rancang bangun elektrokardiograf (ekg) skripsirepository.unair.ac.id/25692/1/istiqomah.pdf ·...

RANCANG BANGUN ELEKTROKARDIOGRAF (EKG)

SKRIPSI

TYAS ISTIQOMAH

PROGRAM STUDI S1 TEKNOBIOMEDIK

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Elektrokardiograf (EKG). Istiqomah, Tyas

ii

RANCANG BANGUN ELEKTROKARDIOGRAF (EKG)

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Bidang Teknobiomedik

Pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Oleh

TYAS ISTIQOMAH

080810191

Tanggal Lulus : 6 September 2012

Disetujui oleh:

Pembimbing I,

Ir. Welina Ratnayanti Kawitana

NIP. 19500627 197901 2 001

Pembimbing II,

Franky Chandra S.A., S.T., M.T NIP. 19830128 200912 1 004



iii

LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul : Rancang Bangun Elektrokardigraf (EKG) Penyusun : Tyas Istiqomah NIM : 080810191 Pembimbing I : Ir. Welina Ratnayanti Kawitana Pembimbing II : Franky Chandra S.A., S.T., M.T Tanggal seminar : 6 September 2012

Disetujui oleh :

Mengetahui,

Pembimbing I,

Ir. Welina Ratnayanti Kawitana

NIP. 19500627 197901 2 001

Pembimbing II,

Franky Chandra S.A., S.T., M.T NIP. 19830128 200912 1 004

Ketua Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Drs. Siswanto, M.Si. NIP. 19640305 198903 1 003

Ketua Program Studi S1 Teknobiomedik Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Dr. Retna Apsari, M.Si NIP . 19680626 199303 2 003



iv

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.



v

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan hidayah,

inayah, dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi

yang berjudul “Rancang Bangun Elektrokardiograf (EKG)”.

Naskah skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan.

Pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Papa (M. Utsman Faruq Moehtadi) dan mama (Nurul Magdaniah) terhebat

sepanjang masa. Terimakasih tak terkira untuk semua kasih sayangnya, semoga

Allah selalu menyayangi dan menjaga papa mama. Untuk adik tersayang,

Limpat Salamat, terimakasih hiburan dan keceriaannya, semoga selalu menjadi

ketua Osis kebanggaan SMAN 5 Surabaya, I’m so proud of you!

2. Kaik, nenek, kakek, dan semua om serta tante atas semua doa dan restunya

selama ini.

3. Ketua Departemen Fisika sekaligus dosen wali penyusun, Bapak Drs. Siswanto,

M.Si, yang telah memberikan kemudahan untuk dapat menyelesaikan

penelitian skripsi ini.

4. Ketua Program Studi S1 Teknobiomedik, Ibu Dr. Retna Apsari, M.Si, yang

telah memberikan support dan dukungan untuk penyelesaian skripsi ini.

5. Ibu Ir.Welina Ratnayanti Kawitana selaku pembimbing I yang selalu

memberikan masukan dan meluangkan waktu bagi penyusun untuk

berkonsultasi.



vi

6. Bapak Triwiyanto, S.Si, M.T yang telah memberikan saran kritik serta menjadi

pembimbing yang sangat baik dan menjadi rekan diskusi penyusun untuk bisa

menyelesaikan penelitian EKG ini.

7. Bapak Drs. Tri Anggono yang telah memudahkan penyusun untuk

menggunakan laboratorium serta memberikan saran demi terselesaikannya

penelitian EKG.

8. Bapak Franky Chandra S.A., S.T., M.T selaku pembimbing II yang meluangkan

waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi.

9. Bapak Imam Sapuan, S.Si, M.Si dan Bapak Dr. Moh.Yasin, M.Si terimakasih

atas masukannya sebagai penguji.

10. Bapak Dr. I Gde Rurus Suryawan Sp. Jp (K) yang banyak memberikan masukan, serta

kritik dan saran yang membangun pada ide pembuatan EKG.

11. Dr. R. Heru sekaligus om penyusun yang telah bersedia menjadi konsultan jantung

serta EKG nya. Terimakasih juga untuk tante Erma Safitri atas semua channel dan

kemudahan yang diberikan untuk mempermudah penyusun menyelesaikan skripsi ini.

12. Thieara Ramadanika yang sudah banyak meluangkan waktunya, memberikan support,

dan sangat setia menemani penyusun selama ini. Terimakasih untuk setiap hiburan,

keceriaan, dan ketulusannya yang tak terkira. Semoga tercapai setiap cita-citanya.

13. Genk Brutal (Yuyun, Talitha, Rima, Rizka), Genk Begundal (Affan, Guruh, Fadil,

Ook), Genk DoTa (Justi, Gilang, Taufiq), Aditya sobh dan Wida terimakasih atas

persahabatan indah selama 4 tahun ini.

14. Teman-teman dan senior HIMAFI Unair yang sudah memberikan pelajaran hidup dan

menjalani suka duka bersama selama ini, terimakasih semuanya.

15. Puput, Ersti, Nada dan teman-teman Atem terimakasih atas bantuannya dalam

menyelesaikan skripsi ini.



vii

16. Teman-teman Teknobiomedik 2008, Agnes, Ardika, Arinda, Ary, Irma, Donna, Bilal,

Ima, Farah, Miranda, Ninik, Metex, Wita, Rio, Sabrina, Devi, Windy, Yudha, Yudhis,

Masta terimakasih untuk keceriaannya di Teknobiomedik pertama ini.

17. Bu Delima, Mbak Endang, serta semua dosen-dosen dan staf karyawan Program Studi

S1 Teknobiomedik, Universitas Airlangga yang telah memudahkan penyusun dalam

proses penelitian skripsi ini.

Skripsi ini disusun dengan sepenuh hati dan kesungguhan untuk bisa

mempersembahkan karya di bidang ilmu pengetahuan. Namun bagaimanapun,

penyusun juga menyadari bahwa naskah skripsi ini masih banyak kekurangan.

Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk

perbaikan naskah skripsi ini.

Surabaya, September 2012

Penyusun

Tyas Istiqomah



viii

Istiqomah, Tyas, 2012, Rancang Bangun Elektrokardiograf (EKG). Skripsi di bawah bimbingan Ir.Welina Ratnayanti Kawitana dan Franky Chandra S.A., S.T., M.T, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya

ABSTRAK

Jantung sebagai salah satu organ vital bagi tubuh dengan fungsi utamanya untuk sirkulasi darah ke seluruh tubuh sangat rentan terserang penyakit. Untuk dapat memeriksa kondisi kesehatan jantung seseorang digunakan alat EKG (elektrokardiogram) yang kini sangat banyak tersedia di pasaran. Namun harganya yang yang mahal serta penggunaannya yang tidak dapat dibawa kemana-mana menjadi penghambat tersendiri. Untuk itu akan dibuat sebuah rancang bangun EKG sehingga EKG yang dibuat menjadi lebih efisien karena mobile serta murah. Hasil yang ditampilkan adalah sinyal PQRST jantung pada software Scope Osiloskop. Untuk rangkaian hardware yang digunakan adalah rangkaian catu daya, rangkaian amplifier, rangkaian bandpass filter, dan rangkaian buffer. Setelah EKG berhasil dibuat selanjutnya dilakukan proses perbandingan dengan EKG Standard. Adapun selisih nilai tegangan dan waktu yang didapat untuk masing-masing lead adalah Lead I 0,02mV dan 0,004s, Lead II 0,02mV dan 0,003s, Lead III 0mV dan 0,01s. Hasil yang didapat tersebut masih termasuk dalam rentang ketelitian EKG Standard.

Kata kunci : EKG, jantung



ix

Istiqomah, Tyas, 2012, Design of Electrocardiograph (ECG). Final project was under guidance Ir.Welina Ratnayanti Kawitana and Franky Chandra S.A., S.T., M.T, Department of Physics, Faculty of Sains and Technology, Airlangga University, Surabaya

ABSTRACT

Heart as one of the vital organs of the body with its main function to circulate blood throughout the body, is vulnerable to diseases. In order to check the condition of one's heart health, ECG (electrocardiograph) is used, which is now very available in large quantities in the market. But the high price and its usage of which is not portable, becomes an obstacle to itself. Therefore, a design to create an efficient, mobile and cheap ECG was made. The results shown were the PQRST heart signals on the Oscilloscope Scope software. On the hardware, power supply, amplifier, bandpass filter and buffer circuits were utilized. After ECG (electrocardiograph) has succesfully made, it compared with standard ECG (electrocardiograph). The difference between the voltage and time values obtained for each lead is Lead I 0.02mV and 0.004s, Lead II 0.02mV and 0.003s, Lead III 0mV and 0.01s. The results are still included within the range of accuracy of ECG Standard.

Keywords : ECG, heart



x

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i

LEMBAR PERNYATAAN ....................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ iii

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .................................................... iv

KATA PENGANTAR................................................................................................ v

ABSTRAK ................................................................................................................ viii

ABSTRACT .............................................................................................................. ix

DAFTAR ISI ................................................................................................... x

DAFTAR TABEL............................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah.............................................................................................. 4

1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 4

1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 5

2.1 Jantung ............................................................................................. 5

2.1.1 Elektrofisiologis Sel Jantung ................................................................. 7

2.1.2 Konduksi Jantung ................................................................................. 9

2.2 EKG (Elektrokardiograf)............................................................................. 11

2.2.1 Sadapan EKG ....................................................................................... 13



xi

2.2.2 Pembacaan EKG ................................................................................... 15

2.3 Elektroda ............................................................................................. 16

2.4 Rangkaian Instrumentasi ............................................................................. 18

2.4.1 Rangkaian Catu Daya ............................................................................ 18

2.4.2 Rangkaian Diferensial Amplifier ........................................................... 19

2.4.3 Rangkaian Buffer .................................................................................. 21

2.4.3 Rangkaian Filter.................................................................................... 22

2.5 IC LM 324 ............................................................................................. 24

2.6 Sound Card..... ............................................................................................ 26

2.7 Soundcard Osiloskop .................................................................................. 28

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................................. 30

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian...................................................................... 30

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................... 30

3.2.1 Alat Penelitian ...................................................................................... 30

3.2.2 Bahan Penelitian ................................................................................... 31

3.3 Blok Diagram ............................................................................................ 31

3.3.1 Cara Kerja Blok Diagram ...................................................................... 32

3.4 Prosedur Penelitian ..................................................................................... 33

3.4.1 Tahap Persiapan .................................................................................... 33

3.4.2 Tahap Perancangan ............................................................................... 34

3.4.3 Tahap Pembuatan .................................................................................. 41

3.4.4 Tahap Pengujian dan Perbandingan ....................................................... 41

3.4.5 Analisis Data ........................................................................................ 42

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 44

4.1 Hasil Tampilan Akhir.................................................................................. 44



xii

4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis Data ....................................................... 46

4.2.1 Pengujian Rangkaian Penguat ............................................................... 46

4.2.2 Pengujian Rangkaian Filter ................................................................... 48

4.2.3 Pengujian EKG Pada Pasien .................................................................. 49

4.3 Perbandingan Alat....................................................................................... 53

4.3.1 Perbandingan Amplitudo EKG Standard dan EKG Rancangan .............. 53

4.3.2 Perbandingan Periode EKG Standard dan EKG Rancangan ................... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 60

5.1 Kesimpulan..... ............................................................................................ 60

5.2 Saran................... ........................................................................................ 60

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 62

LAMPIRAN .............................................................................................................. 65



xiii

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman

4.1 Hasil Uji Rangkaian Penguat ................................................................... 46

4.2 Perbandingan Amplitudo Lead I .............................................................. 54

4.3 Perbandingan Amplitudo Lead II ............................................................. 55

4.4 Perbandingan Amplitudo Lead III ........................................................... 55

4.5 Perbandingan Periode Lead I ................................................................... 57

4.6 Perbandingan Periode Lead II.................................................................. 58

4.7 Perbandingan Periode Lead III ................................................................ 58



xiv

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Jantung.................................................................................................... 5

2.2 Potensial Aksi Jantung ............................................................................ 9

2.3 Struktur dan Sistem Konduksi Jantung .................................................... 10

2.4 Potensial Membran Pemacu Jantung ....................................................... 11

2.5 Sinyal Keluaran EKG .............................................................................. 12

2.6 Pemasangan Titik Reference Elektroda 3 Lead .............................................. 13

2.7 Segitiga Einthoven .................................................................................. 14

2.8 Hasil EKG Masing-Masing Lead ............................................................. 14

2.9 Sinyal EKG Normal ................................................................................ 16

2.10 Prinsip Kerja Elektroda ........................................................................... 17

2.11 Regulator 7805 .......................................................................................... 19

2.12 Rangkaian Penguat Diferensial .................................................................... 20

2.13 Rangkaian Buffer ................................................................................... 21

2.14 Rangkaian Low Pass Filter...................................................................... 24

2.15 Rangkaian High Pass Filter .................................................................... 24

2.16 Diagram Blok Op-Amp ........................................................................... 25

2.17 IC LM 324 .............................................................................................. 25

2.18 Sound Card ............................................................................................. 28

2.19 Tampilan Awal Soundcard Osiloskop ........................................................... 29

3.1 Blok Diagram EKG ................................................................................. 32



xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Lampiran

1. Hasil Alat EKG ....................................................................................... 65

2. Hasil Uji Rangkaian Penguat ................................................................... 67

3. Hasil Uji EKG ......................................................................................... 70

4. Datasheet IC LM 324 .............................................................................. 74



1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Jantung adalah salah satu organ vital bagi tubuh yang fungsi utamanya

untuk sirkulasi darah ke seluruh tubuh. Jantung terdiri dari bagian kanan dan kiri

yang terbagi menjadi atrium pada bagian atas jantung dan ventrikel pada bagian

bawah jantung. Darah dari masing-masing atrium dikirim ke ventrikel. Darah dari

ventrikel kanan dipompa ke paru dan darah dari ventrikel kiri dipompa ke seluruh

tubuh. Jantung dapat berkontraksi yang biasa disebut dengan ritme jantung dari

adanya mekanisme ini. (Guyton, 2006)

Pada jantung terdapat otot yang berkontraksi secara otomatis hingga

dihasilkan arus listrik dalam bentuk potensial aksi atau konduksi jantung dan

ritme jantung dapat dikontrol (Kurachi, 2001). Arah konduksi jantung adalah dari

Sinotrial (SA) node menuju Atriventricular (AV) node selanjutnya menuju bundle

of his dan bercabang di serat purkinje yang masing-masing menuju ventrikel kiri

dan ventrikel kanan (Jones, 2005). Konduksi jantung berhubungan dengan jumlah

heart rate (detak jantung) per menit. Heart rate digunakan sebagai indikasi

adanya kelainan pada jantung. Jumlah normal heart rate adalah 60-100 kali/menit.

Jantung sebagai salah satu organ vital tubuh sangat rentan terserang

penyakit. Pemeriksaan jantung biasa dilakukan dengan EKG (elektrokardiogram).

Hasil yang ditampilkan pada EKG berupa sinyal PQRST dengan makna tertentu.

Gelombang P sebagai bentuk adanya depolarisasi atrium, kompleks QRS berarti

depolarisasi pada ventrikel, dan gelombang T berarti repolarisasi ventrikel.



2

Berdasarkan sinyal yang dihasilkan dapat dianalisa oleh dokter tentang penyakit

yang diderita.

Kebanyakan perangkat EKG saat ini merupakan produk import serta harga

yang sangat mahal. Selain itu penggunaan perangkat EKG tersebut yang tidak

praktis karena kurang mobile karena perangkatnya yang besar dan biasanya hanya

dimiliki oleh rumah sakit besar.

Subhi telah melakukan penelitian di tahun 2012 mengenai EKG. Penelitian

yang dilakukannya adalah dengan menghitung jumlah heart rate dari satu lead

saja, yaitu lead II yang ditampilkan pada LCD dengan sistem wireless. Namun

penelitian ini dirasa kurang lengkap karena hanya menghitung jumlah heart rate

tanpa bisa melihat kondisi jantung keseluruhan dari lead standard tubuh.

Berdasarkan hal tersebut, maka dibuat rancang bangun EKG yang tetap

bersifat mobile, dapat menampilkan bentuk kompleks PQRST jantung serta

diambil dari tiga lead standard tubuh untuk penggunaan EKG. EKG yang dibuat

menggunakan sistem soundcard ke laptop. Selain itu pembuatan di dalam negeri

dengan biaya terjangkau juga menjadi sebuah kelebihan. Penggunaan soundcard

juga dirasa praktis dan hasil yang didapatkan tidak terlalu banyak menimbulkan

noise. Penelitian ini terdiri dari dua bagian, yaitu software dan hardware.

Pada bagian software terdapat tampilan sinyal jantung dengan bentuk

kompleks P,Q,R,S,T yang ditampilkan pada program Scope Osiloskop. Pada

bagian hardware terbagi atas beberapa rangkaian yang terdiri dari rangkaian catu

daya, rangkaian amplifier, rangkaian filter, dan rangkaian buffer.



3

Rangkaian catu daya digunakan sebagai sumber tegangan keseluruhan

sistem hardware yang bekerja. Rangkaian Amplifier digunakan untuk penguat

sinyal agar dapat diproses sistem. Rangkaian filter digunakan untuk mereduksi

noise dan interferensi lainnya yang terbawa penguatan. Rangkaian buffer

digunakan sebagai penyangga rangkaian.

Sebagai pengukur dari tubuh pasien digunakan hanya tiga buah sadapan,

yaitu RA (right arm), LA (left arm), dan LL (left leg) serta ditambah satu sadapan

sebagai grounding yaitu di RL (right leg). Analisis yang dilakukan berdasarkan

pengambilan data berupa nilai tegangan dari amplifier dan filter serta gambar

sinyal yang ditampilkan untuk dibandingkan dengan alat yang sudah terkalibrasi.

Diharapkan dengan adanya alat ini dapat memberikan tampilan sinyal

yang rendah noise dan akurat serta dapat digunakan sebagai alat yang tepat guna

di bidang medis.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimanakah merancang bangun EKG mobile dan ditampilkan pada

laptop?

2. Bagaimanakah kinerja EKG yang dibuat setelah dilakukan kalibrasi

dengan EKG yang sudah standard?



4

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini terbatas pada :

1. Sadapan yang digunakan sebanyak tiga buah dan diletakkan pada titik LA

(left arm), LL (left leg) dan RA (right arm). Satu titik sadapan digunakan

sebagai grounding, yaitu titik RL (right leg).

2. Perancangan difokuskan pada perangkat keras EKG.

3. Perancangan EKG hanya menampilkan sinyal kompleks P,Q,R,S,T pada

laptop.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Merancang bangun EKG yang bersifat mobile dan ditampilkan pada

laptop.

2. Mengetahui kinerja EKG yang dibuat setelah dilakukan perbandingan

dengan EKG yang sudah standard.

1.5 Manfaat Penelitian

1. EKG yang dapat dibuat diharapkan dapat menjadi suatu alat medis

produksi lokal serta murah yang digunakan paramedis.

2. Dengan penggunaan soundcard diharapkan dapat memberikan sistem yang

tersetting dan terprogram lebih baik dalam penggunaan alat medis seperti

EKG serta mobile.



5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jantung

Secara fisiologi, jantung adalah salah satu organ tubuh yang paling vital

fungsinya dibandingkan dengan organ tubuh lainnya. Dengan kata lain, apabila

fungsi jantung mengalami gangguan maka besar pengaruhnya terhadap organ-

organ tubuh lainnya terutama ginjal dan otak karena fungsi utamanya untuk

sirkulasi darah ke seluruh tubuh sebagai metabolisme sel-sel untuk kelangsungan

hidup.

Gambar 2.1 Jantung (Guyton, 2006)

Jantung terdiri dari dua bagian, yaitu jantung bagian kanan dengan fungsi

sebagai pemompa darah ke paru dan jantung bagian kiri sebagai pemompa darah

ke seluruh tubuh. Pada masing-masing bagian jantung terdapat dua bilik (ruang)

yaitu atrium pada bagian atas jantung dan ventrikel pada bagian bawah jantung.

Masing-masing atrium adalah sebuah pompa yang lemah untuk memompa darah

ke ventrikel. Ventrikel sebagai pompa utama pengiriman darah baik ke paru



6

melalui ventrikel kanan dan ke seluruh tubuh melalui ventrikel kiri. Ketika sistem

ini berfungsi normal, atrium berkontraksi kira-kira seper enam detik mendahului

kontraksi ventrikel, sehingga memungkinkan pengisian ventrikel sebelum

ventrikel memompa darah menuju paru-paru dan tubuh.

Pada jantung terdapat otot yang mirip dengan otot rangka karena

mekanisme kontraksi keduanya hampir sama. Namun terdapat beberapa

perbedaan pada keduanya, yaitu otot jantung bekerja tanpa perintah neuron seperti

pada otot rangka karena kerja otot jantung adalah otomatis. Perbedaan kedua

terletak pada durasi kontraksi keduanya yang mana durasi (lama) kontraksi otot

jantung lebih lama dibanding otot rangka. Jantung tersusun dari beberapa jenis

otot, yaitu otot atrial, otot ventricular, otot excitatory dan serat otot conductive.

Kontraksi jantung yang kuat terletak pada otot atrial dan otot ventricular. Otot

excitatory dan otot conductive berkontraksi sangat lemah karena hanya terdiri dari

sedikit benang-benang fibril. Namun, masing-masing otot tersebut berkontraksi

secara otomatis hingga dihasilkan arus listrik dalam bentuk potensial aksi atau

konduksi jantung dan ritme jantung dapat dikontrol (Kurachi, 2001). Sewaktu

impuls jantung melewati jantung, arus listrik akan menyebar kedalam jaringan di

sekeliling jantung dan sebagian kecil dari arus tersebut akan menyebar ke

permukaaan tubuh yang lain.

Jantung dapat terserang penyakit sehingga jantung tidak dapat

menjalankan tugasnya dengan baik. Hal-hal tersebut antara lain:

1. Otot jantung yang lemah. Ini adalah kelainan bawaan sejak lahir. Otot

jantung yang lemah membuat penderita tak dapat melakukan aktifitas yang



7

berlebihan, karena pemaksaan kinerja jantung yang berlebihan akan

menimbulkan rasa sakit di bagian dada, dan kadangkala dapat

menyebabkan tubuh menjadi Nampak kebiru-biruan. Penderita lemah otot

jantung ini mudah pingsan.

2. Adanya celah antara serambi kanan dan serambi kiri, oleh karena tidak

sempurnanya pembentukan lapisan yang memisahkan antara kedua

serambi saat penderita masih di dalam kandungan. Hal ini menyebabkan

darah bersih dan darah kotor tercampur. Penyakit ini juga membuat

penderita tidak dapat melakukan aktifitas yang berat, karena aktifitas yang

berat hampir dapat dipastikan akan membuat tubuh penderita menjadi biru

dan sesak nafas, walaupun tidak menyebabkan rasa sakit di dada. Ada pula

variasi dari penyakit ini, yakni penderitanya benar-benar hanya memiliki

satu buah serambi (Azhar, 2009).

2.1.1 Elektrofisiologis Sel Jantung

Dinding sel dalam tubuh manusia pada umumnya merupakan membran

semipermeabel yang hanya dapat melewatkan zat-zat tertentu (Rosyadi, 2001).

Sel-sel dalam tubuh tersusun dari protoplasma yang mengandung ion-ion yang

terjadi akibat proses ionisasi. Ion-ion yang dominan adalah Na+ (sodium), K+

(potassium), dan Cl- (klorida). Terdapat beribu-ribu kanal ion pada membran sel-

sel otot jantung (myocardium) yang merupakan jalur utama bagi ion-ion untuk

berdifusi. Kanal-kanal tersebut bersifat relatif spesifik terhadap ion-ion tertentu,

misalnya kanal Kalsium dilalui Ca++, kanal Kalium dilalui K+, kanal Natrium

dilalui Na+, dan seterusnya. Selain itu, kanal-kanal ion tersebut dikontrol oleh



8

suatu mekanisme "pintu gerbang" sehingga dapat membuka dan menutup

tergantung pada kondisi trans membran.

Ion-ion cenderung membentuk persamaan elektron di dalam dan di luar

sel, sehingga terjadi distribusi yang tidak seimbang dan menimbulkan gaya suatu

gaya tarik menarik antara ion-ion dimana ion negatif (terutama anion organik)

berkumpul di permukaan dalam, sedangkan ion positif (terutama Na+) berkumpul

di permukaan luar membran sel. Keadaan ini dikatakan sel berada dalam stadium

polarisasi.

Ion-ion memiliki muatan listrik dan pada waktu sel tidak aktif, terdapat

perbedaan potensial antara permukaan dalam dan luar membran sel sebesar 90

mV, dimana muatan intra sel lebih negatif dibandingkan muatan ekstra sel

sehingga ditulis -90 mV. Keadaan ini terjadi saat membran sedang istirahat dan

keadaan demikian dikatakan bahwa membran mengalami polarisasi. Membran

yang sedang istirahat disebut dengan keadaan tanpa rangsang atau resting state.

Pada keadaan ada rangsang terjadi kenaikan potensial membran plasma

disebut depolarisasi dimana terjadi kenaikan potensial membran sebesar +35mV.

Saat depolarisasi terjadi peningkatan ion Na + ekstra sel yang menyebabkan

permeabilitas membran terhadap ion Na juga meningkat sehingga dapat masuk ke

intra sel dan intra sel bermuatan positif. Bila rangsang sudah tidak ada lagi terjadi

penurunan potensial membran.

Membran yang mengalami hiperpolarisasi mempunyai negatif potensial

membran lebih besar dari pada saat potensial istirahat atau potensial membran

depolarisasi. Pada saat hiperpolarisasi terjadi perpindahan ion Kalium dari intrasel



9

ke luar menuju ekstra sel sehingga intrasel bermuatan negatif. Selanjutnya

membran mengalami proses repolarisasi yaitu proses pengembalian ion-ion Na+

ke luar sel dimana membran kembali ke potensial istirahat. Keseluruhan proses

tersebut disebut dengan potensial aksi yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Potensial Aksi Jantung (Kuntarti, 2006)

2.1.2 Konduksi Jantung

Kontraksi otot manapun akan selalu menimbulkan perubahan kelistrikan

yang dikenal dengan istilah potensial aksi. Potensial aksi bisa terjadi bila suatu

daerah membran syaraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang.

Potensial aksi mempunyai kemampuan merangsang daerah sekitar sel membran

untuk mencapai nilai ambang. Potensial aksi yang timbul pada otot jantung

(miokardium) dan jaringan transmisi jantung inilah yang memberikan gambaran

kelistrikan jantung (konduksi jantung). Adanya konduksi jantung dapat

menghasilkan impuls listrik secara ritmis yang menyebabkan adanya kontraksi



10

ritmis otot jantung yang disebut ritme jantung, mengirim potensial aksi melalui

otot jantung dan menyebabkan terjadinya detak jantung (Guyton, 2006).

Gambar 2.3 Struktur dan Sistem Konduksi Jantung (Jones, 2005) Arah konduksi jantung berdasarkan Gambar 2.3 adalah dari simpul

sinoatrial (SA) yang terletak pada bagian atas serambi kanan. Simpul SA inilah

yang menimbulkan rangsangan yang menyebabkan jantung berkontraksi. Simpul

atrioventrikular (AV) terletak pada dinding yang membatasi serambi kanan dan

bilik kanan. Simpul ini berfungsi menghantarkan impuls dari serambi ke bilik.

Impuls dari simpul AV kemudian diteruskan ke seluruh bilik melalui berkas His.

Pada ujung berkas His terdapat banyak cabang. Cabang-cabang ini disebut serat

Purkinje. Serat-serat Purkinje bertugas meneruskan impuls dari berkas His ke

seluruh otot bilik. Bilik kemudian berkontraksi sehingga darah dipompa keluar

dari bilik dan mengalir dalam sistem peredaran darah (Jones, 2005).

Konduksi jantung berhubungan dengan jumlah heart rate (detak jantung)

per menit. Heart rate digunakan sebagai indikasi adanya kelainan pada jantung.

Simpul SA

Penghubung Simpul

Simpul AV

Berkas His Serat Purkinje

Cabang berkas kanan

Cabang berkas kiri



11

Jumlah normal heart rate adalah 60-100 kali/menit. Jika jumlah heart rate di

bawah 60 kali/menit maka terjadi bradikardi, sedangkan jumlah heart rate yang di

atas 100 kali/menit terjadi takikardi.

Perbedaan potensial membran istirahat pada sistem konduksi jantung yang

terdiri atas simpul SA, atrium, simpul AV, His-purkinje, dan ventrikel bergantung

pada tipe potensial aksi masing-masing. Potensial aksi ini terdiri atas 2 tipe

berdasarkan penyebab depolarisasi primer, yaitu tipe potensial aksi respon cepat

dan potensial aksi respon lambat. Atrium, His-purkinje, dan ventrikel memiliki

karakteristik potensial aksi respon yang cepat. Sedangkan yang memiliki

karakteristik potensial aksi respons lambat yaitu simpul SA dan simpul AV.

Gambar 2.4 menunjukkan potensial membran yang terjadi pada pemacu jantung.

Gambar 2.4 Potensial Membran Pemacu Jantung (Vena, 2010)

2.2 EKG (Elektrokardiograf)

EKG adalah suatu gambaran grafis mengenai gambaran puncak aktifitas

elektris dari serabut otot jantung, berupa kurva tegangan fungsi waktu yang terdiri



12

dari berbagai puncak (Heru, 2008). Sebuah EKG dapat digunakan untuk

mengukur denyut jantung, mendiagnosis adanya infark mikroad yang sedang

berkembang, mengidentifikasi aritmia dan efek dari obat dan peralatan yang

digunakan pada penanganan jantung.

Gambar 2.5 Sinyal Keluaran EKG (Azhar, 2009)

Urutan terjadinya sinyal elektrokardiograf berdasarkan Gambar 2.5 adalah

sebagai berikut :

1. Gelombang P berasal dari kontraksi atrium dari sinus atrialis ke nodus

atrio ventricularis saat darah mulai memasuki jantung dari seluruh tubuh.

2. Gelombang R adalah tanda akhir dari kontraksi atrium dan awal dari

kontraksi ventrikel saat darah memasuki ruang ventrikel.

3. Kompleks QRS berasal dari adanya aktivitas kontraksi pada ventrikel yang

memompakan darah ke seluruh tubuh dan merupakan gelombang tertinggi.

4. Gelombang T berasal dari repolarisasi ventrikel atau ventrikel kembali

dalam keadaan istirahat setelah proses pemompaan darah ke seluruh tubuh

selesai.



13

5. Interval P-R menandakan waktu dari permulaan kontraksi atrial sampai

permulaan kontraksi ventrikel.

6. Interval R-T menunjukkan kontraksi otot (ventrikel sistole), dan interval

T-R menyebabkan adanya relaksasi otot (ventrikel diastole). (Hadiyoso,

2011)

2.2.1 Sadapan EKG

Penggunaan EKG dilengkapi dengan pemasangan sadapan pada tubuh

sebagai monitor adanya perubahan tegangan antara elektroda yang ditempatkan

pada berbagai posisi di tubuh. Pengukuran sinyal pada EKG dilakukan dengan

pemilihan tiga titik bipolar yang pertama kali diperkenalkan oleh Einthoven

yang terletak di lengan kanan, lengan kiri, dan kaki kiri. Pengambilan titik

reference ini kemudian dikenal dengan segitiga Einthoven yang digambarkan pada

Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Pemasangan Titik Reference Elektroda 3 Lead (Vahed, 2005)

Secara sederhana Gambar 2.6 dapat di tansformasikan ke dalam bentuk segitiga Einthoven pada Gambar 2.7.



14

Gambar 2.7 Segitiga Einthoven (Vahed 2005)

Gambar 2.6 dapat dijelaskan sebagai berikut :

Lead I : L1 = LA-RA (1) LA (left arm) = potensial pada lengan kiri

Lead II : L2 = LL-RA (2) RA (right arm) = potensial lengan kanan

Lead III : L3 = LL-LA (3) LL (left leg) = potensial pada kaki kiri

Sehingga :

Lead I + Lead III = LA-RA + LL-LA = LL-RA = Lead II

Lead II – Lead I = Lead III (Aston, 1991)...................................(2.1)

Gambar 2.8 Hasil EKG Masing-Masing Lead (Aston, 1991)



15

Gambar 2.8 menunjukkan jika tegangan pada Lead III dapat dihitung dari

Lead II dan Lead I. Setelah dilakukan penentuan titik reference yang

mengunakan prinsip segitiga Einthoven selanjutnya adalah melakukan proses

sadapan yang merupakan proses pencatatan sinyal elektrik jantung dari gabungan

elektroda yang ditempatkan pada titik – titik reference tersebut.

2.2.2 Pembacaan EKG

Mesin EKG merupakan alat yang digunakan untuk mengolah sinyal

elektrik jantung melalui elektroda dan menampilkannya lewat kertas/layar

monitor dengan skala tertentu. Aksis horizontal mewakili waktu dengan kecepatan

25mm/detik. Setiap kotak kecil kertas EKG berukuran 1 mm2. Dengan kecepatan

25 mm/s, 1 kotak kecil kertas EKG sama dengan 0,04 s (40 ms). Lima kotak kecil

menyusun 1 kotak besar, yang sama dengan 0,20 s (200 ms) yang mana ada 5

kotak besar per menit. Standarisasi untuk voltase (amplitudo) adalah 1, artinya 10

kotak kecil vertikal (1 cm) mewakili 1 mV. Sinyal kalibrasi harus dimasukkan

dalam tiap rekaman. Sinyal standar 1 mV harus menggerakkan jarum 1 cm secara

vertikal, yakni 2 kotak besar di kertas EKG. Kalibrasi 1 mV diperlukan untuk

standar perbandingan antara besarnya input dengan besarnya penguatan amplifier

sesuai dengan kepekaan (sensitivity) yang dipilih.

Standarisasi ini harus selalu konsisten agar dengan melihat amplitudo

gambaran EKG, dapat diketahui ada tidaknya perubahan voltase dari konduksi

jantung. Hasil EKG terdiri atas dua unsur yaitu komplek dan interval. Komplek

yang normal adalah gelombang P, komplek QRS dan gelombang T (Soeliadi,

1991). Gambar 2.8 menunjukkan sinyal EKG normal seseorang.



http://id.wikipedia.org/wiki/Kalibrasi

16

Gambar 2.9 Sinyal EKG Normal (Fandi dkk, 2006)

Pengukuran EKG dilakukan dengan menggunakan penguat diferensial.

Elektroda dua sadapan pada suatu waktu yang dipilih digunakan untuk input ke

tahapan penguat diferensial. EKG amplifier biasanya memiliki penguatan sekitar

1000x sehingga meningkatkan nilai biopotensial sebesar 1mV menjadi sekitar 1

V. Grafik kecepatan dalam rekaman EKG telah distandarkan pada 25 dan 50

mm/s (McGraw-Hill, 2004).

2.3 Elektroda

Elektroda biasa digunakan untuk pengukuran sinyal tubuh. Elektroda

untuk mengambil sinyal-sinyal biolistrik berdasarkan prinsip bahwa kontak antara

ion metal dengan metal yang bersesuaian menghasilkan potensial listrik yang

disebut potensial elektroda. Potensial ektroda dihasilkan oleh adanya perbedaan

laju perpindahan ion yang masuk dan keluar metal. Elektroda dibuat dari material

yang memiliki resistansi rendah antara kulit dan permukaan elektroda. Menurut



17

polaritasnya, maka elektroda-elektroda EKG dapat dibagi menjadi elektroda

positif (anoda), negatif (katoda) dan netral (ground electrode).

Pengukuran potensial biolostrik memerlukan dua buah elektroda, maka

tegangan yang terukur sesungguhnya merupakan perbedaan potensial antara

kedua elektroda. Apabila kedua elektroda mempunyai jenis sama, maka besar

potensial bergantung pada perbedaan nyata potensial ion antara dua titik pada

tubuh yang sedang diukur. Salah satu sifat elektroda yang penting yang perlu

diketahui adalah bahwa besar impedensi elektroda bergantung pada frekuensi.

Perubahan impedansi elektroda dapat menimbulkan kesalahan pengukuran sinyal

biolistrik. Gambar 2.10 menjelaskan tentang prinsip kerja elektroda.

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Elektroda (Guyton, 2006)

Dalam pemakaiannya untuk memperoleh sinyal biolistrik, elektroda

memiliki jenis yang beragam. Pemakaian elektroda terdiri dari 2 jenis yaitu



18

invasive yang melukai kulit dan non-invasive yang tidak melukai kulit. Elektroda

permukaan diletakkan pada permukaan kulit dengan tujuan mengukur isyarat

listrik dari sejumlah unit motoris. Potensial elektroda dihasilkan oleh elektron

yang meninggalkan gel elektrolit dan masuk ke logam (Rusmawati, 2006).

2.4 Rangkaian Instrumentasi

2.4.1 Rangkaian Catu Daya

Rangkaian catu daya berfungsi untuk menyediakan arus dan tegangan

tertentu sesuai dengan kebutuhan beban dari sumber daya listrik yang ada

(Istataqomawan, 2011). Selanjutnya rangkaian catu daya digunakan untuk

menyuplai tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Salah satu rangkaian catu

daya yang dapat digunakan pada rangkaian EKG adalah rangkaian yang

menghasilkan tegangan keluaran sebesar +5V. Untuk sebuah rangkaian catu daya

yang memiliki tegangan rendah, biasanya digunakan baterai +9V.

Sebagai penurun tegangan agar dihasilkan nilai +5V dapat menggunakan

sebuah regulator 7805. Selain itu regulator 7805 digunakan agar keluaran yang

dihasilkan tetap bernilai +5V walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukan.

Regulator 7805 terdiri dari tiga kaki, yaitu, input, ground dan output. Input

mendapat tegangan yang lebih tinggi dari sumber tegangan untuk diproses oleh

regulator. Output adalah nilai akhir tegangan yang akan dihasilkan regulator 7805

sebesar +5V.



19

Gambar 2.11 Regulator 7805 (Faludi, 2009)

2.4.2 Rangkaian Diferensial Amplifier

Sinyal jantung umumnya memiliki amplitudo yang sangat kecil dalam

jangkauan mV. Pada sebuah sistem instrumentasi biomedis, peran rangkaian

penguat sangat penting. Penguat digunakan untuk menguatkan sinyal yang masuk

dari tubuh dengan tetap memelihara bentuk dan karakteristik dari sinyal asli.

Selanjutnya sinyal yang telah dikuatkan akan diproses sistem.

Penguat awal biopotensial jantung menggunakan serangkaian penguat

operasional. Salah satu sifat yang harus dimiliki rangkaian penguat operasional

adalah memiliki impedansi input tinggi. Hal ini bertujuan agar sinyal input tidak

terpengaruh oleh impedansi rangkaian. Selain itu, penguat instrumentasi juga

harus memiliki CMRR (Common Mode Rejection Ratio) yang tinggi. Sinyal

common mode adalah sinyal yang timbul dari hasil interferensi secara terus-

menerus pada kedua input. Penguat yang memiliki CMMR tinggi berarti memiliki

kemampuan yang lebih baik untuk memperkecil noise.

Penguat yang baik juga harus low noise karena amplitudo sinyal input dari

tubuh sangat rawan terhadap noise, bahkan bisa hilang, sehingga diperlukan



20

sebuah penguat dengan karakteristik low noise. Pembuatan penguat operasional

juga harus menggunakan komponen dengan toleransi rendah (1%). Penguat

operasional dibentuk dari penguat diferensial, seperti ditunjukkan pada Gambar

2.12.

2.12 Rangkaian Penguat Diferensial

dimana R1=R3 dan R2=R4

𝑉out = 𝑅2 + 𝑅1 𝑅4

𝑅4 + 𝑅3 𝑅1 𝑉in2 −

𝑅2

𝑅1𝑉in 1

𝑉out = 𝑅2 + 𝑅1 𝑅2

𝑅2 + 𝑅1 𝑅1𝑉in2 −

𝑅2

𝑅1𝑉in1

𝑉out =𝑅2

𝑅1𝑉in2 −

𝑅2

𝑅1𝑉in1

𝑉out =𝑅2

𝑅1

𝑉in2 − 𝑉in1 ………………………………………… . (2.2)

Nilai penguatan (A) yang didapat dari Gambar 2.12 adalah perbandingan

antara Vout dan (Vin2-Vin1) :

Di dalam tubuh manusia, selain biopotensial, terdapat sinyal-sinyal lain

yang dapat turut terukur dan mengganggu pengukuran. Sinyal gangguan yang

terbesar datang dari interferensi sumber tegangan listrik jala-jala (PLN) yang

disebabkan oleh efek kapasitansi antara tubuh manusia dengan jaringan tegangan

A =𝑉out

𝑉in2 − 𝑉in1=

𝑅2

𝑅1……………………… . . . (2.3)

R2

R4

R1

R3

Vin 1

Vin 2



21

listrik yang ada di lingkungan sekitar. Pengaruh gangguan dari luar tidak akan

turut diperkuat karena gangguan tersebut berpengaruh pada input positif dan input

negatif penguat diferensial.

2.4.3 Rangkaian Buffer

Rangkaian buffer adalah rangkaian yang menghasilkan tegangan output

sama dengan tegangan input atau bisa juga disebut memiliki penguatan sama

dengan 1. Rangkaian buffer banyak digunakan dan diaplikasikan pada sebuah

rangkaian elektronika. Fungsi dari rangkaian buffer pada peralatan elektronika

adalah sebagai sebuah rangkaian penyangga, dimana prinsip kerjanya adalah

sebagai penguat arus tanpa ada penguatan tegangan. Selain itu rangkaian buffer

juga berfungsi sebagai stabilizer sinyal agar tidak rusak ketika masuk rangkaian

pertama kali.

Rangkaian buffer yang dibangun dari sebuah Op-Amp dapat dibuat dengan

sangat sederhana. Hal ini dikarenakan tidak diperlukannya komponen tambahan

pada konfigurasi rangkaian buffer non-inverting. Gambar rangkaian buffer

ditunjukkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Rangkaian Buffer

Vout

Vin



22

Pada Gambar 2.13 terlihat jika terjadi hubungan feedback antara input

inverting dan output Op-Amp. Rangkaian buffer tersebut dapat memberikan

kemampuan mengalirkan arus secara maksimal sesuai kemampuan maksimal Op-

Amp mengalirkan arus output. Berdasarkan hal tersebut, maka didapat hubungan

nilai tegangan seperti berikut:

𝑉in ≈ 𝑉out

Sehingga diperoleh nilai penguatan tegangan sebagai berikut:

𝐴 =𝑉out

𝑉in= 1 ……………………………………………… (2.4)

Aplikasi rangkaian buffer yang dibuat baik dari transistor maupun dari Op-

Amp pada umumnya digunakan sebagai stabilizer sinyal, dimana salah satu

aplikasi riil nya adalah pada sistem transimi sinyal dengan kabel.

2.4.4 Rangkaian Filter

Sebuah sinyal terutama yang berasal dari tubuh sangat perlu untuk di filter.

Sinyal di filter untuk mereduksi noise dan interferensi lainnya yang terbawa

penguatan sinyal tersebut. Filter adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk

melewatkan sinyal-sinyal dengan frekusensi tertentu sesuai yang diperlukan dan

menahan sinyal-sinyal dengan frekuensi yang tidak dikehendaki serta untuk

memperkecil pengaruh noise dan interferensi pada sinyal yang dikehendaki.

Rangkaian filter dapat bersifat pasif maupun aktif. Rangkaian filter aktif

adalah rangkaian yang menggunakan Operasional Amplifier (Op-Amp) dengan

komponen resistor dan kapasitor. Sedangkan filter pasif yaitu filter yang hanya

tersusun dari resistor dan kapasitor, atau resistor dan induktor maupun kombinasi

ketiga komponen tersebut.



23

Filter aktif mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan filter

pasif, seperti ukurannya yang lebih kecil, ringan dan murah serta memberikan

banyak keleluasaan dalam hal perancangannya. Adapun kekurangan filter aktif ini

adalah adanya kebutuhan akan catu daya dan kepekaan terhadap perubahan

keadaan sekitarnya seperti perubahan suhu.

Filter yang digunakan pada rangkaian EKG adalah low pass filter dan high

pass filter. Low pass filter digunakan untuk melewatkan frekuensi di bawah

tegangan cut-off dan menahan sinyal dengan frekuensi diatasnya. Fungsi dari

penggunaan low pass filter adalah untuk mengeliminasi noise yang berasal dari

interferensi gelombang elektromagnet dan sinyal otot.

High pass filter digunakan untuk melewatkan frekuensi di atas tegangan

cut off dan menahan sinyal dengan frekuensi di bawahnya. Fungsi dari

penggunaan high pass filter adalah untuk mengeliminasi noise akibat pergerakan

elektroda serta meredam arus DC pada penguat instrumentasi yang dapat

menyebabkan level sinyal EKG naik.

Untuk mendapatkan nilai perhitungan frekuensi pada filter maka

digunakan rumus 𝑓 = 1

2𝜋𝑅𝐶

Pada sebuah rangkaian EKG, nilai frekuensi yang diloloskan sebagai

frekuensi cut off untuk high pass filter sebesar 0,16 Hz yang cukup untuk

meloloskan sinyal AC dan memblok sinyal DC. Sedangkan frekuensi cut off untuk

low pass filter sebesar 16 Hz (Mega, 2006).

Rangkaian low pass filter ditunjukkan pada Gambar 2.14 sedangkan

rangkaian high pass filter ditunjukkan pada Gambar 2.15.



24

Gambar 2.14 Rangkaian Low Pass Filter

Gambar 2.15 Rangkaian High Pass Filter

2.5 IC LM 324

IC LM 324 adalah salah satu jenis IC Operational Amplifier (Op-Amp). IC

ini memiliki empat buah Op-Amp di dalamnya yang dapat diberi tegangan supply

antara +5V sampai +15V untuk Vcc (+) dan -5V sampai -15V untuk Vcc (-). Pada

dasarnya IC LM 324 adalah sebuah diferensial amplifier yang terdiri dari dua

input dan satu output. Kedua input pada IC LM 324 terdiri dari masing-masing

input inverting dan non-inverting.

Sebuah Op-Amp dikatakan ideal adalah ketika memiliki penguatan yang

tinggi. Namun terkadang hal ini membuat kondisi Op-Amp tidak stabil dan

penguatannya menjadi tak terukur. Untuk mengatasi hal ini, diperlukan sebuah

rangkaian feedback negatif agar Op-Amp dapat dirangkai dan memiliki nilai

penguatan yang terukur.

R

Vout Vin C

Vout C

R Vin Vout



25

Gambar 2.16 Diagram Blok Op-Amp

IC LM 324 dapat juga dikatakan sebagai salah satu Op-Amp ideal karena

beberapa karakteristiknya yang mendekati. Adapun beberapa keunggulan dari LM

324 adalah sebagai berikut:

1. Dapat bekerja pada single power supply (tidak perlu power supply ganda,

misalnya +12 dan -12 Volt).

2. Tegangan supply bisa rendah, sampai 5 V.

3. Low power terutama penggunaannya yang bisa dengan menggunakan

baterai saja.

4. Satu chip berisi empat Op-Amp sekaligus sehingga dapat digunakan untuk

beberapa rangkaian.

Gambar 2.17 IC LM 324 (Sumber. www.solarbotics.com)

Vout

Vin 1

Vin 2



26

2.6 Soundcard

Soundcard adalah perangkat keras yang biasa terdapat pada komputer dan

berfungsi untuk mengolah data berupa audio atau suara. Soundcard memiliki

format tata suara yang mendukung adanya sebuah sistem keluaran suara, misalnya

sound yang memiliki 4 channel harus menggunakan speaker aktif dengan 4

speaker dan 1 subwover untuk mendapatkan hasil yang optimal. Soundcard

dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan fisiknya. Adapun jenis-jenis Soundcard

dilihat dari perbedaan fisik adalah:

1) Soundcard On Board

Merupakan fasilitas audio yang sudah terpasang pada motherboard

berbentuk chipset dan kinerja sound card on board masih membutuhkan bantuan

prosesor utama. Soundcard on board dapat ditemui pada hampir semua jenis

motherboard. Jika yang dibutuhkan hanya soundcard untuk musik, soundcard tipe

ini merupakan pilihan yang baik.

2) Soundcard PCI

Merupakan soundcard yang dipasangkan pada slot PCI motherboard.

Soundcard tipe ini memiliki keunggulan pada kualitas yang dihasilkan. Jika hanya

digunakan untuk keperluan standard, seperti mendengarkan musik, sound card

tipe ini terlalu mahal. Namun jika digunakan untuk bermain game berat atau untuk

kegiatan rekam suara, soundcard tipe ini merupakan pilihan yang tepat.

Beberapa fungsi utama dari Soundcard adalah:



27

1. Synthesizer/Sintesis (generasi suara dari sinyal digital)

Melalui teknologi Frekuensi Modulation (FM) adalah cara yang paling

efektif untuk menghasilkan suara yang jernih. Suara disimulasikan dengan

menggunakan bilangan algoritma untuk menghasilkan sine wave, atau

gelombang yang lentur sehingga menghasilkan suara yang mirip suara

sumber aslinya. Misalnya, suara denting gitar akan disimulasikan dan

hasilnya akan mendekati suara aslinya.

2. MIDI (Musical Instrument Digital Interface)

Adalah sebuah standar protokol yang memungkinkan perangkat elektronik

berkomunikasi, kontrol dan sinkronisasi satu sama lainnya. Dengan kata

lain, MIDI memungkinkan pertukaran data sistem.

3. ADC (Analog to Digital Converter)

Salah satu aplikasi penggunaan fungsi ADC adalah untuk mengubah

masukan sinyal analog suara dari mikrofon ke mode digital. Contoh lain

penggunaan ADC adalah dalam suatu rangkaian elektronika analog yang

membutuhkan tampilan digital pada PC.

4. DAC (Digital to Analog Converter)

Salah satu aplikasi penggunaan fungsi DAC adalah untuk reconverts

digital ke sinyal output analog.



28

Gambar 2.18 Sound Card

2.7 Soundcard Osiloskop

Soundcard Osiloskop adalah sebuah software yang digunakan sebagai

pengganti tampilan osiloskop. Software ini kompatibel dengan sistem sound card.

Saat data dikirim melalui sound card, maka software Soundcard Osiloskop sudah

dapat membaca data yang dikirim.

Soundcard Oscilloscope berbasis PC dapat menerima data dari Soundcard

dengan frekuensi 44,1Khz dan resolusi 16 bit. Sumber data dapat dipilih di

windows mixer (Microphone, Line-In atau Wave). Frekuensi tergantung pada

sound card, tetapi untuk frekuensi 20-20.000Hz bisa terjadi tetapi dengan

soundcard yang baik. Frekuensi yang rendah dibatasi oleh AC coupling dari sinyal

line-in.



29

Input pada microphone biasanya hanya mono. Soundcard Osiloskop juga

dilengkapi dengan sinyal generator dua channel dengan disertai pengaturan sinyal

sinus, kotak, maupun segitiga dengan range frekuensi 0-20 kHz.

Gambar 2.19 Tampilan Awal Soundcard Osiloskop

Sinyal yang muncul pada Soundcard Osiloskop dapat berasal dari sumber

internal komputer (MP3 player atau function generator) atau dapat berasal dari

sumber eksternal (Line-in atau microphone). Untuk sumber eksternal perlu

diperhatikan syarat tertenu yaitu tidak melebihi tegangan input dan biasanya

memiliki rentang + 0,7 V. Jika yang diterima adalah tegangan yang lebih tinggi,

maka diperlukan adanya pembagi tegangan.



30

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Rancang bangun alat dilaksanakan di Laboratorium Biofisika dan

Laboratorium Instrumentasi Medis Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga, serta Laboratorium Mikroposesor Politeknik Kesehatan

Surabaya selama kurun waktu kurang lebih 6 bulan.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

3.2.1 Alat Penelitian

Sebagai penunjang pelaksanaan pembuatan, pengukuran, pengamatan, dan

pengujian alat EKG akan digunakan beberapa alat sebagai berikut :

1. Multimeter

2. Solder dan timah

3. Bor

4. Obeng

5. Tang

6. Tang potong

7. Tang Kupas

8. Lem Tembak

9. Gergaji



31

10. Penyedot timah

11. Osiloskop

12. Laptop

3.2.2 Bahan Penelitian

Bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan rancang bangun EKG adalah

sebagai berikut :

1. Baterai

2. Resistor

3. Kapasitor

4. Pin Header

5. PCB

6. Saklar

7. Elektroda

8. IC LM 324

9. Penjepit Elektroda

10. LED

11. Resistor Variabel

12. Regulator 7805

3.3 Blok Diagram

Blok diagram EKG ditunjukkan pada Gambar 3.1.



32

Gambar 3.1 Blok diagram EKG

3.3.1 Cara Kerja Blok Diagram

1. Elektroda yang telah ditempel pada titik tertentu tubuh ( LA, RA, LL, RL)

mengirim sinyal biopotensial listrik jantung menuju rangkaian EKG.

2. Sinyal yang telah masuk selanjutnya diproses pada kesatuan sistem rangkaian

EKG.

3. Selanjutnya dengan melakukan pengiriman data menggunakan sound card

sampai dapat diterima oleh program tampilan.

4. Data yang masuk ke laptop selanjutnya menampilkan sinyal jantung berupa

kompleks P,Q,R,S,T.

5. Berdasarkan sinyal yang terbentuk akan didapat sebuah informasi mengenai

keadaan jantung.



33

3.4 Prosedur Penelitian

Pada penelitian dan pembuatan EKG ini terbagi dalam lima tahapan untuk

mencapai tujuan akhir. Lima tahapan tersebut adalah tahap persiapan, tahap

perancangan, tahap pembuatan, tahap kalibrasi dan pengujian alat, dan tahap analisis

data. Diagram alir prosedur penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Bagan Prosedur Penelitian

3.4.1 Tahap Persiapan

Pada tahap ini, proses yang dilakukan adalah pencarian informasi dengan

studi pustaka pada beberapa jurnal ilmiah dan tugas akhir yang berhubungan dengan

Tahap Persiapan

Tahap

Perancangan EKG

Tahap Pembuatan

Kalibrasi dan Pengujian Alat

Analisis Data

Alat Siap Pakai



34

EKG serta penentuan komponen apa saja yang akan digunakan. Selain itu

dipersiapkan pula alat-alat yang dibutuhkan agar menunjang proses penelitian dan

pembuatan rancang bangun EKG.

3.4.2 Tahap Perancangan

Untuk tahap kedua ini, terbagi dalam perancangan perangkat keras

(hardware) serta perancangan perangkat lunak (software).

A. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Desain perancangan hardware dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Blok Diagram Hardware

1. Elektroda berfungsi sebagai penghantar sinyal potensial listrik jantung menuju

sistem hardware. Jenis elektroda yang digunakan adalah elektroda disposable

yang ditunjukkan pada Gambar 3.4. Elektroda disposable adalah elektroda

sekali pakai yang telah dilengkapi gel.

Elektroda

Penguat Diferensial

Buffer

Filter

Laptop



35

Gambar 3.4 Elektroda Disposable

2. Rangkaian penguat berfungsi sebagai penguat sinyal agar dapat diproses

sistem, dikarenakan sinyal dari tubuh sangat lemah dan setelah diberi

penguatan maka sinyal tubuh dapat diproses oleh rangkaian hardware.

Penguat yang digunakan adalah jenis diferensial amplifier yang memiliki dua

input dari tubuh. Gambar rancangan rangkaian penguat dapat dilihat pada

Gambar 3.5. Input tubuh berasal dari titik RA dan LA yang masuk ke pin 2

dan 3 Op-Amp dari IC LM 324. Setelah didapat selisih nilai tegangan input,

maka besar penguatan dan nilai tegangan output dapat dilihat pada pin 1 Op-

Amp. Rangkaian amplifier yang dirancang juga dilengkapi rangkaian driven

right leg pada RL (Right Leg) yang berfungsi untuk menetralkan pada

Ground. Besarnya penguatan didapat dari perhitungan nilai resistor

berdasarkan persamaan pada Bab 2.4.2.



36

Gambar 3.5 Rangkaian Penguat Diferensial (A)

3. Buffer berfungsi sebagai penyangga dimana rangkaian ini tidak memiliki nilai

penguatan. Prinsip dasar dari rangkaian buffer adalah sebagai penguat arus

tanpa ada penguatan tegangan. Rangkaian buffer yang dibuat dari Op-Amp IC

LM 324 sangat sederhana karena tidak membutuhkan komponen tambahan

dengan input dari non-inverting. Input non-inverting yang digunakan berasal

dari pin 5 Op-Amp IC LM 324. Pin 7 sebagai output dihubungkan kembali

sebagai feedback pada input inverting pin 6 IC LM 324. Pada perancangan

rangkaian buffer ini digunakan salah satu Op-Amp yang terdapat pada IC LM

324. Gambar rangkaian buffer yang digunakan untuk perancangan EKG dapat

dilihat pada Gambar 3.6.

R2 R2

R1

A



37

Gambar 3.6 Rangkaian Buffer (A)

4. Filter berfungsi sebagai penyaring frekuensi tertentu yang akan diteruskan

pada rangkaian dan frekuensi lainnya akan dibuang. Pada rangkaian EKG ini,

filter yang digunakan adalah low pass filter dan high pass filter. Rangkaian

filter yang digunakan tidak hanya satu jenis namun terdapat beberapa kali

filter di setiap rangkaian. Nilai frekuensi yang diloloskan pada masing-masing

filter didapatkan berdasarkan persamaan pada Bab 2.4.4.

Low pass filter:

High pass filter:

A



38

Gambar rangkaian low pass filter yang digunakan dapat dilihat pada Gambar

3.7 dan gambar rangkaian high pass filter dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Keterangan:

A: Rangkaian Low Pass Filter Aktif

B: Rangkaian Low Pass Filter Pasif

Gambar 3.7 Rangkaian Low Pass Filter

Gambar 3.8 Rangkaian High Pass Filter Pasif (A)

A B

A

A



39

Gambar rangkaian EKG keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Rangkaian EKG

B. Perancangan Perangkat Lunak (Software)

1. Pengiriman data berupa sinyal jantung dari tubuh yang masuk ke sistem

hardware melalui elektroda disposable selanjutnya dikirim menggunakan

soundcard. Setelah pengiriman data sukses, maka akan dilanjutkan dengan

tampilan sinyal pada software yang ada. Tampilan software yang digunakan

adalah seperti pengganti osiloskop, yaitu SoundCard Osiloskop. Adanya

tampilan berupa software ini bertujuan untuk menampilkan sinyal kompleks

P,Q,R,S,T dalam bentuk visual yang merupakan karakteristik dari sinyal

jantung. Alur perangkat lunak (software) ditunjukkan oleh Gambar 3.10.

1M 1M



40

Gambar 3.10 Diagram Alir Perangkat Lunak (software)

Start

Soundcard

Transfer data ke laptop

Apakah sudah diterima laptop

T

Y

Cek Data

Tampilkan sinyal

End

Ada data masuk?

T

Y



41

3.4.3 Tahap Pembuatan

Pada tahap pembuatan, semua rancangan rangakaian (layout) dibuat dan

dirangkai sesuai dengan yang diharapkan. Pada saat tahap pembuatan ini juga harus

disertai dengan pemilihan komponen yang tepat sehingga hasil yang didapat akan

sesuai harapan. Kesalahan dalam pemilihan komponen dapat menyebabkan kegagalan

kerja alat dan menambah jangka waktu pengerjaan dari yang di targetkan.

3.4.4 Tahap Pengujian dan Perbandingan

Pada tahap ini dilakukan pengujian dan perbandingan pada alat yang telah

dibuat. Pengujian bertujuan untuk mengetahui kinerja rangkaian yang dibuat.

Perbandingan alat bertujuan untuk mengetahui kinerja rangkaian EKG yang berhasil

dibuat untuk dibandingkan dengan EKG yang sudah terstandarisasi.

Pengujian alat dilakukan pada rangkaian EKG. Rangkaian yang dilakukan

pengujian adalah rangkaian diferensial amplifier dan rangkaian filter. Hasil pengujian

ini nantinya akan dapat diketahui kekurangan-kekurangan yang ada. Untuk

melakukan pengujian pada kedua rangkaian, digunakan perangkat osiloskop dan

function generator.

Untuk menguji kinerja rangkaian penguat diferensial dilakukan dengan

mencari linieritas dari rangkaian tersebut. Cara yang dilakukan adalah dengan

memberikan variasi tegangan input pada rangkaian penguat diferensial menggunakan

function generator sebagai pengganti sinyal yang berasal dari tubuh dan diamati pada

osiloskop. Variasi tegangan input yang digunakan adalah antara 0 mV-80 mV.

Setelah itu dibuat grafik linieritas sumbu X sebagai tegangan input dan sumbu Y



42

sebagai tegangan output sehingga diketahui tingkat linieritas dari rangkaian penguat

diferensial.

Sedangkan untuk menguji kinerja rangkaian filter dilakukan uji respon

frekuensi terhadap rangkaian tersebut. Cara yang dilakukan adalah dengan

memberikan input variasi frekuensi pada rangkaian filter dimana nilai tegangan selalu

tetap pada input. Variasi frekuensi yang digunakan adalah antara 0,1 Hz-20 Hz. Hasil

yang didapat berupa nilai amplitudo yang terdapat pada output dan untuk mengamati

perubahan tegangan amplitudo dapat diamati pada osiloskop.

3.4.5 Analisis Data

Data yang diambil dari masing-masing pengujian digunakan untuk

menentukan kinerja dari alat yang telah dibuat. Analisis data pada perancangan EKG

antara lain:

1. Mengetahui kinerja rangkaian penguat diferensial apakah didapat grafik

yang linier antara tegangan input dan tegangan output dan seberapa besar

rata-rata nilai penguatan yang dihasilkan.

2. Mengetahui kinerja rangkaian filter apakah frekuensi yang berhasil

ditangkap oleh rangkaian telah sesuai dengan teori, yaitu sebesar 0,16 Hz-

16 Hz.

3. Memastikan sinyal yang ditampilkan telah sesuai dengan yang diharapkan

menggunakan laptop. Sinyal yang seharusnya ditampilkan pada laptop

adalah sinyal PQRST yang merupakan sinyal karakteristik jantung.



43

4. Mengetahui kinerja EKG yang dibuat setelah dilakukan perbandingan

dengan EKG yang sudah standard. EKG hasil rancangan dinyatakan telah

bekerja dengan baik ketika nilai rata-rata setelah dilakukan tiga kali

pengukuran yang didapat masih termasuk dalam rentang ketelitian EKG

Standard yang dinyatakan dalam simbol



44

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Tampilan Akhir

Tampilan akhir dari sinyal tubuh pada pembuatan EKG ini ditampilkan

pada program Soundcard Osiloskop. Untuk dapat menampilkan sinyal pada

Soundcard Osiloskop, terlebih dahulu sinyal tubuh yang telah masuk pada

rangkaian hardware selanjutnya dikirim dengan memanfaatkan soundcard.

Pengiriman data melalui soundcard relatif mudah dan tidak banyak kendala.

Hanya saja sinyal yang tubuh berupa kompleks PQRST memang masih terdapat

noise, namun masih dapat terbaca dengan jelas perbedaannya.

Sebelum menggunakan program Soundcard Osiloskop, terlebih dahulu

digunakan tampilan pada program Delphi. Tampilan awal pemrograman Delphi

yang dibuat ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Tampilan Awal EKG pada Delphi



45

Namun penggunaan program Delphi tidak dapat berjalan dengan baik.

Setelah sinyal diproses pada sistem hardware untuk selanjutnya dikirim melalui

sound card berhasil, hal yang sama tidak dapat terjadi pada program Delphi yang

telah dibuat. Sinyal jantung yang seharusnya muncul sebagai bentuk PQRST tidak

dapat terlihat pada program Delphi. Hal ini dikarenakan terdapat ketidaksinkronan

antara pengiriman sinyal untuk diterima dengan Delphi.

Sebagai pengganti tampilan dari sistem EKG, digunakan program

Soundcard Osiloskop yang merupakan pengganti tampilan osiloskop analog.

Tampilan awal dari program Soundcard Osiloskop ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Tampilan Awal EKG Pada Soundcard Osiloskop

Program Soundcard Osiloskop yang digunakan adalah versi 1.40 yang

dirilis pertama kali pada 16 Juli 2011.



46

4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis Data

Pada penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil pengujian, antara lain

pengujian pada rangkaian penguat instrumentasi untuk mendapatkan nilai

tegangan akhir setelah penguatan dan pengujian tampilan sinyal PQRST pada

Soundcard Osiloskop setelah dipakai pada pasien uji.

4.2.1 Pengujian Rangkaian Penguat

Rangkaian penguat sebagai penguat sinyal tubuh yang telah berhasil

dirancang, diuji dengan menggunakan osiloskop sebagai tampilan awal dan

function generator sebagai pembangkit pulsa. Pengujian ini dilakukan untuk

mengetahui nilai penguatan rangkaian setelah dilakukan pengujian berulang.

Sinyal yang tampil pada osiloskop berupa sinyal sinus, karena pembangkit pulsa

pada function generator diatur pada posisi sinyal sinus. Berdasarkan uji yang

dilakukan, didapat data yang disajikan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Uji Rangkaian Penguat

No Vin Vout Gain

1 0 mV 0 mV 0

2 12 mV 110 mV 9,16x

3 20 mV 180 mV 9x

4 30 mV 200 mV 6,7x

5 32 mV 260 mV 8x

6 40 mV 360 mV 9x

7 50 mV 680 mV 13,6x

8 60 mV 720 mV 12x



47

9 70 mV 800 mV 11,4x

10 80 mV 1000 mV 12,5x

Berdasarkan data pada Tabel 4.1 didapatkan nilai penguatan masing-

masing dengan perhitungan sebagai berikut:

𝐴 =𝑉𝑜𝑢𝑡

𝑉𝑖𝑛

Gambar 4.3 Grafik Linieritas Rangkaian Penguat

Berdasarkan Gambar 4.3 dapat dilihat jika semakin tinggi tegangan input

maka tegangan output yang dihasilkan juga semakin besar. Namun dalam

rangkaian penguat yang digunakan nilai penguatannya tidak menghasilkan grafik

linier karena penguatannya tidak stabil. Hal ini bisa disebabkan karena pemilihan

komponen yang kurang tepat sehingga kerjanya tidak stabil.

Nilai tegangan output dari tubuh sangat kecil (orde mV), sehingga

diperlukan sebuah rangkaian penguat untuk bisa menampilkan sinyal jantung

PQRST sesuai yang diharapkan. Oleh karena itu, pada rangkaian EKG yang

0; 012; 110

20; 18030; 20032; 260

40; 360

50; 68060; 72070; 800

80; 1000

0

200

400

600

800

1000

1200

0 20 40 60 80 100

V o

ut

(mV

)

V in (mV)

vout

vout



48

dibuat juga dilengkapi dengan rangkaian penguat. Komponen yang digunakan

sebagai penguat adalah IC jenis LM 324 yang banyak ditemukan di pasaran.

4.2.2 Pengujian Rangkaian Filter

Rangkaian filter sebagai peredam noise yang bisa masuk dalam rangkaian

yang telah berhasil dirancang, diuji dengan menggunakan osiloskop sebagai

tampilan dan function generator sebagai pembangkit pulsa. Pengujian ini

dilakukan untuk mengetahui kinerja rangkaian filter yang dibuat. Pengujian

dilakukan pada high pass filter dan low pass filter untuk mendapatkan nilai

frekuensi cut off yang sebenarnya pada rangkaian. Grafik pengujian rangkaian

filter ditunjukkan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5.

Gambar 4.4 Grafik Pengujian High Pass Filter

Gambar 4.5 Grafik Pengujian Low Pass Filter

0,1; 0,40,7; 0,60,8; 0,80,9; 11; 1 2; 1 3; 1 4; 1 5; 1 6; 1

00,20,40,60,8

11,2

0 2 4 6 8

V (

mV

)

f (Hz)

V

7; 0,98; 0,99; 0,910; 0,9

12; 0,714; 0,6

15; 0,516; 0,4

18; 0,320; 0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 10 20 30

V (

mV

)

f (Hz)

V



49

Kedua rangkaian filter yang digunakan selanjutnya dicari nilai frekuensi

cut off sebenarnya setelah dilakukan penggabungan grafik menjadi grafik

rangkaian band pass filter.

Gambar 4.6 Grafik Band Pass Filter

Berdasarkan Gambar 4.6 didapat nilai cut off untuk high pass filter adalah

1 Hz dan nilai cut off untuk low pass filter adalah 10 Hz. Nilai cut off yang

seharusnya dicapai pada rangkaian filter adalah dengan rentang 0,16 – 16 Hz,

namun pada rangkaian yang digunakan tidak dapat dicapai nilai optimal tersebut.

Hal ini berarti ada frekuensi yang seharusnya diloloskan oleh rangkaian menjadi

tidak diloloskan dan menunjukkan jika filter belum mampu mengurangi noise

secara maksimal.

4.2.3 Pengujian EKG Pada Pasien

Setelah dilakukan pengujian masing-masing blok rangkaian yang

digunakan, selanjutnya dilakukan pengujian rangkaian EKG dalam bentuk analog

0,1; 0,4

0,7; 0,6

0,8; 0,8

0,9; 11; 1

2; 13; 14; 15; 16; 17; 0,98; 0,99; 0,9

10; 0,9

12; 0,714; 0,6

15; 0,5

16; 0,418; 0,3

20; 0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25

V (

mV

)

f (Hz)

V



50

pada pasien. Tampilan yang digunakan adalah osiloskop digital. Pengujian

dilakukan pada seorang pasien dengan peletakan tiga lead berbeda.

Adapun beberapa hal yang dilakukan dalam pengambilan data adalah:

a. Pemasangan Lead

Terdapat tiga jenis pemasangan lead. Lead pertama adalah dengan

pemasangan dua elektrode pada lengan kanan dan lengan kiri. Lead kedua

adalah dengan pemasangan dua elektrode pada lengan kanan dan kaki kiri.

Lead ketiga adalah pemasangan dua eletrode pada lengan kiri dan kaki

kiri. Untuk masing-masing pengukuran, ditambah satu elektrode pada kaki

kanan yang berfungsi sebagai ground. Pemasangan lead dengan cara

seperti ini sesuai dengan prinsip segitiga Einthoven yang telah dijelaskan

pada Bab II.

Gambar 4.7 Pemasangan Elektroda Lead I



51

Gambar 4.8 Pemasangan Elektroda Lead II

Gambar 4.9 Pemasangan Elektroda Lead III

b. Pengambilan Data Sinyal PQRST pada Tampilan Akhir

Pengambilan data dilanjutkan dengan melakukan uji pada tampilan akhir di

laptop dengan seorang pasien uji. Proses pemasangan lead sama dengan proses

pemasangan awal hanya saja tampilan akhir yang membedakan. Pengambilan

data ini selanjutnya ditampilkan pada software Soundcard Osiloskop yang telah

dipersiapkan sebelumnya.



52

Gambar 4.10 Hasil Pengujian Tampilan Akhir Lead I

Gambar 4.11 Hasil Pengujian Tampilan Akhir Lead II

Gambar 4.12 Hasil Pengujian Tampilan Akhir Lead III



53

4.3 Perbandingan Alat

Untuk mengetahui apakah alat EKG yang telah dibuat sudah sesuai

standard, maka dilakukan tahap perbandingan atau pengujian antara alat yang

sudah paten dengan alat yang berhasil dibuat. Cara yang dilakukan adalah dengan

membandingkan nilai ampiluto berupa tegangan pada gelombang R dan

membandingkan nilai periode berupa waktu pada gelombang R-R. Perbandingan

dilakukan pada tiga lead yang digunakan, yaitu Lead I, Lead II, dan Lead III

setelah dipasang pada pasien.

Untuk kompleks gelombang P,Q,S,T dari sinyal jantung tidak dilakukan

perbandingan dikarenakan EKG rancangan belum dapat mendeteksi adanya

gelombang tersebut. Hal ini disebabkan hasil tampilan akhir dari EKG rancangan

masih terdapat noise yang menyebabkan tidak adanya perbedaan antara

gelombang P,Q,S,T dan noise yang muncul.

Pada proses perbandingan amplitudo dan periode yang dilakukan pada

gelombang R dan gelombang R-R, EKG Rancangan dinyatakan telah bekerja

dengan baik ketika nilai rata-rata yang didapat masih termasuk dalam rentang nilai

ketelitian EKG Standard yang dinyatakan dalam simbol ∆.

4.3.1 Perbandingan Amplitudo EKG Standard dan EKG Rancangan

Nilai perbandingan amplitudo antara kedua EKG diambil berdasarkan

ketiga lead yang digunakan. Masing-masing lead dilakukan hingga tiga kali

pengukuran untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Nilai amplitudo didapat

dari perhitungan nilai tegangan (mV) yang terbaca pada tiap kotak hasil

pembacaan EKG, dimana tiap satu kotak kecil bernilai 0,1mV.



54

Hasil perbandingan Lead I ditunjukkan pada Tabel 4.2, hasil perbandingan

Lead II ditunjukkan pada Tabel 4.3, dan hasil perbandingan Lead III ditunjukkan

pada Tabel 4.4.

Tabel 4.2 Perbandingan Amplitudo Lead I

Pengukuran

ke-

EKG Standard EKG Rancangan

Tegangan X1

(mV)

X12 (mV) Tegangan X2

(mV)

I 0,20 0,04 0,20

II 0,18 0,0324 0,20

III 0,16 0,0256 0,20

n=3 Ʃ𝑋1 = 0,54 Ʃ𝑋12 = 0,098 𝑥2 = 0,20

𝑥1 = Ʃ𝑋1

𝑛=

0,54

3= 0,18 𝑚𝑉

∆𝑋1 = Ʃ𝑋12 − 𝑛 𝑥1 2

𝑛 − 1 = 0,02 𝑚𝑉

𝑋1 = 𝑋1 ± ∆𝑋1 = 0,18 ± 0,02 𝑚𝑉

𝑋2 = 0,2 mV

Nilai 𝑋2 𝑚𝑎𝑠𝑖ℎ 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑟𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑋1



55

Tabel 4.3 Perbandingan Amplitudo Lead II

Pengukuran

ke-


Tegangan X1

(mV)


(mV)

I 0,36 0,1296 0,4

II 0,36 0,1296 0,36

III 0,34 0,1156 0,36

n=3 Ʃ𝑋1 = 1,06 Ʃ𝑋12 = 0,3748 𝑥2 = 0,373

Tabel 4.4 Perbandingan Amplitudo Lead III

Pengukuran

ke-


Tegangan X1

(mV)


(mV)

I 0,16 0,0256 0,18

II 0,16 0,0256 0,14

III 0,20 0,04 0,20

n=3 Ʃ𝑋1 = 0,52 Ʃ𝑋12 = 0,0912 𝑥2 = 0,173

𝑥1 = Ʃ𝑋1

𝑛=

1,06

3= 0,353 𝑚𝑉

∆𝑋1 = Ʃ𝑋12 − 𝑛 𝑥1 2

𝑛 − 1 = 0,02 𝑚𝑉

𝑋1 = 𝑋1 ± ∆𝑋1 = 0,353 ± 0,02 𝑚𝑉

𝑋2 = 0,373 mV




56

Berdasarkan prinsip segitiga Einthoven dimana nilai tegangan pada Lead

II – Lead I = Lead III, maka didapat nilai tegangan dari EKG Standard dan EKG

Rancangan sebagai berikut:

a. EKG Standard: 𝐿𝑒𝑎𝑑 𝐼𝐼 − 𝐿𝑒𝑎𝑑 𝐼 = 𝐿𝑒𝑎𝑑 𝐼𝐼𝐼

0,353 𝑚𝑉 − 0,18 𝑚𝑉 = 0,173 𝑚𝑉 (𝑠𝑒𝑠𝑢𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖)

b. EKG Rancangan: 𝐿𝑒𝑎𝑑 𝐼𝐼 − 𝐿𝑒𝑎𝑑 𝐼 = 𝐿𝑒𝑎𝑑 𝐼𝐼𝐼

0,373 𝑚𝑉 − 0,2 𝑚𝑉 = 0,173 𝑚𝑉 𝑠𝑒𝑠𝑢𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖

Berdasarkan perbandingan amplitudo yang telah dilakukan pada Lead I,

Lead II, dan Lead III dengan masing-masing dilakukan sebanyak tiga kali

pengukuran, didapat hasil jika nilai tegangan (mV) yang dihasilkan EKG

Rancangan masih dalam rentang EKG Standard, sehingga EKG Rancangan

dinyatakan bekerja dengan baik.

4.3.2 Perbandingan Periode EKG Standard dan EKG Rancangan

Nilai perbandingan periode antara kedua EKG juga diambil berdasarkan

ketiga lead yang digunakan. Masing-masing lead dilakukan hingga tiga kali

pengukuran untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Nilai periode didapat dari

𝑥1 = Ʃ𝑋1

𝑛=

0,52

3= 0,173 𝑚𝑉

∆𝑋1 = Ʃ𝑋12 − 𝑛 𝑥1 2

𝑛 − 1 = 0,033 𝑚𝑉

𝑋1 = 𝑋1 ± ∆𝑋1 = 0,173 ± 0,033 𝑚𝑉

𝑋2 = 0,173 mV




57

perhitungan nilai waktu (s) yang terbaca pada tiap kotak hasil pembacaan EKG,

dimana tiap satu kotak kecil bernilai 0,04s. Hasil perbandingan Lead I

ditunjukkan pada Tabel 4.5, hasil perbandingan Lead II ditunjukkan pada Tabel

4.6, dan hasil perbandingan Lead III ditunjukkan pada Tabel 4.7.

Tabel 4.5 Perbandingan Periode Lead I

Pengukuran

ke-


Waktu X1 (s) X12 (s) Waktu X2 (s)

I 0,13 0,0169 0,13

II 0,12 0,0144 0,12

III 0,12 0,0144 0,13

n=3 Ʃ𝑋1 = 0,37 Ʃ𝑋12 = 0,0457 𝑥2 = 0,127

𝑥1 = Ʃ𝑋1

𝑛=

0,37

3= 0,123 𝑚𝑉

∆𝑋1 = Ʃ𝑋12 − 𝑛 𝑥1 2

𝑛 − 1 = 0,012 𝑚𝑉

𝑋1 = 𝑋1 ± ∆𝑋1 = 0,123 ± 0,012 𝑚𝑉

𝑋2 = 0,127 𝑚𝑉




58

Tabel 4.6 Perbandingan Periode Lead II

Pengukuran

ke-



I 0,14 0,0196 0,13

II 0,13 0,0169 0,14

III 0,14 0,0196 0,13

n=3 Ʃ𝑋1 = 0,41 Ʃ𝑋12 = 0,0561 𝑥2 = 0,133

Tabel 4.7 Perbandingan Periode Lead III

Pengukuran

ke-



I 0,14 0,0196 0,12

II 0,13 0,0169 0,12

III 0,13 0,0169 0,13

n=3 Ʃ𝑋1 = 0,40 Ʃ𝑋12 = 0,0534 𝑥2 = 0,123

𝑥1 = Ʃ𝑋1

𝑛=

0,41

3= 0,136 𝑚𝑉

∆𝑋1 = Ʃ𝑋12 − 𝑛 𝑥1 2

𝑛 − 1 = 0,023 𝑚𝑉

𝑋1 = 𝑋1 ± ∆𝑋1 = 0,136 ± 0,023 𝑚𝑉

𝑋2 = 0,133 mV




59

Berdasarkan perbandingan periode yang telah dilakukan pada Lead I, Lead

II, dan Lead III dengan masing-masing dilakukan sebanyak tiga kali pengukuran,

didapat hasil jika nilai waktu (s) yang dihasilkan EKG Rancangan masih dalam

rentang EKG Standard, sehingga EKG Rancangan dinyatakan bekerja dengan

baik.

Untuk tahap kalibrasi yang dilakukan masih terdapat kekurangan, yaitu

penggunaan kedua alat yang tidak dilakukan secara bersamaan. Kondisi ideal

melakukan kalibrasi adalah ketika kedua alat dipasang bersama dan digunakan

pada waktu yang bersamaan sehingga dapat diambil waktu keterlambatan dari alat

rancangan.

𝑥1 = Ʃ𝑋1

𝑛=

0,4

3= 0,133 𝑚𝑉

∆𝑋1 = Ʃ𝑋12 − 𝑛 𝑥1 2

𝑛 − 1 = 0,014 𝑚𝑉

𝑋1 = 𝑋1 ± ∆𝑋1 = 0,133 ± 0,014 𝑚𝑉

𝑋2 = 0,123 mV




60

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisis data dan pembahasan yang dilakukan dalam

penelitian ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Elektrokardiograf (EKG) telah dibuat dapat menampilkan sinyal

kompleks PQRST jantung pada tampilan laptop untuk pemasangan tiga

lead berbeda.

2. Elektrokardiograf (EKG) yang dibuat juga telah dibandingkan dengan

EKG Standard dari tiga lead berbeda. Adapun selisih nilai tegangan dan

waktu yang didapat untuk masing-masing lead adalah Lead I 0,02mV dan

0,004s, Lead II 0,02mV dan 0,003s, Lead III 0mV dan 0,01s. Hasil yang

didapat tersebut masih termasuk dalam rentang ketelitian EKG Standard.

3. Perhitungan gelombang P,Q,S,T belum dapat dilakukan karena sinyal yang

terlalu kecil dan bercampur dengan noise.

5.1 Saran

Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk

penyempurnaan penelitian lebih lanjut :

1. Sinyal EKG pada tampilan akhir belum bersih dari noise sehingga

gelombang PQRST tidak terlihat jelas. Penelitian berikutnya dapat

digunakan FFT (Fast Fourier Transform) untuk mengetahui nilai frekuensi



61

yang menyebabkan terjadinya noise. Langkah ini sebagai dasar dalam

merancang filter agar diperoleh EKG yang rendah noise.

2. Pada penelitian berikutnya dalam membandingkan EKG hendaknya

dilakukan pengambilan data pasien secara bersamaan untuk mendapatkan

nilai tegangan dan waktu pada gelombang PQRST.

3. Uji kinerja amplifier hendaknya dilakukan pada rentang kerja dari

amplifier yang digunakan untuk penguatan sinyal EKG.

4. Untuk penelitian berikutnya diharapkan rangkaian EKG dilengkapi dengan

rangkaian isolasi untuk keamanan pasien.

5. Dikembangkan software yang dapat bekerja secara real time yang dapat

menampilkan kondisi jantung.



62

DAFTAR PUSTAKA Azhar dan Suyanto., 2009, Studi Identifikasi Sinyal EKG Irama Myocardial

Ischemia dengan Pendekatan Fuzzy Logic, Jurnal Teknik Industri Volume 7, Nomor 4, Juli 2009 : 193–206.

Cahyono, Y., Susilo R, E., Novitaningtyas, Y., 2008, Rekayasa Biomedik

Terpadu untuk Mendeteksi Kelainan Jantung, Jurnal Fisika dan Aplikasinya Volume 4, Nomor 2 JUNI 2008 Jurusan Fisika-FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Christian Zeitnits. 2012. Soundcard Oscilloscope.

http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en/

Darmayasa, P., 2006, Tutorial Mikrokontroler, http://www.geocities.com /tu_darma/serialhtml

Faludi, Robert, 2009, Fundamentals of Physichal Computing School of Visual

Arts, http://interactiondesign.sva.edu.

Fandi, A., Adil, R., Wardana, P., Rochmad, M., 2006, Perancangan dan Pembuatan Modul EKG dan EMG Dalam Satu Unit PC Sub Judul : Pembuatan Rangkaian EKG dan Software EKG Pada PC, Teknik Elektronika PENS-ITS, Surabaya.

Guyton and Hall., 2006, Textbook of Medical Physiology Eleventh Edition,

Elsevier Saunders, Pennsylvania : 103. Hadiyoso, S., Alfaruq, A., Rizal, A., 2011, Sistem Multiplexing pada Pengiriman

Data Monitoring EKG, PPG, dan Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler, Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi 2011 (SNATI 2011) Yogyakarta, 17-18 Juni 2011.

Heru, A., 2008, Desain Alat Deteksi Dini dan Mandiri Aritmia, Jurnal Teknologi

dan Manajemen Informatika Volume 6, Nomor 3, Agustus 2008. Istataqomawan, Zuli, 2011, Catu Daya Tegangan DC Variabel dengan Dua Tahap

Regulasi (Switching dan Linier), Semarang: Teknik Elektro Universitas Diponegoro.

Jones, S., 2005, EKG Notes Interpretation and Management Guide, F.A Davis

Company: Philadelphia.

Kuntarti., 2006, Fisiologi Kardiovaskular, Faal_KV/ikun/2006.



http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en/

http://interactiondesign.sva.edu/

63

Kurachi, Y., 2001, Heart Physiology and Pathophysiology, Boston, Massachusetts :9-10.

Malvino, Albert Paul., 1996, Prinsip-prinsip Elektronika Jilid 2: Edisi 3, Jakarta,

Erlangga.

McGraw-Hill., 2004, Bioelectricity and Its Measurement, Digital Engineering Library, www.digitalengineeringlibrary.com

Mega, Yiwansyah., 2006, Photoelectric Plethysmographs Menggunakan PC Soundcard dalam Pengukuran Detak Jantung, Jurusan Fisika Universitas Sriwijaya, Jurnal Volume 30 No.2 Juli-Desember 2006.

Ramli, Nur Ilyani., 2011, Design dan Fabrication of a Low Cost Heart Monitor Using Reflectance Photopleyhysmogram, World Academy of Science, Engineering and Technology 80 2011.

Rosyadi, I., 2001, Perancangan Awal Elektrokardiograf Digital Berbasis Komputer Cerdas, Skripsi Fakultas MIPA Universitas Airlangga : Surabaya.

Rusmawati, E., 2006, Universal Bio-Amplifier Berbasis Personal Computer (PC)

Bagian I, Tugas Akhir Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

Sergio, F., 1998, Design with Operational Amplifier and Analog Integrated

Circuit, Mc Graw-Hill, Electrical Engineering Service. Setiawan, A., 2010, Analisa Penentuan Aksis Jantung Sinyal EKG dengan

Program Delphi, Proposal Tugas Akhir Program Diploma IV Departemen Kesehatan Republik Indonesia Politeknik Kesehatan Surabaya Jurusan Teknik Elektromedik.

Setiawan, R., 2008, Teknik Akuisisi Data, Graha Ilmu: Yogyakarta. Soeliadi., 1991, Belajar EKG Tanpa Guru, Yayasan Essentia Medica: Yogyakarta. Subhi, Hanggi Nur., 2012, Deteksi BPM dengan Modul Wireless X-Bee Berbasis

Mikrokontroller AVR, Surabaya, Politeknik Kesehatan Kemenkes Surabaya.

Vahed, A., 2005, 3-Lead Wireless EKG Electronic Design Project Final Report. Vena., 2010, Mengapa Potensial Membran Istirahat Ada yang Lebih Negatif dan

Ada yang Lebih Positif, Mengapa-potensial-membran-istirahat-rmp.html.



http://www.digitalengineeringlibrary.com/

64

Widodo, A., 2009, Sistem Akuisisi EKG Menggunakan USB Untuk Deteksi Aritmia, Proceedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.

http://www.alldatasheet.com/

http://www.solarbotics.com



http://www.alldatasheet.com/

http://www.solarbotics.com/

65

LAMPIRAN

1

Hasil Alat

EKG



66

Rangkaian Catu Daya

Rangkaian EKG

Rangkaian EKG Keseluruhan



67

LAMPIRAN

2

Hasil Uji

Rangkaian

Penguat



68

Input Output

12 mV

110 mV

20 mV

180 mV

30 mV

200 mV

32 mV

260 mV



69

40 mV

360 mV

50 mV

680 mV

60 mV

720 mV

70 mV

800 mV

80 mV

1 V



70

LAMPIRAN

3

Hasil Uji

EKG



71

Lead I




72

Lead II




73

Lead III




74

LAMPIRAN

4

Datasheet

IC LM 324



1/13

WIDE GAIN BANDWIDTH : 1.3MHz

INPUT COMMON-MODE VOLTAGE RANGEINCLUDES GROUND

LARGE VOLTAGE GAIN : 100dB

VERY LOW SUPPLY CURRENT/AMPLI : 375µA

LOW INPUT BIAS CURRENT : 20nA

LOW INPUT OFFSET VOLTAGE : 5mV max.(for more accurate applications, use the equiv-alent parts LM124A-LM224A-LM324A which feature 3mV max.)

LOW INPUT OFFSET CURRENT : 2nA

WIDE POWER SUPPLY RANGE :SINGLE SUPPLY : +3V TO +30VDUAL SUPPLIES : ±1.5V TO ±15V

DESCRIPTION

These circuits consist of four independent, highgain, internally frequency compensated operation-al amplifiers. They operate from a single powersupply over a wide range of voltages. Operationfrom split power supplies is also possible and thelow power supply current drain is independent ofthe magnitude of the power supply voltage.

ORDER CODE

N = Dual in Line Package (DIP)D = Small Outline Package (SO) - also available in Tape & Reel (DT)P = Thin Shrink Small Outline Package (TSSOP) - only available in Tape &Reel (PT)

PIN CONNECTIONS (top view)

Part Number

Temperature Range

Package

N D P

LM124 -55°C, +125°C • • •LM224 -40°C, +105°C • • •LM324 0°C, +70°C • • •Example : LM224N

NDIP14

(Plastic Package)

DSO14

(Plastic Micropackage)

PTSSOP14

(Thin Shrink Small Outline Package)

Inverting Input 2

Non-inverting Input 2


CCV -CCV

1

2

3

4

8

5

6

7

9

10

11

12

13

14

+

Output 3

Output 4


Inverting Input 4


Inverting Input 3

-

+

-

+

-

+

-

+

Output 1

Inverting Input 1

Output 2

LM124LM224 - LM324

LOW POWER QUAD OPERATIONAL AMPLIFIERS

December 2001



LM124-LM224-LM324

2/13

SCHEMATIC DIAGRAM (1/4 LM124)

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Symbol Parameter LM124 LM224 LM324 Unit

VCC Supply voltage ±16 or 32 V

Vi Input Voltage -0.3 to +32 V

Vid Differential Input Voltage 1)

1. Either or both input voltages must not exceed the magnitude of VCC+ or VCC

-.

+32 V

PtotPower Dissipation N Suffix

D Suffix500 500

400500400

mWmW

Output Short-circuit Duration 2)

2. Short-circuits from the output to VCC can cause excessive heating if VCC > 15V. The maximum output current is approximately 40mA independent of the magnitude of VCC. Destructive dissipation can result from simultaneous short-circuit on all amplifiers.

Infinite

Iin Input Current 3)

3. This input current only exists when the voltage at any of the input leads is driven negative. It is due to the collector-base junction of the input PNP transistor becoming forward biased and thereby acting as input diodes clamps. In addition to this diode action, there is also NPN parasitic action on

the IC chip. this transistor action can cause the output voltages of the Op-amps to go to the VCC voltage level (or to ground for a large overdrive) for the time duration than an input is driven negative.This is not destructive and normal output will set up again for input voltage higher than -0.3V.

50 50 50 mA

Toper Opearting Free-air Temperature Range -55 to +125 -40 to +105 0 to +70 °C

Tstg Storage Temperature Range -65 to +150 °C



LM124-LM224-LM324

3/13

ELECTRICAL CHARACTERISTICSVCC

+ = +5V, VCC-= Ground, Vo = 1.4V, Tamb = +25°C (unless otherwise specified)

Symbol Parameter Min. Typ. Max. Unit

Vio

Input Offset Voltage - note 1) Tamb = +25°C LM324Tmin ≤ Tamb ≤ Tmax LM324

2 5779

mV

Iio

Input Offset Current Tamb = +25°CTmin ≤ Tamb ≤ Tmax

2 30100

nA

IibInput Bias Current - note 2)

Tamb = +25°CTmin ≤ Tamb ≤ Tmax

20 150300

nA

Avd

Large Signal Voltage GainVCC

+ = +15V, RL = 2kΩ, Vo = 1.4V to 11.4VTamb = +25°CTmin ≤ Tamb ≤ Tmax

5025

100V/mV

SVR

Supply Voltage Rejection Ratio (Rs ≤ 10kΩ)

VCC+ = 5V to 30V


6565

110dB

ICC

Supply Current, all Amp, no load Tamb = +25°C VCC = +5V VCC = +30VTmin ≤ Tamb ≤ Tmax VCC = +5V VCC = +30V

0.71.50.81.5

1.23

1.23

mA

Vicm

Input Common Mode Voltage RangeVCC

= +30V - note 3)


00

VCC -1.5VCC -2

V

CMRCommon Mode Rejection Ratio (Rs ≤ 10kΩ)


7060

80 dB

IsourceOutput Current Source (Vid = +1V)

VCC = +15V, Vo = +2V 20 40 70mA

Isink

Output Sink Current (Vid = -1V)VCC = +15V, Vo = +2VVCC = +15V, Vo = +0.2V

1012

2050

mAµA

VOH

High Level Output VoltageVCC = +30VTamb = +25°C RL = 2kΩTmin ≤ Tamb ≤ TmaxTamb = +25°C RL = 10kΩTmin ≤ Tamb ≤ TmaxVCC = +5V, RL = 2kΩTamb = +25°CTmin ≤ Tamb ≤ Tmax

26262727

3.53

27

28

V



LM124-LM224-LM324

4/13

VOL

Low Level Output Voltage (RL = 10kΩ)Tamb = +25°CTmin ≤ Tamb ≤ Tmax

5 2020

mV

SRSlew Rate

VCC = 15V, Vi = 0.5 to 3V, RL = 2kΩ, CL = 100pF, unity Gain 0.4V/µs

GBPGain Bandwidth Product

VCC = 30V, f =100kHz,Vin = 10mV, RL = 2kΩ, CL = 100pF 1.3 MHz

THDTotal Harmonic Distortion

f = 1kHz, Av = 20dB, RL = 2kΩ, Vo = 2Vpp, CL = 100pF, VCC = 30V 0.015%

enEquivalent Input Noise Voltage

f = 1kHz, Rs = 100Ω, VCC = 30V 40

DVio Input Offset Voltage Drift 7 30 µV/°C

DIIio Input Offset Current Drift 10 200 pA/°C

Vo1/Vo2Channel Separation - note 4)

1kHz ≤ f ≤ 20kHZ 120dB

1. Vo = 1.4V, Rs = 0Ω, 5V < VCC+ < 30V, 0 < Vic < VCC

+ - 1.5V2. The direction of the input current is out of the IC. This current is essentially constant, independent of the state of the output so no loading change

exists on the input lines.3. The input common-mode voltage of either input signal voltage should not be allowed to go negative by more than 0.3V. The upper end of the

common-mode voltage range is VCC+ - 1.5V, but either or both inputs can go to +32V without damage.

4. Due to the proximity of external components insure that coupling is not originating via stray capacitance between these external parts. This typically can be detected as this type of capacitance increases at higher frequences.

Symbol Parameter Min. Typ. Max. Unit

nV

Hz------------



LM124-LM224-LM324

5/13



LM124-LM224-LM324

6/13



LM124-LM224-LM324

7/13

TYPICAL SINGLE - SUPPLY APPLICATIONS

AC COUPLED INVERTING AMPLIFIER

AC COUPLED NON INVERTING AMPLIFIER

1/4LM124

~

0 2VPP

R10kWL

Co

eo

R6.2kWB

R100kWf

R110kWCI

eI

VCC

R2100kW

C110m F

R3100kW

A = -R

R1Vf

(as shown A = -10)V

1/4LM124

~

0 2VPP

R10kWL

Co

eo

R6.2kWB

C10.1m F

eI

VCC

(as shown A = 11)V

A = 1 +R2R1V

R1100kW

R21MW

CI

R31MW

R4100kW

R5100kW

C210m F



LM124-LM224-LM324

8/13


NON-INVERTING DC GAIN

HIGH INPUT Z ADJUSTABLE GAIN DCINSTRUMENTATION AMPLIFIER

DC SUMMING AMPLIFIER

LOW DRIFT PEAK DETECTOR

R110kW

R21MW

1/4LM124

10kW

eI

eO +5V

eO

(V)

(mV)0

AV= 1 + R2R1

(As shown = 101)AV

1/4LM124

R3100kW

eO

1/4LM124

R1100kW

e 1

1/4LM124

R7100kW

R6100kW

R5100kW

e 2

R22kW

Gain adjust

R4100kW

if R1 = R5 and R3 = R4 = R6 = R7

e0 = (e2 -e1)

As shown e0 = 101 (e2 - e1).

12R1R2

-----------+

1/4LM124

eO

e 4

e 3

e 2

e 1 100kW

100kW

100kW

100kW

100kW

100kW

e0 = e1 +e2 -e3 -e4Where (e1 +e2) ≥ (e3 +e4)to keep e0 ≥ 0V

IB

2N 929 0.001m F

IB

3R3MW

IB

Input currentcompensation

eo

IB

e I

1/4LM124 Zo

ZI

C1m F

2IB

R1MW

2IB

* Polycarbonate or polyethylene

*

1/4LM124

1/4LM124



LM124-LM224-LM324

9/13


ACTIVER BANDPASS FILTER HIGH INPUT Z, DC DIFFERENTIAL AMPLIFIER

USING SYMETRICAL AMPLIFIERS TO REDUCE INPUT CURRENT (GENERAL CONCEPT)

1/4LM124

1/4LM124

R310kW

1/4LM124

e 1

eO

R8100kW

R7100kW

C310m F

VCC

R5470kW

C2330pF

R410MW

R6470kW

R1100kW

C1330pF

Fo = 1kHz

Q = 50

Av = 100 (40dB)

1/4LM124

R1100kW

R2100kW

R4100kW

R3100kW

+V2+V1 Vo

1/4LM124

For

(CMRR depends on this resistor ratio match)

R1R2-------

R4R3-------=

e0 (e2 - e1)

As shown e0 = (e2 - e1)

1R4R3-------+

1/4LM124IB

2N 929

0.001m F

IB

3MW

IB

eoI I

e IIB

IB

Aux. amplifier for inputcurrent compensation

1.5MW

1/4

LM124



LM124-LM224-LM324

10/13

MACROMODEL** Standard Linear Ics Macromodels, 1993.

** CONNECTIONS :

* 1 INVERTING INPUT

* 2 NON-INVERTING INPUT

* 3 OUTPUT

* 4 POSITIVE POWER SUPPLY

* 5 NEGATIVE POWER SUPPLY

.SUBCKT LM124 1 3 2 4 5 (analog)

*******************************************************

.MODEL MDTH D IS=1E-8 KF=3.104131E-15CJO=10F

* INPUT STAGE

CIP 2 5 1.000000E-12

CIN 1 5 1.000000E-12

EIP 10 5 2 5 1

EIN 16 5 1 5 1

RIP 10 11 2.600000E+01

RIN 15 16 2.600000E+01

RIS 11 15 2.003862E+02

DIP 11 12 MDTH 400E-12

DIN 15 14 MDTH 400E-12

VOFP 12 13 DC 0

VOFN 13 14 DC 0

IPOL 13 5 1.000000E-05

CPS 11 15 3.783376E-09

DINN 17 13 MDTH 400E-12

VIN 17 5 0.000000e+00

DINR 15 18 MDTH 400E-12

VIP 4 18 2.000000E+00

FCP 4 5 VOFP 3.400000E+01

FCN 5 4 VOFN 3.400000E+01

FIBP 2 5 VOFN 2.000000E-03

FIBN 5 1 VOFP 2.000000E-03

* AMPLIFYING STAGE

FIP 5 19 VOFP 3.600000E+02

FIN 5 19 VOFN 3.600000E+02

RG1 19 5 3.652997E+06

RG2 19 4 3.652997E+06

CC 19 5 6.000000E-09

DOPM 19 22 MDTH 400E-12

DONM 21 19 MDTH 400E-12

HOPM 22 28 VOUT 7.500000E+03

VIPM 28 4 1.500000E+02

HONM 21 27 VOUT 7.500000E+03

VINM 5 27 1.500000E+02

EOUT 26 23 19 5 1

VOUT 23 5 0

ROUT 26 3 20

COUT 3 5 1.000000E-12

DOP 19 25 MDTH 400E-12

VOP 4 25 2.242230E+00

DON 24 19 MDTH 400E-12

VON 24 5 7.922301E-01

.ENDS

ELECTRICAL CHARACTERISTICSVcc

+ = +15V, Vcc- = 0V, Tamb = 25°C (unless otherwise specified)

Symbol Conditions Value Unit

Vio 0 mV

Avd RL = 2kΩ 100 V/mV

Icc No load, per amplifier 350 µA

Vicm -15 to +13.5 V

VOH RL = 2kΩ (VCC+=15V) +13.5 V

VOL RL = 10kΩ 5 mV

Ios Vo = +2V, VCC = +15V +40 mA

GBP RL = 2kΩ, CL = 100pF 1.3 MHz

SR RL = 2kΩ, CL = 100pF 0.4 V/µs



LM124-LM224-LM324

11/13

PACKAGE MECHANICAL DATA14 PINS - PLASTIC DIP

DimensionsMillimeters Inches

Min. Typ. Max. Min. Typ. Max.

a1 0.51 0.020

B 1.39 1.65 0.055 0.065

b 0.5 0.020

b1 0.25 0.010

D 20 0.787

E 8.5 0.335

e 2.54 0.100

e3 15.24 0.600

F 7.1 0.280

i 5.1 0.201

L 3.3 0.130

Z 1.27 2.54 0.050 0.100



LM124-LM224-LM324

12/13

PACKAGE MECHANICAL DATA14 PINS - PLASTIC MICROPACKAGE (SO)



A 1.75 0.069

a1 0.1 0.2 0.004 0.008

a2 1.6 0.063

b 0.35 0.46 0.014 0.018

b1 0.19 0.25 0.007 0.010

C 0.5 0.020

c1 45° (typ.)

D (1) 8.55 8.75 0.336 0.344

E 5.8 6.2 0.228 0.244

e 1.27 0.050

e3 7.62 0.300

F (1) 3.8 4.0 0.150 0.157

G 4.6 5.3 0.181 0.208

L 0.5 1.27 0.020 0.050

M 0.68 0.027

S 8° (max.)Note : (1) D and F do not include mold flash or protrusions - Mold flash or protrusions shall not exceed 0.15mm (.066 inc) ONLY FOR DATA BOOK.

D M

F

14

1 7

8

be3

eE

L G

C c1

Aa2

a1 b1s



LM124-LM224-LM324

13/13

Information furnished is believed to be accurate and reliable. However, STMicroelectronics assumes no responsibility for theconsequences of use of such information nor for any infringement of patents or other rights of third parties which may result fromits use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of STMicroelectronics. Specificationsmentioned in this publication are subject to change without notice. This publication supersedes and replaces all informationpreviously supplied. STMicroelectronics products are not authorized for use as critical components in life support devices orsystems without express written approval of STMicroelectronics.

© The ST logo is a registered trademark of STMicroelectronics

© 2001 STMicroelectronics - Printed in Italy - All Rights ReservedSTMicroelectronics GROUP OF COMPANIES

Australia - Brazil - Canada - China - Finland - France - Germany - Hong Kong - India - Israel - Italy - Japan - MalaysiaMalta - Morocco - Singapore - Spain - Sweden - Switzerland - United Kingdom - United States

© http://www.st.com

PACKAGE MECHANICAL DATA14 PINS - THIN SHRINK SMALL OUTLINE PACKAGE (TSSOP)



A 1.20 0.05

A1 0.05 0.15 0.01 0.006

A2 0.80 1.00 1.05 0.031 0.039 0.041

b 0.19 0.30 0.007 0.15

c 0.09 0.20 0.003 0.012

D 4.90 5.00 5.10 0.192 0.196 0.20

E 6.40 0.252

E1 4.30 4.40 4.50 0.169 0.173 0.177

e 0.65 0.025

k 0° 8° 0° 8°

L 0.450 0.600 0.750 0.018 0.024 0.030

L1 1.00 0.039

aaa 0.100 0.004

c

E1

k

L

E

eb

D

PIN 1 IDENTIFICATION

1

78

14

SEAT

ING

PLAN

E

C

aaa

C

0,25 mm.010 inch

GAGE PLANE

L1

A

A2

A1



This datasheet has been download from:

www.datasheetcatalog.com

Datasheets for electronics components.



http://www.datasheetcatalog.com



rancang bangun elektrokardiograf (ekg) skripsirepository.unair.ac.id/25692/1/istiqomah.pdf ·...

Documents