Operational Amplifier atau di
singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam
berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering
dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan
differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi
op-amp yang paling dasar, yaitu rangkaian penguat inverting, non-inverting
differensiator dan integrator.
Pada awalnya Opamp dirancang untuk
operasi matematika seperti penambahan, pengurangan dan pembagi. Namun segera
ditemukan penggunaan pada berbagai keperluan.
Kemasan Opamp kebanyakan berbentuk IC
(Integrated Circuit) 8 pin, seperti Opamp paling umum digunakan yaitu type 741.
Dengan 2 masukan dan 1 keluaran. Masukan yang ditandai polaritas negatif (-) menghasilkan penguatan terbalik pada keluarannya. Masukan yang ditandai polaritas positif (+) menghasilkan penguatan tidak membalik pada keluarannya
Dengan 2 masukan dan 1 keluaran. Masukan yang ditandai polaritas negatif (-) menghasilkan penguatan terbalik pada keluarannya. Masukan yang ditandai polaritas positif (+) menghasilkan penguatan tidak membalik pada keluarannya
Kebanyakan Opamp memerlukan Catu
daya positif dan negatif, bersama dengan ground atau 0. Beberapa rangkaian di
rancang untuk dapat menggunakan catu positif dengan ground, atau catu negatif
dengan ground saja.
Jika kedua masukan digabungkan,
maka tegangan keluaran bernilai setengah catu daya, kira-kira sama dengan
ground atau 0 volt.
Besarnya penguatan Opamp dapat
dihitung dengan membandingkan resistor umpan balik dengan resistor masukan.
Penguatan OpAmp dirancang sangat
tinggi, pada kisaran 100,000 kali (100 dB)
I. Pengertian Dasar Op-Amp
Operational Amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi op-amp yang paling dasar, yaitu rangkaian penguat inverting, non-inverting differensiator dan integrator.
Pada Op-Amp memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik)yaitu feedback negatif dan feedback positif dimana Feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting. Secara umum, umpanbalik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpanbalik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.
Op-amp ideal
Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial) yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp ada yang dinamakan input inverting dan non-inverting. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang tak terhingga besarnya. Seperti misalnya op-amp LM741 yang sering digunakan oleh banyak praktisi elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain sebesar 104 ~ 105. Penguatan yang sebesar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Disinilah peran rangkaian negative feedback (umpanbalik negatif) diperlukan, sehingga op-amp dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur (finite).
Impedasi input op-amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap masukannya adalah 0. Sebagai perbandingan praktis, op-amp LM741 memiliki impedansi input Zin = 106 Ohm. Nilai impedansi ini masih relatif sangat besar sehingga arus input op-amp LM741 mestinya sangat kecil.
Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan karakteristik op-amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu :
Aturan 1:Perbedaan tegangan antara input v+ dan v- adalah nol (v+ - v- = 0 atau v+ = v- )
Aturan 2:Arus pada input Op-amp adalah nol (i+ = i- = 0)
Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian op-amp.
II. Karakteristik Dasar Op-Amp
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa pada dasarnya Op-amp adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial), yang mana memiliki 2 input masukan yaitu input inverting (V-) dan input non-inverting(V+), Rangkaian dasar dari penguat diferensial dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini:
I. Pengertian Dasar Op-Amp
Operational Amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi op-amp yang paling dasar, yaitu rangkaian penguat inverting, non-inverting differensiator dan integrator.
Pada Op-Amp memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik)yaitu feedback negatif dan feedback positif dimana Feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting. Secara umum, umpanbalik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpanbalik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.
Op-amp ideal
Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial) yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp ada yang dinamakan input inverting dan non-inverting. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang tak terhingga besarnya. Seperti misalnya op-amp LM741 yang sering digunakan oleh banyak praktisi elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain sebesar 104 ~ 105. Penguatan yang sebesar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Disinilah peran rangkaian negative feedback (umpanbalik negatif) diperlukan, sehingga op-amp dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur (finite).
Impedasi input op-amp ideal mestinya adalah tak terhingga, sehingga mestinya arus input pada tiap masukannya adalah 0. Sebagai perbandingan praktis, op-amp LM741 memiliki impedansi input Zin = 106 Ohm. Nilai impedansi ini masih relatif sangat besar sehingga arus input op-amp LM741 mestinya sangat kecil.
Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan karakteristik op-amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu :
Aturan 1:Perbedaan tegangan antara input v+ dan v- adalah nol (v+ - v- = 0 atau v+ = v- )
Aturan 2:Arus pada input Op-amp adalah nol (i+ = i- = 0)
Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian op-amp.
II. Karakteristik Dasar Op-Amp
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa pada dasarnya Op-amp adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial), yang mana memiliki 2 input masukan yaitu input inverting (V-) dan input non-inverting(V+), Rangkaian dasar dari penguat diferensial dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini:
Gambar
1 : Penguat Diferensial
Pada rangkaian diatas, dapat
diketahui tegangan output (Vout) adalah Vout = A(v1-v2) dengan A adalah
penguatan dari penguat diferensial ini. Titik input v1 dikatakan sebagai input
non-iverting, sebab tegangan vout satu phase dengan v1. Sedangkan sebaliknya
titik v2 dikatakan input inverting sebab berlawanan phasa dengan tengangan
vout.
Diagram Blok Op-amp
Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat push-pull kelas B. Gambar-2(a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.
Diagram Blok Op-amp
Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat push-pull kelas B. Gambar-2(a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.
gambar-2
(a) : Diagram blok Op-Amp
gambar-2 (b) : Diagram schematic simbol Op-Amp
Simbol op-amp adalah seperti pada gambar-2(b) dengan 2 input, non-inverting (+) dan input inverting (-). Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –Vee) namun banyak juga op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol rangkaian di dalam op-amp pada gambar-2(b) adalah parameter umum dari sebuah op-amp. Rin adalah resitansi input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah resistansi output dan besar resistansi idealnya 0 (nol). Sedangkan AOL adalah nilai penguatan open loop dan nilai idealnya tak terhingga.
Saat ini banyak terdapat tipe-tipe op-amp dengan karakterisktik yang spesifik. Op-amp standard type 741 dalam kemasan IC DIP 8 pin. Untuk tipe yang sama, tiap pabrikan mengeluarkan seri IC dengan insial atau nama yang berbeda. Misalnya dikenal MC1741 dari motorola, LM741 buatan National Semiconductor, SN741 dari Texas Instrument dan lain sebagainya. Tergantung dari teknologi pembuatan dan desain IC-nya, karakteristik satu op-amp dapat berbeda dengan op-amp lain.
Pada dasarnya Op-Amp merupakan
sebuah penguat yang terdiri dari puluhan resistor dan transistor, dimana
gabungan antara dua komponen ini mempunyai bentuk yang sangat kompak namun
mempunyai harga yang sangat murah.
Op-Amp dirancang untuk melakukan tugas-tugas matematis seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Pada intinya Op-Amp mempunyai lima buah terminal dasar yaitu : dua terminal untuk sumber tegangan, dua untuk isyarat masukan dan satu lagi untuk terminal keluaran.
Op-Amp dirancang untuk melakukan tugas-tugas matematis seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Pada intinya Op-Amp mempunyai lima buah terminal dasar yaitu : dua terminal untuk sumber tegangan, dua untuk isyarat masukan dan satu lagi untuk terminal keluaran.
Op-amp adalah rangkaian elektronik serbaguna yang dirancang dan dikemas khusus, sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikit saja, sudah dapat dipakai untuk berbagai keperluan.
Op-Amp mempunyai karakteristik seperti sebum penguat yang mendekati ideal, diantaranya adalah sebagai berikut :
a) Faktor penguatan lingkaran terbuka (open loop Gain) besar, tapi terbatas sampai kira-kira 100.000 kali.
b) Bila harga pada inputnya nol, maka outputnya belum tentu tepat nol, tetapi mungkin sedikit lebih atau kurang.
c) Walaupun iompedansinya inputannya tinggi, tetapi terbatas hanya beberapa ratus kilo Ohm.
d) Harga impedansi outputnya yang kecil juga terbatas hanya beberapa ratus sampai puluhan kilo saja.
e) Rise timenya tidak nol.
f) Dipengaruhi oleh perubahan tegengan sumber dan temperatur yang cukup
besar.
Karakteristik terpenting dari sebuah op-amp yang ideal adalah:
* Penguatan loop terbuka amat tinggi
* Impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga arus masukan dapat diabaikan
* Impedansi keluaran sangat rendah sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembeban.
Pada op-amp terdapat satu terminal keluaran, dan dua terminal masukan. Terminal masukan yang diberi tanda (-) dinamakan terminal masukan pembalik (inverting), sedangkan terminal masukan yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan pembalik (noninverting).
Adapun jenisnya :
1. Inverting 2. Non-inverting 3. Buffer 4. Adder / Penjumlah
5. Pembanding 6. Pengurang 7. Differensiator 8. Integrator
Kerja Op-Amp sebagai komparator (pembanding) dengan jalan membandingkan tegangan antara input inverting dan tegangan pada input non inverting. Hasil dari perbandingan inilah yang akan dijadikan sebagai tegangan
keluaran. Dalam hal ini input inverting digunakan sebagai sumber tegangan referensi dengan nilai tegangan yang telah ditentukan pada setting awal.
0 komentar:
Posting Komentar