Operational
amplifier merupakan suatu solid state atau integrated circuit yang mampu
mengindra dan memperkuat signal masukan AC maupun DC. Operational amplifier
atau biasa disingkat dengan 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).
Impedansi
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.
Gambar 1. Skema Op-Amp
Penguatan
Op-Amp :
1. Modus Loop Terbuka
AV = Maks
Vout = Vsat
2. Modus Loop Tertutup
AV < Maks
3. Penguatan Terkontrol
AV = - (Rf / Rin)
4. Penguatan Satu
AV = 1
Karakteristik
Op-Amp Ideal :
1. AV = ~ (Penguatan Tak Hingga) = PLN
2. Zin = ~ (Impedansi Tak Hingga)
3. BW = ~ (Bandwidth mendekati Tak Hingga)
4.
Zout = 0 (Impedansi Output kecil sekali
)
5. Vout = 0 (Tegangan Output = 0, apabila Input
= 0)
Sifat
Op-Amp Ideal :
1. Ia = Ib = 0
2. Va = Vb
3. Ia besarnya tak tentu
4. Vsat = 90% * Vcc
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. 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 dibawah ini:
Gambar
2. 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.
Gambar 3. Diagram schematic simbol Op-Amp
Gambar 4. Diagram blok Op-Amp
Simbol op-amp adalah
seperti pada gabar 2.2 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 2.2 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.
Tabel 1. Parameter op-amp yang penting
0 komentar:
Posting Komentar