Instalasi DNS Server pada Ubuntu 9.10
Pada blog ini saya akan mencoba menjelaskan cara mensetup DNS Server dengan OS UBUNTU 9.10.
Domain Name System adalah salah satu jenis sistem yang melayani permintaan pemetaan IP Address ke FQDN ( Fully Qualified Domain Name ) dan dari FQDN ke IP Address. FQDN lebih mudah untuk diingat oleh manusia daripada IP Address. Sebagai contoh, sebuah komputer memiliki IP Address 167.205.22.114 dan memiliki FQDN “nic.itb.ac.id”. Nama “nic.itb.ac.id” tentunya lebih mudah diingat daripada nomor IP Address di atas. Apalagi setelah lahirnya konsep IP Version 6 yang memiliki 6 segment untuk setiap komputer sehingga nomor IP Address menjadi semakin panjang dan lebih sulit untuk diingat. Selain itu, DNS juga menyediakan layanan mail routing, informasi mengenai hardware, sistem operasi yang dijalankan, dan aplikasi jaringan yang ditangani oleh host tersebut.


Pada sistem operasi UBUNTU, DNS diimplementasikan dengan menggunakan software Berkeley Internet Name Domain (BIND). BIND ini memiliki dua sisi, yaitu sisi client dan sisi server. Sisi client disebut resolver. Resolver ini bertugas membangkitkan pertanyaan mengenai informasi domain name yang dikirimkan kepada sisi server. Sisi server BIND ini adalah sebuah daemon yang disebut named. named akan menjawab query-query dari resolver yang diberikan kepadanya.
Komponen DNS
DNS sebenarnya merupakan suatu sistem server-client, jadi ada suatu mekanisme dari client untuk meminta informasi dari server yang akan memberikan informasi yang diminta sang client. Seperti yang disebutkan di atas program pada server tersebut sering disebut dengan name-server. Pada client sering disebut dengan resolver.
DNS mempunyai beberapa komponen yaitu:
• Resolver
Resolver yaitu suatu rutin pustaka yang akan membuat suatu permintaan/query dan mengirimkannya lewat jaringan ke sebuah name-server. Program tersebut berjalan pada host yang menginginkan informasi mengenai suatu host di Internet. Resolver juga menginterpretasikan respon dari name-server apakah informasi yang diminta merupakan record ataupun kesalahan.

• Resolution
Resolution yaitu proses pencarian name-server yang mempunyai tanggung jawab terhadap suatu domain yang akan diminta. Setelah name-server yang dicari ditemukan maka server akan memberikan informasi name-server yang bersangkutan kepada pemintanya.

• Caching
Caching yaitu suatu rutin yang akan menyimpan hasil pencarian domain dalam database dari name-server yang pernah diminta. Time To Live (TTL) merupakan batas waktu dimana server DNS dapat menyimpan/caching infomasi yang pernah dicari.


DNS memiliki kumpulan hirarki dari DNS servers. Setiap domain atau subdomain memiliki satu atau lebih authoritative DNS Servers (server DNS otorisatif) yang mempublikasikan informas tentang domain tersebut dan nama-nama server dari setiap domain di-"bawah"-nya. Pada puncak hirarki, terdapat root servers- induk server nama: server yang ditanyakan ketika mencari (menyelesaikan/resolving) dari sebuah nama domain tertinggi (top-level domain).

Domain Name Space merupakan sebuah hirarki pengelompokan domain berdasarkan nama, yang terbagi menjadi beberapa bagian diantaranya:
1. Root-Level Domains
Domain ditentukan berdasarkan tingkatan kemampuan yang ada di struktur hirarki yang disebut dengan
level. Level paling atas di hirarki disebut dengan root domain. Root domain di ekspresikan berdasarkan periode dimana lambang untuk root domain adalah (“.”).
2. Top-Level Domains
Pada bagian dibawah ini adalah contoh dari top-level domains:
a) com Organisasi Komersial
b) edu Institusi pendidikan atau universitas
c) org Organisasi non-profit
d) net Networks (backbone Internet)
e) gov Organisasi pemerintah non militer
f) mil Organisasi pemerintah militer
g) num No telpon
h) arpa Reverse DNS
i) xx dua-huruf untuk kode Negara (id:indonesia.my:malaysia,au:australia)

Top-level domains dapat berisi second-level domains dan hosts.
3. Second-Level Domains
Second-level domains dapat berisi host dan domain lain, yang disebut dengan subdomain. Untuk contoh:
Domain Bujangan, bujangan.com terdapat komputer (host) seperti server1.bujangan.com dan subdomain training.bujangan.com. Subdomain training.bujangan.com juga terdapat komputer (host) seperti client1.training.bujangan.com.
4. Host Names
Domain name yang digunakan dengan host name akan menciptakan fully qualified domain name (FQDN) untuk setiap komputer. Sebagai contoh, jika terdapat fileserver1.detik.com, dimana fileserver1 adalah host name dan detik.com adalah domain name.

Cara kerja Domain Name Server:

· Resolvers mengirimkan queries ke name server.

· Name server mencek ke local database, atau menghubungi name server lainnya, jika ditemukan akan diberitahukan ke resolvers jika tidak akan mengirimkan failure message.

· Resolvers menghubungi host yang dituju dengan menggunakan IP address yang diberikan name server.

Dalam proses instalasi DNS Server pertama – tama yang harus dilakukan adalah dengan memastikan terkoneksi dengan internet untuk menginstall paket bind9-nya , kalau belum ada bind9 dan apabila tidak terkoneksi pada internet dapat dilakukan sendiri pada program UBUNTU dengan menyeting folder reponya.

Pertama yang harus dilakukan harus mengupdate terlebih dahulu packege nya dengan cara

#sudo su

# apt-get update

Tunggu aja sampe proses updatenya selesai.


Bentuk gambaran kata – katanya seperti gambar dibawah ini
Kalo updatenya udah selesai maka langsung aja anda install package bind9-nya dengan cara
#apt-get install bind9


jika instalasi bind9 sudah selesai selanjutnya adalah install dnsutils untuk testing dan troubleshooting masalah DNS. caranya adalah

# apt-get install dnsutils




Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa tidak terdapat masalah pada DNS.
Setelah itu lakukan pengeditan interface network nya dengan cara :
# nano /etc/network/interfaces




Setelah melakukan hal diatas Edit /etc/bind/named.conf.local dengan cara :
# nano /etc bind/named.conf.local





Stelah melakukan hal diatas, edit /etc/bind/named.conf.options
#nano /etc/bind/named.conf.options



Copy standard pada format DNS
# cp /etc/bind/db.local /etc/bind/db.aep.com
setelah itu
#nano /etc/bind/db.hardi.com
Isikan seperti contoh tampilan dibawah ini



Setelah melakukan hal diatas, edit reserve /etc/resolv.conf
# nano /etc/resolv.conf
tuliskan seperti contoh tampilan dibawah ini




Search menyatakan default domain seperti yang didefinisikan oleh entry name. Jika ada penulisan nama host yang tidak mengandung tanda baca titik maka resolver akan menambahkan entry name di belakang nama host tersebut. Sebagai contoh, jika Anda menuliskan host name mail saja dan entry name berisi frengk1.com maka resolver akan menggunakan nama mail.hardi.com.
nameserver menyatakan server mana yang harus dihubungi jika ada query dari resolver mengenai domain di atas. Apabila server tersebut tidak bisa dihubungi, server selanjutnya menjadi sasaran lemparan query.

Restart bind9
# /etc/init.d/bind9 restart






Pada percobaan selanjutnya, yaitu dengan melakukan ping kepada teman, dimana pada percobaan ini nomor ip teman saya adalah 172.16.30.7 jadi agar bias melakukan ping, hal yang harus dilakukan adalah dengan mensetting /etc/bind/named.conf.options. ip yang ada pada forward diubah menjadi ip teman kita yaitu 172.16.30.7
Gambarnya










Setelah diubah lakukan restart bind9 dan lakukan nslookup, apabila muncul tulisan seperti yang ada dibawah ini berarti telah berhasil melakukannya.
Gambar :





apa bila ingin melakukan pentestan apakah benar – benar udah berhasil atau tidak, dapat dilakukan dengan cara melakukan ping pada ria.com dan hasil diatas menunjukkan telah berhasil.
Gambar dari hasil ping ria.com

DASAR MOTOR STEPPER

  

I. Pendahuluan

 Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah : 

·        Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.

·        Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak

·        Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi

·        Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran)

·        Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC

·        Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya

·        Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

 Pada dasaranya terdapat 3 tipe motor stepper yaitu: 

 1.      Motor stepper tipe Variable reluctance (VR)

Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR):

  

  Gambar 2.8. Penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR) 

2.      Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM)

Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan (perhatikan gambar 2.9). Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,5⁰ hingga 15⁰ per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet:

 

 Gambar 2.9. Ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet (PM) 

3.      Motor stepper tipe Hybrid (HB)

Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6⁰ hingga 0,9⁰ per langkah atau 100-400 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid:

  

 Gambar 2.10. Penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid

Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi jenis unipolar dan bipolar. Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan  pulsa digital yang hanya terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan (wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif konstan (V_M) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan (perhatikan gambar 2.11).

Gambar 2.11. Motor stepper dengan lilitan unipolar

Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A & B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya (perhatikan gambar 2.12). Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih kompleks daripada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam hal torsi yang lebih besar untuk ukuran yang sama.

Gambar 2.12. Motor stepper dengan lilitan bipolar

II. Pengendali Motor Stepper

  

Berikut ini akan diberikan contoh perancangan dan perhitungan rangkaian pengendali motor stepper sederhana. Motor stepper yang digunkan pada contoh ini bertipe hibrid unipolar, memiliki empat fasa dan panjang langkah sebesar 1,8⁰ per langkahi. Motor diharapkan dapat berputar dalam dua arah dan memiliki dua kecepatan. Karena itu diperlukan pengendali motor stepper yang memiliki empat keluaran pulsa dengan kemampuan dua arah perputaran dan dua macam frekuensi pulsa guna mengatur kecepatan motor.

Rangkaian pengendali motor stepper (stepper motor driver) menggunakan komponen utama berupa sebuah IC logika XOR (74LS86) dan sebuah IC JK flip-flop (74LS76). Rangkain dengan kedua IC tersebut berfungsi untuk menghasilkan empat pulsa keluaran berurutan yang dapat berbalik urutannya dengan menerapkan logika tertentu pada rangkaian. Rangkaian tersebut memerlukan pulsa clock untuk dapat beroperasi. Sebagai sumber clock digunkan rangkaian berbasis IC timer 555. Rangkain pembangkit clock ini dapat menghasilkan dua macam frekuensi pulsa keluaran guna mendukung dua kecepatan motor stepper. Kemudian untuk mendukung pulsa-pulsa dengan arus besar (sekitar 1 - 3 A) digunakan transistor daya NPN tipe TIP31 sebagai solid state switch. Untuk lebih jelasnya perhatikanlah rangkaian utama dari pengendali motor stepper di bawah ini (gambar 3.7):

 

 Gambar 3.7. skema rangkaian pengendali motor steppper

 Gambar 3.7 di atas adalah skema rangkaian pengendali motor stepper yang dapat bergerak ke dua arah. Keluaran pengendali motor stepper ini ada empat (pena 15, 14, 11, 10 dari IC 74LS76). Pena-pena tersebut akan menghasilkan pulsa yang dapat menggerakkan motor stepper. Berikut ini adalah ilustrasi struktur motor stepper sederhana dan pulasa yang dibutuhkan untuk menggerakkannya:

                               
                                         

Gambar 3.8. (a) bentuk pulsa keluaran dari pengendali motor stepper (b) penerapan pulsa pengendali pada motor stepper dan arah putaran yang bersesuaian

 Arah putaran motor dapat diatur dengan mengatur kondisi logika masukan pada pena 13 dari IC 74LS86. Jika diterapkan logika 0, maka motor akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam (counter clock wise) sedangkan jika diterapkan logika 1, maka motor akan berputar dengan arah sesuai dengan ajah jarum jam (clockwise). Gambar 3.8.a di atas adalah contoh bentuk pulsa keluaran yang menggerakkan motor stepper pada arah sesuai dengan jarum jam (clockwise) (Gambar 3.8.b).

Kecepatan motor ditentukan oleh frekuensi masukan clock yang berbentuk gelombang persegi empat. Pulsa clock ini dibangkitkan oleh rangkaian osilator pembangkit pulsa berbasis IC timer 555. Berikut ini adalah rangkaian pembangkit pulsa clock berbasis IC 555:

 Gambar 3.9. skema rangkaian pembangkit pulsa clock berbasis IC 555

 

Rangkaian pada gambar 3.9 di atas adalah rangkaian berbasis IC 555 yang bekerja pada mode astabil. Dalam mode ini, rangkian bekerja sebagai osilator pembangkit pulsa/gelombang. Rangkaian di atas akan membangkitkan pulsa berbentuk persegi empat pada keluarannya (pena 3) secara periodik.

 

  Gambar 3.10. bentuk gelombang keluaran rangkaian pembangkit pulsa (osilator)

 Pulsa di atas memiliki frekuensi dan periode yang konstan. Periode dari satu gelombang penuh adalah Tt (Time total). Th (Time high) adalah periode sinyal positif atau tinggi sedangkan Tl (Time low) adalah periode sinyal nol atau rendah. Periode gelombang keluaran tersebut ditentukan oleh VR1, VR2, R1, R2 dan C1. Kapasitor C2 hanya berfungsi sebagai penstabil rangkaian. Untuk menghitung Periode keluaran, dapat dilakukan dengan rumus berikut ini:

 

Th = 0,693 ´ C1 ´ (VR1 + R1 + R2)

Tl  = 0,693 ´ C1 ´ R2

Tt  = Th + Tl

 

Pada rangkaian osilator di atas digunakan C1 = 1 mF = 0,000001 F, VR1= 200 kW = 200000 W, R1 = 1 kW = 1000 W dan R2 = 1,2 kW = 1200 W. Jika VR1 diatur pada posisi maksimum dan R1 terhubung dengan VR1, maka:

 

Th = 0,693 ´ 0,000001 ´ (200000 + 1000 + 1200)

Th = 0,1401246 detik

 

Tl = 0,693 ´ 0,000001 ´ 1200 W

Tl = 0,0008316 detik

 

Tt = 0,1401246 + 0,0008316

Tt = 0.1408562 detik

 

Jadi periode gelombang (Tt) adalah 0,0716 detik sehingga frekuensinya adalah:

 


 

 

 Jika VR1 berada pada posisi minimum maka perhitungannya menjadi:

 

Th = 0,693 ´ 0,000001 ´ (0 + 1000 + 1200)

Th = 0,0015246 detik

 

Nilai Tl tetap = 0,0008316 detik karena harga R2 tetap.

 

Tt = 0,0015246 + 0,0008316

Tt = 0,0023562 detik

 

 

Dari perhitungan di atas, diperoleh bahwa rangkaian pembangkit gelombang tersebut dapat membangkitkan pulsa dengan frekuensi 7,09 – 424,41 Hertz.

Karena motor yang digunakan terdiri atas 4 phase dan memiliki kecepatan sudut 1,8⁰ per langkah, maka:

·        Jika frekuensi clock = 7,09 Hz, maka kecepatan motor adalah:

 

v =   1,8/360´ 7,09 = 0,03545 putaran / detik

 

v = 2,127 rpm

 

·        Jika frekuensi clock = 424,41 Hz, maka kecepatan motor adalah:

 

v = 180/360  ´ 424,41 = 2,12205 putaran / detik

 

v = 127,323 rpm

 

Jadi pada sistem ini motor stepper dapat digerakkan pada kecepatan antara 2,127 rpm hingga 127,323 rpm. Dalam penerapannya pada sistem Triaxial, VR1 pada rangkaian osilator Gambar 3.9 di atur tahanannya hingga diperoleh kecepatan yang sesuai. Untuk dapat menghasilkan dua kecepatan, maka digunakan dua buah tahanan variabel (VR1 dan VR2). Masing-masing tahanan variabel diatur pada harga tahanan yang berbeda. Untuk harga tahanan yang lebih kecil akan dihasilkan pulsa clock yang lebih tinggi frekuensinya sehingga kecepatan motor stepper lebih tinggi. Untuk berpindah di antara dua kecepatan digunakan relay untuk memindah terminal R1 ke VR1 atau VR2. Jika relay off, maka terminal R1 terhubung ke terminal VR1 sedangkan jika relay on, maka terminal R1 terhubung ke terminal VR2.

Motor stepper umumnya memerlukan arus listrik yang relatif besar yaitu antara 1 hingga 2 A. Untuk itu keluaran dari pengendali motor stepper perlu dikuatkan sehingga dapat mengalirkan arus yang besar. Penguat tersebut dapat dianggap sebagai solid state switch karena hanya menghasilkan sinyal tinggi dan rendah (1 dan 0). Berikut ini adalah skema rangkaian solid state switch :

 

  Gambar 3.11. skema rangkaian solid state switch

 Pada rangkaian di atas (gambar 3.11), digunakan transistor bipolar (BJT) tipe TIP31 yang disusun sebagai open collector switch. Transistor TIP31 adalah tergolong transistor daya menengah yang mampu mengalirkan arus puncak hingga 5 A. Transistor-transistor ini harus dilengkapi oleh lempengan pendingin dari aluminium untuk mengurangi panas yang terjadi akibat besarnya arus yang mengalir. L1 - L4 adalah lilitan (wound) dalam motor stepper. Dioda D1 - D4 berfungsi sebagai pelindung rangkaian dari tegangan tinggi (back EMF) yang mungkin timbul dari lilitan motor setepper.

Keluaran dari rangkain pengendali motor stepper (phase1 - phase4) dihubungkan ke masukan dari empat transistor tersebut melalui R1 - R2. Jika masukan bernilai sinyal rendah, maka transistor akan berada pada keadaan cut-off sehingga arus dalam lilitan motor stepper tidak mengalir. Jika masukan bernilai tinggi (diatas tegangan ambang transistor), maka transistor akan on sehingga tegangan antara kolektor dengan emitor (V_CE ) turun dan arus dapat mengalir ke tanah (ground). Dengan begitu motor stepper berputar.  Jika sinyal keluaran dari pengendali motor stepper berbentuk seperti gambar 3.8.a, maka L1, L2, L3 dan L4 akan dialiri arus secara berurutan. Dengan begitu rotor dari motor stepper akan berputar sesuai dengan arah urutan sinyal pada gambar 3.8.b.

 

Penguat Diferensia Sebagai Dasar Penguat Operasional 

Penguat diferensial adalah suatu penguat yang bekerja dengan memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya. Berikut ini adalah gambar skema dari penguat diferensial sederhana:

Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT (Bipolar Junction Transistor) yang identik / sama persis sebagai penguat. Pada penguat diferensial terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.

Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai apabila hanya memiliki satu keluaran. Jadi yang diguankan adalah tegangan antara satu keluaran dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan satu keluaran yang tegangannya terhadap bumi (ground) sama dengan tegangan antara dua keluaran (Vod), maka salah satu keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di hubungkan dengan suatu pengikut emitor (emitter follower).

Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari pengikut emiter dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut dengan totem-pole. Dengan menggunakan konfigurasi ini, maka tegangan keluaran X dapat berayun secara positif hingga mendekati harga VCC dan dapat berayun secara negatif hingga mendekati harga VEE.

Apabila seluruh rangkaian telah dihubungkan, maka rengkaian tersebut sudah dapat dikatakan sebagai penguat operasional (Operational Amplifier (Op Amp)). Penjelasan lebih lanjut mengenai hal ini akan dilakukan pada sub bab berikut.

2. Penguat Operasional

Penguat operasional (Op Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas. Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional:

  
 2.1. Karakteristik Ideal Penguat Operasional

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:

¨      Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) A_VOL = -¥

¨      Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) V_OO = 0

¨      Hambatan masukan (input resistance) R_I = ¥

¨      Hambatan keluaran (output resistance) R_O = 0

¨      Lebar pita (band width) BW = ¥

¨      Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik

¨      Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkun dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal. Berikut ini akan dijelaskan satu persatu tentang kondisi-kondisi ideal dari Op Amp.

 2.1.1. Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka

Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback) yang diterapkan padanya seberti yang terlihat pada gambar 2.2. Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:

                                A_VOL =  Vo / Vid  = - ¥

                                 A_VOL = Vo/(V1-V2)  = - ¥

Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran V_O berbeda fasa dengan tegangan masukan V_id. 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 V_O jauh lebih besar daripada tegangan masukan V_id. Dalam kondisi praktis, harga A_VOL adalah antara 5000 (sekitar 74 dB) hingga 100000 (sekitar 100 dB).

Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran V_O tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp. Karena itu Op Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.

2.1.2. Tegangan Ofset Keluaran

Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) V_OO adalah harga tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan V_id = 0. Secara ideal, harga V_OO = 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 V_OO biasanya berharga sedikit di atas 0 V. Apalagi apabila tidak digunakan umpan balik maka harga V_OO 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 V_id  = 0, tegangan keluaran V_O juga = 0. Apabila hal ini tercapai,

  
2.1.3. Hambatan Masukan

Hambatan masukan (input resistance) R_i 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 amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar.

2.1.4. Hambatan Keluaran

Hambatan Keluaran (output resistance) R_O dari Op Amp adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran R_O 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.

2.1.5. Lebar Pita

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.

2.1.6. Waktu Tanggapan

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  prakteknya, 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.

2.1.7. Karakteristik Terhadap 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.

 

2.2. Implementasi Penguat Operasional

Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini akan menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai komparator dan sekaligus bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah konfigurasi Op Amp yang bekerja sebagai penguat: 

Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non inverting.  Penguat tersebut dinamakan penguat noninverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan noninverting dari Op Amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat dihitung dengan rumus: 

                                         A_V = (R1+R2)/R1

                                         A_V = 1 + R2/R1

Sehingga :

                                         V_O =1+(R2/R1)  V_id

Selain penguat noninverting, terdapat pula konfigurasi penguat inverting. Dari penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal masukan dari penguat jenis ini diterapkan pada masukan inverting dari Op Amp, yaitu masukan dengan tanda “-“. Sinyal masukan dari pengaut inverting berbeda fasa sebesar 180⁰ dengan sinyal keluarannya. Jadi jiak ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif. Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:

Penguatan dari penguat di atas dapat dihitung dengan rumus:

                                                           A_V = - R2/R1

Sehingga:                                            V_O = - (R2/R1) V_id