Siti Ismayana: OP-AMP (operational amplifier)

Penguat operasional (Op-amp) didefinisikann sebagai suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial. Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran

Pada mulanya op-amp digunakan untuk rangkaian perhitungan analog, rangkaian pengaturan dan instrumentasi. Fungsi utamanya adalah untuk melakukan operasi linier matematika (tegangan dan arus), integrasi dan penguatan.
Kini op-amp dapat dijumpai di mana saja, dálam berbagai bidang: reproduksi suara, sistem komunikasi, sistem pengolahan digital, elektronik komersial, dan, aneka macam perangkat hobyist.

Dalam konfigurasinya kita akan menemukan op-amp dengan masukan dan keluaran tunggal, masukan dan keluaran diferensial, atau masukan diferensial dan keluaran tunggal. Konfigurasi terakhir ini banyak digunakan dalam industri elektronika.
Konflgurasi ini juga akan dipakai sebagai kerangka landasan dalam modul ini. Setiap orang yang terlibat dalam elektronika mau tak mau harus memahami kegunaan op-amp, mengetahui karakteristiknya, mampu mengenali konfigurasi dasar rangkaian op-amp dan mampu bekerjasama dengannya.

Op-amp IC adalah peranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik DC maupun AC.
Op-amp IC yang khas terdiri atas tiga rangkaian dasar, yakni penguat diferensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan penguatan tinggi, dan penguat keluaran impedansi rendah (biasanya pengikut emiter push-pull).

Karakteristik Ideal Op-amp

Penguatan tegangan lingkar terbuka
Tegangan ofset keluaran = 0
Hambatan masukan = ∞
Hambatan keluaran = 0
Waktu tanggapan = 0 detik
Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka

Adalah penguatan diferensial Op-amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik
(feedback) yang diterapkan padanya.
Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:
AVOL = Vo / Vid = -∞
AVOL = Vo/(V1-V2) = -∞

Penguatan Ofset Keluaran

Adalah harga tegangan keluaran dari Op- Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan
masukan V_id = 0.
Secara ideal, harga V_OO = 0 V.

Hambatan Masukan
Adalah besar hambatan di antara kedua masukan Op-amp. Secara ideal, harga Ri = ∞Tetapi dalam kondisi praktis, harga hambatan masukan Op-amp adalah antara 5 kΩ hingga 20MΩ, tergantung pada tipe Op Amp
Hambatan Keluaran
Adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op-amp bekerja sebagai pembangkit sinyal.Secara ideal, harga R_O = 0.
Waktu Tanggapan

Adalah waktu yang diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah.

Secara ideal harga waktu respon op-amp adalah=0detik
Karakteristik Terhadap Suhu

Suatu bahan semikonduktor akan berubah karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang cukup besar.

Pada Op-amp yang ideal, karakteristiknya tidak berubah terhadap perubahan suhu.

Tetapi dalam prakteknya, karakteristik sebuah Op Amp pada umumnya sedikit berubah.

*lebar pita adalah adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan.

Secara ideal, harga BW= ∞

APLIKASI OP-AMP

Komparator (rangkaian pembanding ) .

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkanpenguatan terbuka (open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator .

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

$V_{\text{out}} = \left\{\begin{matrix} V_{\text{S+}} & V_1 > V_2 \\ V_{\text{S-}} & V_1 < V_2 \end{matrix}\right.$

di mana V_s adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara + V_s dan −V_s.)

2. Penguat Pembalik ( Inverting amplifier )

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.Resistor R_f melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan.Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.

$V_{\text{out}} = -\frac{R_{\text{f}}}{R_{\text{in}}} V_{\text{in}}\!\$

Di mana,

$Z_{\text{in}} = R_{\text{in}}\$ (karena $V_{-}\$ adalah virtual ground.
Sebuah resistor dengan nilai $R_{\text{f}} \| R_{\text{in}} \triangleq R_{\text{f}} R_{\text{in}} / (R_{\text{f}} + R_{\text{in}})$ , ditempatkan di antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.

penguatan dari penguat ditentukan dari rasio antara R_f dan R_in, yaitu:

$A = -\frac{R_f}{R_{in}}$

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. Contohnya jika R_f adalah 10.000 Ω dan R_in adalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

3. Penguat tak pembalik (Non Inverting Amplifier )

penguat Non Inverting amplifier merupakan kebalikan dari penguat inverting,dimana Input dimasukkan pada input non inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya Rfeedback dan Rinput.

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

$V_{\text{out}} = V_{\text{in}} \left( \frac{R_1 + R_2}{R_1} \right)\,$

atau dengan kata lain:

$V_{\text{out}} = V_{\text{in}} \left( 1 + \frac{R_2}{R_1} \right)\,$

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki penguatan minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai $Z_{\text{in}} \approx \infin$ .

4. penguat differensiator

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar $\frac{ R_{\text{f}} }{ R_1 }\$ untuk $R_1 = R_2\$ dan $R_{\text{f}} = R_{\text{g}}\$ . Penguat jenis ini berbeda dengan diferensiator.Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

$V_{\text{out}} = \frac{ \left( R_{\text{f}} + R_1 \right) R_{\text{g}} }{\left( R_{\text{g}} + R_2 \right) R_1} V_2 - \frac{R_{\text{f}}}{R_1} V_1$

Sedangkan untuk R₁ =R₂ dan R_f = R_g maka bati diferensial adalah:

$V_{\text{out}} = \frac{ R_{\text{f}} }{ R_1 } (V_{\text{2}} - V_{\text{1}})\,$

5. rangkaian penguat penjumlah (Summing amplifier )

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan, dengan persamaan sebagai berikut:

$V_{\text{out}} = -R_{\text{f}} \left( \frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} + \cdots + \frac{V_n}{R_n} \right)$

Saat R1=R2=.....=Rn , dan R_f saling bebas maka:

$V_{\text{out}} = -\frac{R_{\text{f}}}{R_1} ( V_1 + V_2 + \cdots + V_n ) \!\$

Saat R1=R2=..... Rn=Rf maka:

$V_{\text{out}} = -( V_1 + V_2 + \cdots + V_n ) \!\$
1. Keluaran adalah terbalik.
2. Impedansi masukan dari masukan ke-n adalah $Z_n = R_n \$ (di mana $V_- \$ adalah Virtual ground).

6. penguat integrator (Integrator Amplifier )

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu, dengan persamaan:

$V_{\text{out}} = -\frac{1}{RC}\int_0^t V_{\text{in}} \, \operatorname{d}t + V_{\text{mula}}\,$

di mana t adalah waktu dan Vout adalah tegangan keluaran pada t=0.

Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

7. Differensiator

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan persamaan:

$V_{\text{out}} = -RC \,\frac{\operatorname{d}V_{\text{in}} }{ \operatorname{d}t} \, \qquad$

di mana Vin dan Vout adalah fungsi dari waktu.

Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan cara mengganti kapasitor dengan induktor, namun tidak dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya yang besar.Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

DAFTAR PUSTAKA

http://basukidwiputranto.blogspot.com/2014/02/fungsi-dan-karakteristik-penguat.html
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/operasional-amplifier-op-amp/
http://yoego15.blog.unsoed.ac.id/aplikasi-operational-amplifier/
http://id.wikipedia.org/wiki/penguat_operasional

Siti Ismayana

Kamis, 04 September 2014

OP-AMP (operational amplifier)

Karakteristik Ideal Op-amp

Tidak ada komentar:

Posting Komentar