kita untuk meningkatkan hubungan impedansi.

  Setiap kali kita mengirim sinyal tegangan dari satu sub-sirkuit ke yang lain, kita harus mempertimbangkan impedansi output dari sub-sirkuit sumber dan impedansi input dari sub-sirkuit beban. Impedansi keluaran sumber dan impedansi masukan beban membentuk pembagi tegangan, dan akibatnya, transfer tegangan bergantung pada rasio impedansi masukan terhadap impedansi keluaran. Transfer tegangan yang efektif memerlukan rangkaian sumber dengan impedansi keluaran rendah dan rangkaian beban dengan impedansi masukan tinggi. Voltage follower memiliki impedansi keluaran yang rendah dan impedansi masukan yang sangat tinggi, dan ini menjadikannya solusi sederhana dan efektif untuk hubungan impedansi yang bermasalah. Jika sub sirkuit impedansi keluaran tinggi harus mentransfer sinyal ke sub sirkuit impedansi masukan rendah, voltage Follower yang ditempatkan di antara dua subsirkuit ini akan memastikan bahwa tegangan penuh disalurkan ke beban.

        Salah satu contoh aplikasi pengikut tegangan yang sederhana namun penting adalah rangkaian yang ditunjukkan di bawah ini.

        Tegangan referensi (\(V_{REF}\)) dapat dihasilkan menggunakan pembagi tegangan resistif, tetapi impedansi keluaran rangkaian tidak akan rendah, terutama jika resistor bernilai lebih tinggi digunakan sebagai cara untuk mengurangi konsumsi arus. voltage follower tidak terpengaruh secara negatif oleh impedansi keluaran pembagi, dan menghasilkan tegangan referensi impedansi keluaran rendah untuk komponen lain dalam sistem.

Rangkaian voltage follower atau buffer dimana ACL = 1, adalah seperti pada gambar di bawah ini 

Bentuk gelombang tegangan input dan gelombang tegangan output adalah sama karena ACL = 1 dan sefasa karena Vi diinputkan ke kaki non inverting seperti pada gambar 1 dan kurva karakteristik I-O seperti gambar 2

Gambar 1 Bentuk gelombang tegangan output VO dengan input Vac

Gambar 2 Kurva karakteristik I-O

        

4. Percobaan[kembali]

1. Siapkan alat dan bahan pada library proteus berupa Resistor, Battery
2. Letakkan alat dan bahan tadi pada papan rangkaian di proteus
3. Selanjutnya hubungankan setiap komponen pada rangkaian dengan kabel
4. Selanjutnya ubah baterai sesuai kebutuhan untuk pengujian
5. Setelah itu tinggal mengetes rangkaian di proteus
6. 
   
   
   
   
   
   
   

Prinsip Kerja Op Amp

     Op-Amp bekerja dengan membandingkan nilai dari kedua inputnya. Input inverting dan non-inverting pada perangkat tersebut menentukan besarnya tegangan yang dihasilkan oleh outputnya.

Terdapat dua prinsip kerja Op-Amp, yaitu:

1. Jika tegangan input inverting dan non-inverting dalam amplifier operasional memiliki nilai yang sama, maka output yang dihasilkan akan bernilai nol.
2. Namun, jika kedua input memiliki nilai yang berbeda, maka output pada Op-Amp akan menghasilkan nilai tertentu.

Pada Op-Amp, terdapat dua jalur yang dilalui oleh sumber tegangan, yaitu jalur tegangan positif dan jalur tegangan negatif. Ketika potensial input non-inverting (+) lebih rendah daripada potensial input inverting (-), maka output yang dihasilkan akan bernilai positif.

Sebaliknya, jika potensial input inverting lebih tinggi daripada potensial input non-inverting, maka output akan memiliki nilai negatif.  

Prinsip Kerja Op Amp Voltage Follower

    Op-Amp Voltage Follower

Op-Amp Voltage Follower (atau dikenal juga sebagai Unity-gain Amplifier atau Buffer Amplifier) adalah rangkaian Op-Amp yang memiliki penguatan atau gain (A) tegangan sebesar 1x. Dengan kata lain, Op-Amp tidak memberikan amplifikasi ataupun atenuasi terhadap sinyal inputnya. Yang artinya keluaran dari Op-Amp sama dengan masukannya.

Gambar 2. Cara Kerja Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.

Aplikasi

Jika melihat dari Gambar 2, sepertinya rangkaian ini rangkaian yang tidak ada gunanya ya? Padahal pada kenyataannya, rangkaian ini sangatlah berguna.

Pada artikel Op-Amp Basic dijelaskan bahwa impedansi pada pin-pin masukan (input) Op-Amp sangat besar bahkan pada Op-Amp ideal sampai dengan tak-hingga. Sehingga arus yang mengalir ke dan dari pin-pin masukan sangatlah kecil. Prinsip inilah yang menjadi dasar kegunaan dari Op-Amp Voltage Follower. Suatu Op-Amp Voltage Follower menarik sangat sedikit arus dengan memberikan sinyal tegangan yang sama. Op-Amp Voltage Follower berfungsi sebagai penyangga-isolasi (isolation-buffer), yaitu penyangga yang mengisolasi suatu rangkaian, sistem, atau perangkat sehingga sumber tegangan (power supply) dari rangkaian, sistem, atau perangkat tersebut hampir tidak terganggu.

Implementasi dari Op-Amp Voltage Follower umumnya untuk menyangga suatu sensor atau perangkat yang dibutuhkan sinyal keluarannya agar sinyal keluaran mereka dapat dibaca dengan baik tidak terganggu oleh hambatan-dalam dari pembacanya sendiri. Perbandingan antara pembacaan Sensor tanpa dan dengan Op-Amp Voltage Follower dapat  dilihat pada Gambar 3.

 5. Video [kembali]

6. Example [kembali]

• Seorang mahasiswa teknik listrik ingin merancang sebuah rangkaian voltage follower dengan penguat operasional ideal. Rangkaian tersebut harus memiliki impedansi input yang sangat tinggi sehingga tidak akan membebani sumber sinyal, dan impedansi output yang rendah untuk memberikan daya pada beban yang terhubung. Dalam rangkaian voltage follower, tegangan output (Vout) akan mengikuti tegangan input (Vin) dengan nilai yang sama.  Jika tegangan input (Vin) adalah 2 V, berapakah nilai tegangan output (Vout) yang dihasilkan oleh rangkaian voltage follower?
  
  jawab:
  
  Nilai tegangan output (Vout) akan sama dengan tegangan input (Vin) dalam rangkaian voltage follower. Oleh karena itu, jika Vin adalah 2 V, maka Vout juga akan menjadi 2 V.

7. Problem [kembali]

1. Seorang insinyur ingin merancang sebuah rangkaian voltage follower dengan menggunakan penguat operasional ideal. Dalam rangkaian ini, apa yang terjadi pada tegangan output (Vout) jika tegangan input (Vin) mengalami perubahan?
   
   a) Tegangan output (Vout) akan mengalami perubahan yang sama dengan arah yang berlawanan dari perubahan tegangan input (Vin).
   b) Tegangan output (Vout) akan mengalami perubahan yang sama dengan perubahan tegangan input (Vin).
   c) Tegangan output (Vout) akan mengalami perubahan acak dan tidak terprediksi.
   d) Tegangan output (Vout) tidak akan mengalami perubahan.
   
   
2. Impedansi input pada voltage follower diinginkan agar:
   a) Impedansi input sama dengan impedansi output.
   b) Impedansi input sangat rendah.
   c) Impedansi input sangat tinggi.
   d) Impedansi input dapat diatur sesuai kebutuhan.
   
   
3. Peran utama rangkaian voltage follower adalah:
    a) Memperkuat tegangan input.
    b) Mengurangi tegangan input.
    c) Mengamplifikasi tegangan output.
    d) Memperkuat dan mengamplifikasi tegangan input secara bersamaan.

8. Pilihan Ganda [kembali]

1. Voltage follower adalah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk:
   a) Memperkuat tegangan input
   b) Mengurangi tegangan input
   c) Mengamplifikasi tegangan output
   d) Mengikuti tegangan input dengan nilai yang sama
   
   
2. Pada voltage follower, impedansi input yang diinginkan adalah:
   a) Sangat rendah
   b) Sangat tinggi
   c) Sama dengan impedansi output
   d) Tidak penting
   
   
3. Rangkaian voltage follower menggunakan komponen aktif berikut sebagai penguat:
   a) Transistor bipolar
   b) Penguat operasional (op-amp)
   c) Resistor
   d) Kapasitor

9. Download File [kembali]

• download html disini 
• download rangkaian disini
• download video penjelasan rangkaian disini
  
• datasheet resistor disini
• datasheet op amp disini
• datasheet voltmeter disini
• Datasheet Osiloskop disini
• Datasheet Resistor disini
• Library Sensor disini
• Datasheet Dioda klik disini
• Datasheet Relay klik disini
• Datasheet Motor klik disini  
• Datasheet Lamp klik disini

[menuju awal]