Rancang Bangun Alat Hitung Jumlah Kendaraan Memanfaatkan Sensor Inframerah Sebagai Input Pada Gerbang Parkir Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535

BAB II
LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang
berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada mikrokontroler, telah ada terlebih dahulu
muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh
lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya :
1.

Tersedianya I/O
I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor

dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah PPI
8255.
2.

Memori Internal
Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus

ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori

eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya yang relatif
murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih kemikrokontroler.
Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan
sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama,
yakni sebagai penguat suatu sistem.
Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor
sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena didalamnya
sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroler
AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua
instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu
 
 

Universitas Sumatera Utara

siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena
memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny,
keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan

instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu,
dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega 8535. Selain mudah didapatkan
dan lebih murah ATMega 8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR
ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas
dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya.
Salah satu contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan
maksimal 16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian
MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai
mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :

Gambar 2.1. Blok Diagram ATMega8535
 
 

Universitas Sumatera Utara

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian
sebagai berikut :
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D.
2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal.
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11. Antarmuka komparator analog..
12. Port USART untuk komunikasi serial.
Kapabiltas detail dari ATMega 8535 adalah sebagai berikut :
1. Sistem mikroprosesor 8 bit bebrbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabiltas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

2.2 Konfigurasi PIN ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32

pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai
konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya
 
 

Universitas Sumatera Utara

terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply
tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC.

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin ATMega8535
Berikut ini adalah susunan pin-pin dari ATMega8535;


VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya



GND merupakan pin ground



Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC



Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI



Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI,
Komparator Analog, dan Timer Oscilator



Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART



Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler



XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator
menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz).

 
 

Universitas Sumatera Utara

2.3 Fotodioda
Fotodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Potodioda adalah piranti
semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan intrinsik
antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atau PIN
potodioda. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan
pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari
cahaya.

Mode operasi
Fotodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:
1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan
tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga
cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil
2. Mode potokonduktivitas : disini, potodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers
(tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda
tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran menghasilkan arus
poto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol).
Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier
3.
Karakteristik bahan potodioda:
1. Silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara
400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).
2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik antara
600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).
3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi
sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300 sampai
1600nm).
 

 

Universitas Sumatera Utara

Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 2.3. Gambar Photo Dioda

2.4 LED (Light Emiting Dioda)
Light Emitting Dioda (LED), merupakan komponen yang dapat mengeluarkan
emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya sama
dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan
p-n juga melepaskan energi panas dan energi cahaya. Karakteristik LED sama dengan
karakteristik dioda penyearah, bedanya jika dioda membuang

energi dalam bentuk

panas, sedangkan LED membuang energi dalam bentuk cahaya.
Keuntungan menggunakan LED adalah struktur solid, ukurannya kecil, masa pakai
tahan lama dan tidak terpengaruh oleh on / off pensaklaran, mudah dipakai dan mudah

didapat. Karena tahan lama dan tidak terpengaruh oleh on / off pensaklaran, maka LED
banyak digunakan sebagai display atau indikator baik itu pada audio atau mesinmesin

kontrol. Sedangkan

kerugian penggunaan LED adalah intensitas cahayanya

yang lemah, sehingga tidakdapat dipakai sebagai sumber cahaya besar.

Anoda

Katoda

Gambar 2.4. Simbol LED

Radiasi cahaya yang dipancarkan LED tergantung dari materi dan susunan dioda
P-N dan bahan semikonduktor penyusun LED itu sendiri. Bahan semikonduktor yang
 
 

Universitas Sumatera Utara

sering digunakan dalam pembuatan LED adalah Ga As (Galium Arsenide) meradiasikan
sinar infra merah, Ga As P (Galium Arsenide Phospide) meradiasikan warna merah
dan kuning, Ga P (Galium Phospide) meradiasikan warna merah dan kuning.
Seperti halnya sebuah dioda, salah satu karakteristik LED adalah harga
ketergantungan antara I terhadap V. Grafik antara V-I untuk LED sama dengan
grafik V-I untuk dioda penyearah. Perbedaannya terletak pada pengertian tegangan
dan arus yang lewat. Harga arus I yang melewati LED menentukan intensitas cahaya yang
dipancarkan, atau dengan kata lain arus LED sebanding dengan intensitas cahaya yang
dihasilkan. Jika arus yang melewati LED besar, maka intensitas cahaya yang dihasilkan
juga terang, sebaliknya jika arus yang lewat kecil maka nyala LED akan redup atau LED
tidak akan menyala sama sekali.

2.5 LED Infra Merah

Beberapa ragam indikator status LED yang tampak (visible) adalah merah, hijau,
kuning. Selain itu juga terdapat LED dengan cahaya tak tampak (invisible) seperti LED
infra merah. Infra merah adalah sinar dengan panjang gelombang ( ) lebih besar dari 800
nm dan tidak dapat dilihat oleh mata.

Gambar 2.5. Spektrum Sinar LED

 
 

Universitas Sumatera Utara

LED dengan cahaya tidak tampak (Invisible) banyak digunakan dalam proses film
dan dalam sistem keamanan. LED infra merah digunakan ketika diperlukan daya
penekanan optis yang tinggi. LED ini mempunyai intensitas sinar lebih besar dibanding
LED dengan cahaya tampak. LED infra merah merupakan padanan spectral terbaik
untuk

kebanyakan

fototransistor

sebagai

elemen

penerima

sinar

penginderaan

photoelektronik.
Rangkaian sensor infra merah menggunakan foto transistor dan led infra merah yang
dihubungkan secara optik. Foto transistor akan aktif apabila terkena cahaya dari led infra
merah. Antara Led dan foto transistor dipisahkan oleh jarak. Jauh dekatnya jarak
memengaruhi besar intensitas cahaya yang diterima oleh foto transistor. Apabila antara Led
dan foto transistor tidak terhalang oleh benda, maka foto transistor akan aktif. Transistor BC
547 akan tidak aktif karena tidak ada arus yang mengalir ke basis transistor BC 547. Karena
transistor tersebut tidak aktif, maka tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor
sehingga menyebabkan transistor BD 139 tidak aktif dan outputnya berlogik ‘1’ dan Led
padam. Apabila antara Led dan foto transistor terhalang oleh benda, foto transistor akan
tidak aktif, sehingga transistor BC 547 akan aktif karena ada arus mengalir ke basis
transistor BC 547. Dengan transistor dalam keadaan on, maka arus mengalir dari kolektor ke
emitor sehingga menyebabkan transistor BD 139 on dan outputnya berlogik ‘0’ serta Led
menyala.
Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih
daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan
cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi
cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang
di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya
infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya
masih terasa/dideteksi.
 
 

Universitas Sumatera Utara

2.6 Buffer 74LS245
IC ini adalah chip yang dirancang untuk komunikasi dua arah antara data bus yaitu
untuk mengirimkan data dari bus A ke bus B atau dari bus B ke bus A, yang
dikendalikan oleh masukan Direction (DIR). Sedangkan input enable G berfungsi untuk
menyekat data (disable).
IC 74LS245 ini mempunyai 20 buah pin. Adapun konfigurasi pinnya adalah
sebagai berikut:

Gambar 2.6. Pin diagram IC 74LS245
Rangakain internal dan tabel kebenaran dari IC ini diperlihatkan pada gambar di
bawah ini :
X = logika 0 atau logika 1.
G DIR

OPERASI

0

0

Data B ke bus A

0

1

Data A ke bus B

1

X

Disable

Tabel 2.1. Tabel kebenaran IC 74245
Tranceiver bus berdelapan ini sudah dirancang untuk komunikasi dua arah tak sinkron
antara bus-bus data. Peranti pun memungkinkan transmisi data dari bus A ke bus B atau dari
bus B ke bus A, tergantung dari taraf logika di jalan masuk kemudi arah (DIR). Jalan masuk
 
 

Universitas Sumatera Utara

enabel G dapat dipakai untuk melumpuhkan peranti hingga bus-bus secara efektif tersekat.
Buffer juga membenarkan nilai tegangan input TTL. Untuk lebih lengkapnya pada gambar
2.8 ditunjukkan diagram rangkaian dari IC 74 LS245.

(A1) 2

(B2) 17

(A2) 3

(B3) 16

(A3) 4

(B4) 15

(A4) 5

(B5) 14

(A5) 6

(B6) 13

(A6) 7

(B7) 12

(A7) 8

(B8) 11

(A8) 9

ENABLE G (19)

DIR (1)

Gambar 2.7. Rangkaian internal IC 74245
2.7 Seven Segmen
Seven segmen merupakan komponen elektronika yang banyak digunakan untuk
menampilkan angka. Seven segmen ini sebenarnya merupakan LED yang disusun sedemikian
rupa sehingga membentuk suatu pola tertentu, dimana jika LED –LED tersebut dinyalakan
dengan kombinasi tertentu, maka akan terbentuk suatu angka tertentu. Seven segmen
mempunyai 7 buah segmen ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point. Gambar
susunan dari seven segmen ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.8. Susunan Seven Segmen
 
 
Universitas Sumatera Utara

Segmen yang atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan
seterusnya sesuai gambar di atas. Dp merupakan singkatan dari desimal point. Seven segmen ada
2 tipe, yaitu common anoda dan common katoda. Pada seven segmen tipe common anoda,
anoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke sumber tegangan
positip dan katoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti
ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.9. Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Anoda
Sesuia dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka
katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan
dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan
demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.
Pada seven segmen tipe common kaoda, kaoda dari setiap LED dihubungkan menjadi
satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai
input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 2.10. Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Katoda
 
 
Universitas Sumatera Utara

 

Sesuia dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka
anodanya harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high. Misalnya jika segmen a
akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal 3 volt atau
logika high, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen
lainnya.

2.8 Op-Amp (Penguat Operasional)
Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua
masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp) dikemas dalam suatu
rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). Salah satu tipe operasional amplifier (Op-Amp)
yang populer adalah LM324. IC LM324 merupakan operasional amplifier yang dikemas
dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan
atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC
tersebut. Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai
dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP
tersebut. IC LM324 memiliki kemasan DIP 14 pin seperti terlihat pada gambar berikut:

Gambar 2.11. Konfigurasi Pin IC Op-Amp LM324

 
 
Universitas Sumatera Utara

 

LM324 adalah quad op amp sirkuit terpadu, yang menggunakan 14-pin dual-garis
plastik paket, bentuk seperti yang ditunjukkan. Ini berisi empat set op amp internal bentuk
yang sama persis, di samping pembagian kekuasaan, penguat independen empat. Penguat
operasional untuk setiap kelompok simbol yang digunakan untuk menunjukkan bahwa ia
memiliki 5 mengarah ke kaki, yang "+", "-" dua sinyal input, "V +", "V-" positif, negatif
sisi power supply, "Vo" untuk output. Dua sinyal input dalam, Vi-(-) untuk input pembalik,
kata operasional amplifier keluaran Vo dari sinyal dengan bit bertentangan input; Vi + (+)
untuk input fase yang sama, kata operasional amplifier keluaran Vo dari fase sinyal dengan
input yang sama.
2.8.1 Op-Amp Ideal
Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differensial amplifier (penguat diferensial)
yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp ada yang dinamakan input
inverting dan non inverting. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop
terbuka) yang tak terhingga besarnya. Seperti misalnya op-amp LM324 yang sering
digunakan oleh banyak praktisi elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain
besar. Penguatan yang sebesar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil dan
penguatannya menjadi tidak terukur (infinite).
Disinilah peran rangkaian negative feedback (umpan balik negatif) diperlukan
sehingga op-amp dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur
(finite).
Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan
karakteristik op-amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule
yaitu:
1. Perbeadaan tegangan antara input v+ dan v- adalah nol (v+ - v- = 0 atau v+=v-)
2. Arus pada input op-amp adalah nol (i+ = i- =0)
 
 
Universitas Sumatera Utara

 

Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian opamp.
2.8.2 Karakteristik Ideal Op-Amp
Untuk rangkaian instrumentasi yang membutuhkan penguatan yang stabil dan
mendekati nilai pada teori harus dilakukan kompensasi sehingga didapatkan performance
yang mendekati keadaan ideal. Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai
aplikasi karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi,
impedansi masukan yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya.
Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp ideal:

1. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = -∞
Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan
diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback).
Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:

AVOL = Vo / Vid = -∞

AVOL = Vo/(V1-V2) = -∞
Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan
tegangan masukan Vid. Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga tersebut
sukar untuk divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan. Suatu hal yang
perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO jauh lebih besar
daripada tegangan masukan Vid. Dalam kondisi praktis, harga AVOL adalah antara
5000 (sekitar 74 dB) hingga 100000 (sekitar 100 dB). Tetapi dalam penerapannya
tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp.

 
 
Universitas Sumatera Utara

 

Karena itu Op Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya
sangat kecil.

2. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0
Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah harga tegangan
keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vid
= 0. Secara ideal, harga VOO = 0 V. Op Amp yang dapat memenuhi harga tersebut
disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal. Tetapi
dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan dan ketidakidentikan
dalam penguat diferensial dalam Op Amp tersebut, maka tegangan ofset VOO
biasanya berharga sedikit di atas 0 V. Apalagi apabila tidak digunakan umpan balik
maka harga VOO akan menjadi cukup besar untuk menimbulkan saturasi pada
keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu diterapakan tegangan koreksi pada
Op Amp. Hal ini dilakukan agar pada saat tegangan masukan Vid = 0, tegangan
keluaran VO juga = 0.
3. Hambatan masukan (input resistance) RI = ∞
Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Op Amp adalah besar hambatan di
antara kedua masukan Op Amp. Secara ideal hambatan masukan Op Amp adalah
tak berhingga. Tetapi dalam kondisi praktis, harga hambatan masukan Op Amp
adalah antara 5 kW hingga 20 MW, tergantung pada tipe Op Amp. Harga ini
biasanya diukur pada kondisi Op Amp tanpa umpan balik. Apabila suatu umpan
balik negatif (negative feedback) diterapkan pada Op Amp, maka hambatan
masukan Op Amp akan meningkat. Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang
besar adalah suatu hal yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu
penguat, semakin baik penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang
 
 
Universitas Sumatera Utara

 

amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber
sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar.

4. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0
Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Op Amp adalah besarnya hambatan
dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara
ideal harga hambatan keluaran RO Op Amp adalah = 0. Apabula hal ini tercapai,
maka seluruh tegangan keluaran Op Amp akan timbul pada beban keluaran (RL),
sehingga dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil sangat diharapkan.
Dalam kondisi praktis harga hambatan keluaran Op Amp adalah antara beberapa
ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa umpan balik. Dengan diterapkannya
umpan balik, maka harga hambatan keluaran akan menurun hingga mendekati
kondisi ideal.
5. Lebar pita (band width) BW = ∞
Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi tertentu dimana
tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan maksimum pada
saat amplitudo tegangan masukan konstan. Secara ideal, Op Amp memiliki lebar
pita yang tak terhingga. Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari kenyataan.
Sebagian besar Op Amp serba guan memiliki lebar pita hingga 1 MHz dan biasanya
diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa kiloHertz. Tetapi ada juga Op
Amp yang khusus dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz. Op
Amp

jenis

ini

juga

harus

didukung

komponen

eksternal

yang

dapat

mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.

 
 
Universitas Sumatera Utara

 

6. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik
Waktu tanggapan (respon time) dari Op Amp adalah waktu yang diperlukan oleh
keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal harga waktu respon
Op Amp adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat
masukan berubah. Tetapi dalam praktiknya, waktu tanggapan dari Op Amp
memang cepat tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan. Waktu tanggapan Op
Amp umumnya adalah beberapa mikro detik hal ini disebut juga slew rate.
Perubahan keluaran yang hanya beberapa mikrodetik setelah perubahan masukan
tersebut umumnya disertai dengan oveshoot yaitu lonjakan yang melebihi kondisi
steady state. Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat diabaikan.

7. Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang akan berubah
karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang cukup besar. Pada Op Amp
yang ideal, karakteristiknya tidak berubah terhadap perubahan suhu. Tetapi dalam
prakteknya, karakteristik sebuah Op Amp pada umumnya sedikit berubah,
walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat diabaikan.

2.8.3 Non-Inverting Amplifier
Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada
gambar di bawah berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat
melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu
fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non
inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.

 
 
Universitas Sumatera Utara

 

Gambar 2.12. Penguat Non-1nverter
Dengan menggunakan aturan 1 dan aturan 2, kita uraikan dulu beberapa fakta yang ada,
antara lain :
vin = v+
v+ = v- = vin ..... lihat aturan 1.
Dari sini ketahui tegangan jepit pada R2 adalah vout – v- = vout – vin, atau iout = (vout-vin)/R2.
Lalu tegangan jepit pada R1 adalah v- = vin, yang berarti arus iR1 = vin/R1.
Hukum kirchkof pada titik input inverting merupakan fakta yang mengatakan bahwa :
iout + i(-) = iR1
Aturan 2 mengatakan bahwa i(-) = 0 dan jika disubsitusi ke rumus yang sebelumnya, maka
diperoleh
iout = iR1 dan Jika ditulis dengan tegangan jepit masing-masing maka diperoleh
(vout – vin)/R2 = vin/R1 yang kemudian dapat disederhanakan menjadi :
vout = vin (1 + R2/R1)
Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan,
maka didapat penguatan op-amp non-inverting :
… (2)

 
 
Universitas Sumatera Utara

 

Impendasi untuk rangkaian Op-amp non inverting adalah impedansi dari input noninverting op-amp tersebut. Dari datasheet, LM324 diketahui memiliki impedansi input Zin
= 108 to 1012 Ohm.

 
 
Universitas Sumatera Utara