Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau
yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika
dengan sambatan (bahasa Inggris:
coupling) arus
searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam
bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan
satu keluaran. op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk IC dan yang paling banyak digunakan adalah
seri 741.
op-amp adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna.
Contoh penggunaan op-amp adalah untuk operasi matematika
sederhana seperti penjumlahan
dan pengurangan
terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada
penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator
dengan distorsi rendah.
Op-amp dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki
karakteristik yang mendekati karakteristik op-amp ideal
tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya.
Karakteristik op-amp ideal adalah:
- Bati tegangan tidak terbatas.
- Impedansi
masukan tidak terbatas.
- Impedansi keluaran nol.
- Lebar
pita (band width) tidak terbatas.
- Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol).
Bagian dalam
Bagian dalam penguat operasional seri 741 seperti dijelaskan di dalam
teks.
Pada diagram skema di atas digambarkan susunan bagian dalam IC
op-amp seri 741.
Nomor-nomor yang terdapat di dekat terminal pada gambar menunjukkan
nomor kaki terminal pada IC 741 jenis 8-pin.
Pin nomor 8 tidak terhubung dengan sirkuit.
Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741.
Yang pertama adalah transistor
masukan terhubung dengan konfigurasi pengikut emiter
NPN yang keluarannya terhubung secara
langsung kepada sepasang transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai
penguat basis bersama
.
Konfigurasi ini memisahkan masukan dan mencegah sinyal umpan balik
yang mungkin memiliki efek berbahaya
yang bergantung pada frekuensi
.
Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah pada
diagram disebut cermin arus,
di mana basis terhubung langsung dengan kolektor pada salah satu
transistor dari tiap pasangan dan kedua transistor saling terhubung pada
emiter.
Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu pasangan transistor
dan
serta pasangan
dan
,
memungkinkan masukan menerima ayunan tegangan
Sedangkan cermin arus ketiga, yaitu pasangan transistor
dan
membentuk cermin arus yang agak berbeda dengan resistor
bernilai 5 K
terhubung secara seri dengan emiter membatasi arus kolektor menjadi
hampir nol sehingga dapat menjadi hubungan impedansi
tinggi kepada catu daya
negatif dan
tidak membebani sirkuit masukan.
Keunikan lain dalam sirkuit internal ditunjukkan dengan warna hijau,
di mana kedua resistor bias transistor terhubung sedemikian hingga tidak
terlihat adanya sinyal masukan kepada basis transistor.
Bila diasumsikan tidak ada arus basis yang mengalir pada transistor,
dan nilai
sebesar 0,625 Volt maka menurut hukum
Ohm
akan diperlukan arus sebesar 0,625 V ÷ 7,5 K
= 0,0833 mA melalui resistor antara basis dan kolektor.
Arus tersebut juga harus mengalir melalui resistor antara basis dan
emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit sebesar 0,0833 mA × 4,5 K
= 0,375 V sehingga menghasilkan total tegangan jepit melalui dua
resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V = 1,0 V.
Hal ini digunakan untuk memberikan beda tegangan internal sebesar 1
Volt berapa pun tegangan keluaran keseluruhan sirkuit.
ragam bersama tanpa melewati rentang daerah aktif
tiap transistor dalam sirkuit.
Notasi Sirkuit
Simbol
op-amp pada gambar sirkuit listrik.
Simbol op-amp pada rangkaian seperti pada gambar di atas, di mana:
:
masukan non-pembalik
:
masukan pembalik
:
keluaran
:
catu daya positif
:
catu daya negatif
Catu daya pada notasi op-amp seringkali tidak dicantumkan
untuk memudahkan penggambaran rangkaian.
Aplikasi sirkuit
Terdapat banyak sekali penggunaan dari op-amp dalam
berbagai jenis sirkuit listrik.
Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari op-amp dalam contoh sirkuit:
Komparator
(pembanding)
Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka (bahasa Inggris
: open-loop gain) op-amp yang sangat besar.
Ada jenis op-amp khusus yang memang difungsikan
semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari op-amp lainnya dan umum disebut juga dengan komparator
(bahasa Inggris: comparator).
Komparator membandingkan dua tegangan listrik
dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan
tegangan mana yang lebih tinggi.
di mana
adalah tegangan catu daya dan op-amp beroperasi di antara
dan
.)
Penguat pembalik
Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan
balik
negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.
Resistor Rf 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.

Di mana,
(karena
adalah bumi maya (bahasa
Inggris: virtual ground)
- Sebuah resistor dengan nilai
,
ditempatkan di antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak
dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.
Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin,
yaitu:

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan.
Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah
1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.
Penguat
non-pembalik
Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

atau dengan kata lain:

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai
1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada op-amp maka impedansi masukan bernilai
.
Penguat diferensial
Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih
dari dua tegangan
yang telah dikalikan
dengan konstanta resistansi
yaitu sebesar
untuk
dan
. Penguat jenis ini berbeda dengan diferensiator
.
Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:
tertentu yang ditentukan oleh nilai

Sedangkan untuk
dan
maka bati diferensial adalah:

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

- Saat
,
dan
saling bebas maka:

- Saat
,
maka:

- Keluaran adalah terbalik.
- Impedansi masukan dari masukan ke-n adalah
(di mana
adalah bumi maya)
Integrator
Penguat ini mengintegrasikan
tegangan
masukan terhadap waktu
,
dengan persamaan:

di mana
adalah waktu dan
adalah tegangan keluaran pada
.
Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis
pelewat-tinggi
dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.
Diferensiator
Mendiferensiasikan
sinyal hasil pembalikan
terhadap waktu dengan persamaan:

di mana
dan
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.
sumber: wikipedia
Artikel Terkait:
4 comments:
Pertamax, hahaha
kenek ge laporan om iki. haha :1
keren min, maakasih sudah share...
http://www.mmionline.net/
mantap nih penjelasannya cukup lengkap, kunjungi blog saya di Tips Kulkas
Posting Komentar
Silahkan berkomentar disini. SPAM, sumpah serapah, dan kata-kata tidak sopan akan segera saya hapus.