Op Amp [PDF]

Citation preview

MAKALAH ELEKTRONIKA ANALOG PENGUAT OP-AMP



Disusun Oleh: TI 2 / Kelompok 9 FAHAD ABDUL AZIZ



(417262)



BAHRUDIN



(417253)



PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK MALANG 2019



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan makalah”Dasar-Dasar Op-Amp” dengan baik Penyusun berharap makalah ini dapat berguna untuk menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai Operation Amplifier (Op-Amp). Penyusun menyadari dalam makalah ini terdapat kekurangan.kami berharap adanya kritik dan saran demi perbaikan di masa yang akan datang Semoga makalah ini dapat dipahami bagi para pembaca.



Malang, November 2019



Penyusun



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



2



DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang…………………………………………………………………………………………………………………… 4 1.2 Rumusan Masalah…………………………………………………………………………………………………………….. 5 1.3 Tujuan Masalah……………………………………………………………………………………………………………….. 5 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Operational Amplifier (OP-AMP)………………………………………………………………………………………. 6 2.2 Teori Dasar Operasional Amplifier…………………………………………………………………………………… 6 2.3 Prinsip Dasar Operasional Amplifier………………………………………………………………………………… 8 2.4 Karakteristik Operasional Amplifier………………………………………………………………………………… 9 2.5 Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier……………………………………………………………………… 14 2.5.1 Rangkaian Penguat Linier………………………………………………………………………………… 15 2.5.2 Rangkaian Penguat Non Linier………………………………………………………………………… 17 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan…………………………………………………………………………………………………………………… 21 3.2 Saran………………………………………………………………………………………………………………………………21 DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………………………………………………….. 22



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



3



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 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. Operasional Amplifier (Op-Amp) juga merupakan rangkaian terpadu (IC) linier yang hampir setiap bertambah



hari



terlibat



dalam



pemakaian



peralatan



elektronik yang semakin



di berbagai bidang seperti bidang komunikasi audio dan radio, teknologi



pengendalian pabrik, teknologi otomotif hingga teknologi kedokteran yang yang dikenal dengan nama instrumentasi medis. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud op-amp ? 2. Bagaimana symbol op-amp ? 3. Apa fungsi op-amp ? 4. Bagaimana karakteristik ideal op-amp ? 5. mengapa op-amp ideal tidak dapat tercapai ? 6. Bagaimana perbedaan op-amp inverting dan non inverting ? 7. Bagaimana aplikasi op-amp dalam kehidupan sehari-hari ? 1.3 Tujuan Masalah 1. Untuk mengetahui apa yag dimaksud op-amp 2. Untuk mengetahui bagaimana symbol op-amp 3. Untuk mengetahui fungsi op-amp 4. Untuk mengetahui karakteristik ideal op-amp



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



4



5. Untuk mengetahui penyebab op-amp ideal tidak dapat tercapai 6. Untuk mengetahui perbedaan op-amp invertin dan non inverting 7. Untu mengetahui aplikasi op-amp dalam kehidupan sehari-hari



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



5



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Operasional Anplifier (OP-AMP) Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya. Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741. 2.2 TEORI DASAR OPERASIONAL AMPLIFIER (OP-AMP) Operasional amplifier yang lebih dikenal dengan nama Op-Amp merupakan suatu penguat yang memperkuat sinyal arus searah (DC) atau tegangan yang berubah-ubah terhadap satuan waktu. Penguatan



yang tinggi dilengkapi dengan umpan balik untuk



mengendalikan karakteristiknya secara menyeluruh.. Ukuran Op-Amp sangat kecil yaitu sebesar kuku jari kita, memudahkan dalam perancangan-perancangan piranti elektronik yang pada saat ini cenderung meminimalkan ukuran. Isi dan sebuah Op-Amp tediri dan puluhan transistor, resistor dan kapasitor yang dikemas dalam suatu rangkaian terpadu, sehingga Op-Amp dapat disebut juga rangkaian terpadu (IC = Integrated Circuit). Dimana fungsinya adalah mewakili suatu rangkian tertentu sehingga membentuk suatu rangkaian yang kompak. Pada umumnya keunggulan IC ini tidak mudah terganggu oleh pengaruh suhu ataupun kesalahan kecil karena bahan dan IC tersebut. Penguatan (gain) yang besar mempunyai input yang besar



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



6



pula sehingga output-nya benimpedansi rendah.Di dalam prakteknya, Op-Amp tidak dapat digunakan tanpa adanya komponen lain seperti resistor, kapasitor, dioda atau komponen lain. Untuk dapat memahami penggunaaan Op-Amp ini diperlukan adanya suatu kemampuan menganalisa rangkaian listrik. Semakin banyak kemampuan kita menganalisa rangkaian listrik, semakin luas kita dapat menetapkan penggunaan Op-Amp. 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 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 : Aturan1: Perbedaan tegangan antara input V+ dan V- adalah nol (V+ - V- = 0 atau V+ = V- ) Aturan2: Arus pada input Op-amp adalah nol (i+ = i- = 0) Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian op amp.



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



7



2.3 PRINSIP DASAR OPERASIONAL AMPLIFIER Op-Amp adalah suatu penguat gandengan langsung yang memperkuat sinyal arus searah (DC) atau tegangan yang berubah-ubah terhadap satuan waktu. Penguatan yang tinggi dilengkapi dengan umpan balik untuk mengendalikan karakteristiknya secara menyeluruh. Simbol dan Op-Amp tampak pada Gambar :



Simbol Operasional Amplifier A adalah penguat tegangan tanpa beban, dimana harga ini adalah tegangan yang kita dapatkan bila tidak ada beban yang dihubungkan pada keluaran. Tegangan masuk (V1 dan V2) dan tegangan keluaran (Vo) dihitung terhadap jalur tanah. Sumber tegangan (Vcc) yang diperlukan oleh Op-Amp ada dua macam, yaitu sumber tegangan positif (+ Vcc) dan sumber tegangan negatif (- Vcc). Hal ini ditujukan agar Op-Amp dapat memperkuat tegangan yang positif maupun negatif, begitu juga pada bagian output-nya di mana tegangan dapat berharga positif maupun negatif. Semua jenis Op-Amp mempunyai tiga buah bagian, yaitu penguat diferensial berimpedansi input tinggi, tingkat penguat sinyal dan output berimpedansi rendah.Tampak pada Gambar. pada penguat diferensial berimpedansi input tinggi memiliki tingkat stabilitas yang cukup tinggi (low drift), dan jangkauan band (band width) yang cukup lebar. Apablia



sebuah



inputinverting



penguat



diferensial



yang



mempunyai



dua



buah



input



yaitu



(-) dan input non inverting (+), maka penguat ini akan berfungsi



membandingkan dua sinyal yang dimasukkan ke dalam input – input nya. Sinyal yang keluar dari tingkat ini besarnya akan sebanding dengan perbedaan atau diferensial antara kedua sinyal yang masuk tadi. Tetapi bila kedua sinyal itu nol, maka output-nya nol juga. Polaritas kedua sinyal apabila sama maka output-nya akan sebanding dengan selisih dari kedua sinyal tersebut. Sebaliknya jika kedua sinyal itu berlawanan polaritasnya maka output-nya pun akan sebanding dengan jumlahnya. Bila salah satu input-nya nol (tidak ada sinyal) maka output akan sebanding dengan sinyal yang dimasukkan pada salah satu input-nya. Tingkat penguat berfungsi memperkuat sinyal yang ke!uar dan penguat diferensial sebesar mungkin (kira-kira 100.000



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



8



kali). Sedangkan output berimpedansi rendah berfungsi mengisolasi tingkat penguat ini agar tidak dipengaruhi adanya beban dan menghasilkan daya pendorong. Bagian-bagian dari Op-Amp : 



Penguat Differensial, yaitu merupakan bagian input dari Op amp. penguat differensial mempunyai dua input (input + dan input -)







Penguat Penyangga (Buffer), yaitu penguat penyangga sinyal output dari penguat differensial agar siap untuk dimasukkan ke penguat akhir op amp.







Pengatur Bias, yaitu rangkian pengatur bias dari penguat differensial dan buffer agar diperoleh kestabilan titik nol pada output penguat akhir







Penguat Akhir, yaitu penguat yang merupakan bagian output dari Op amp. Penguat Akhir ini biasanya menggunakan konfigurasi push-pull kelas B atau kelas AB.



2.4 KARAKTERISTIK OPERASIONAL AMPLIFIER 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:



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. Secara teoritis Op-Amp adalah penguat yang mempunyai sifat-sifat atau



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



9



karakteristik seperti penguat ideal. Tentunya apabila kita menyebutkan sebuah penguat ideal, maka komponen mi harus mempunyai karakteristik sebagai berikut : 



Faktor penguat Av (open loop gain) tak terhingga artinya jika ada perubahan sedikit saja pada bagian input-nya maka akan menghasilkan perubahan yang sangat besar pada output-nya.







Bila input-nya sama dengan nol maka output-nya juga nol







Impedansi input tak terhingga artinya input-nya tidak akan menarik daya dan tingkat sebelumnya, sehiigga yang diperlukan hanya perubahan tegangan saja.







Impedansi pada bagian output-nya sangat rendah atau nol, artinya tegangan output-nya akan tetap walaupun impedansi beban hampir nol.







Lebar band width tidak terhingga artinya penguat dan DC sama frekwensi tak terhingga tetap sama.







Rise time sama dengan nol, artinya waktu yang dibutuhkan untuk mencapai harga puncak pada sinyal output akan sama dengan pada sinyal input.







Tidak peka terhadap perubahan tegangan sumber atau perubahan suhu (tidak ada drift). Mengingat bahwa bahan–bahan yang dipergunakan untuk membuat IC OpAmp



kemampuannya terbatas, seperti halnya benda-benda lainnya yang terdapat di alam ini, maka pada kenyataannya sebuah Op-Amp tidaklah tepat seperti panguat yang ideal.Sebuah Op-Amp hanyalah sebuah penguat yang agak mendekati penguat ideal karena pada umumnya 



Faktor penguat Av (open loop gain) walaupun cukup besar tetapi terbatas kira-kira 100.000 kali.







Bila harga pada input-nya nol, maka output-nya belum tentu tepat nol tetapi mungkin sedikit lebih atau kurang







Walaupun impedansi input-nya relatif cukup tinggi, tetapi terbatas hanya beberapa ratus kilo Ohm saja.







Sedangkan harga impedansi pada output-nya yang relatif rendah juga terbatas berkisar hanya beberapa puluh sampai ratus Ohm saja.







Rise time-nya tidak nol.







Kalaupun harga impedansi tegangan sumber atau temperatur cukup besar kerjanya akan terpengaruh.



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



10



Disamping karakteristik-karekterisrik tersebut di atas ada beberapa karakteristik lagi yang berkaitan dengan masalah offset yang juga mempengaruhi daya Op-Amp, diantaranya adalah : 



Tegangan offset masukan







Arus prategangan masukan







Arus offset masukan







Resistansi-resistansi basis yang berbeda







CMRR (Common Mode Rejection Ratio).







Kepatuhan keluaran AC







Arus keluar hubung singkat







Distorsi laju slew







Lebar pita daya distorsi laju slew







Penukaran (trade off)



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. Gambar2(a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.



Diagram Blok Op-Amp



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



11



Diagram Schematic Simbol Op-Amp Simbol op-amp adalah seperti pada gambar 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 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. Opamp 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 opamp dapat berbeda dengan op-amp lain Kelebihan penguat Op-Amp : 



Impedansi input yang tinggi sehingga tidak membebani penguat sebelumnya.







Impedansi output yang rendah sehingga tetap stabil walau dibebani oleh rangkaian selanjutnya.







Lebar pita (bandwidth) yang lebar sehingga dapat dipakai pada semua jalur frekuensi audio (woofer, midle, dan tweeter)







Adanya fasilitas offset null sehingga memudahkan pengaturan bias penguat agar tepat dititik tengah sinyal.



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



12



 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) 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) Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan tegangan masukan Vid. Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga tersebut sukar untuk divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan. Suatu hal yang perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO jauh lebih besar daripada tegangan masukan Vid. Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp. Karena itu Op Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.  Tegangan Ofset Keluaran Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah harga tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vid = 0. Secara ideal, harga VOO = 0 V. Op Amp yang dapat memenuhi harga tersebut disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal.  Hambatan Keluaran Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Op Amp adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran RO Op Amp adalah = 0.  Lebar Pita Lebar pita (band width) BW dari Op Amp 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, Op Amp memiliki lebar pita yang tak terhingga.  Waktu Tanggapan Waktu tanggapan (respon time) dari Op Amp adalah waktu yang diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal harga waktu respon Op Amp adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat masukan berubah.  Karakteristik Terhadap Suhu



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



13



Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang 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, walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat diabaikan. 2.5 APLIKASI PENGGUNAAN OPERASIONAL AMPLIFIER Karena sifat-sifatnya yang agak mendekati penguat ideal ditambah bentuknya yang kompak berupa sebuah paket IC, maka Op-Amp banyak dipakai dalam berbagai rangkaian. Jenis aplikasi dan Op-Amp di antaranya adalah penguat AC, penjumlah dan pencampur audio, penguat diferensial dan instrumentasi, filter aktif, komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang (osilator). Namun aplikasi ini dibagi menjadi penguat linier dan penguat non linier. 2.5.1 RANGKAIAN PENGUAT LINIER 1) PENGUAT AC MODE NON – INVERTING Penguat AC adalah sebuah rangkaian yang berfungsi untuk memperkuat sinyal bolak – balik misalnya sinyal audio. Penguat ini merupakan penguat tegangan yang mendekati ideal karena impedansi masuknya tinggi, impedansi keluarnya rendah, dan penguat tegangannya mantap. Untuk memperoleh suatu penguat lingkaran tertutup maka tinggal mengatur harga-harga dan R1 dan R2,tampak pada Gambar. Agar penguat hanya bekerja pada daerah frekwensi tertentu maka rangkaian umpan baliknya bisa berupa rangkaian resistor dan kapasitor



Penguat AC Mode Non Inverting



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



14



2) PENGUAT AC MODE INVERTING Rangkaian pada Gambar adalah salah satu rangkaian Op-Amp yang paling luas digunakan. Rangkaian mi merupakan sebuah penguat yang gainuntaian tertutupnya dan Vin, ke Vout ditentukan oleh harga R1 dan R2. Tegangan positif Vin diterapkan melalui tahanan masuk R1 ke masukan negatif Op-Amp. Umpan balik negatif dibuat oleh tahanan umpan balik R2. Tegangan antara masukan positif dan negatif pada dasarnya sama dengan nol, karenanya terminal masukan negatifjuga sama dengan nol. Potensial ground yang berada pada masukan negatif juga akan berharga nol. Untuk alasan ini maka masukan negatif dan Op-Amp dikatakan ada pada ground semu.



Penguat AC Mode Inverting Karena ujung dan R1 yang satu ada di Vin dan yang lain ada di nol volt, maka penurunan tegangan melalui R1 adalah Vin dibagi R1. Seperti tampak pada Gambar bahwa satu ujung dan R2 dihubungkan ke keluaran VOut, maka untuk memperoleh polaritas pada ingatlah ujung kiri R2 memaksa ujung kanan R2 menjadi negatif. Karenanya Vout akan negatif bila Vin-nya positif, dan sebaliknya Vout akan positif bila Vin-nya negatif. Hal inilah yang dikatakan penguat membalik (inverting). 3) PENGUAT DIFERENSIAL Penguat diferensial bisa mengukur maupun memperkuat isyarat - isyarat kecil yang terbenam dalam isyarat yang jauh lebih besar. Empat buah tahanan presisi dan sebuah OpAmp membentuk sebuah penguat diferensial seperti yang tampak pada Gambar Terminal masukannya ada dua yaitu V1 dan V2,dimana V1 sebagai masukan negatif dan V2



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



15



sebagai masukan positif. Tegangan keluaran dan penguat diferensator Vout sebanding dengan perbedaan tegangan yang diterapkan ke masukan negatif dan masukan positifnya, sehingga gain diferensial akan tergantung dan perbandingan tahanan-tahanannya. 4) PENGUAT PENJUMLAH DAN PENCAMPUR AUDIO Dalam penjumlah pada Gambar semua anus masukan mengalir melalui tahanan umpan balik Ro, artinya anus yang mengalir pada Ri, tidak mempenganuhi anus yang mengalir pada Ri yang lain. Secara lebih umum dikatakan bahwa anus masukan tidak saling mempengaruhi karena masingmasing menghadapi potensial ground pada simpul penjumlah. Ini mengakibatkan tegangan V1, V2 dan V3 tidak saling mempengaruhi. Ciri ini khusus dikehendaki dalam suatu pembaur audio. Sebagai contoh misalnya V1, V2 dan V3 digantikan oleh mikrofon - mikrofon, maka tegangan AC dan tiap-tiap mikrofon akan dijumlahkan atau dibaurkan pada setiap saat. Penjumlah pembalik tiga masukan seperti tampak pada Gambar sehingga tegangan masukan dapat dikalikan dengan suatu gain tegangan tetap dan hasilnya dijumlahkan. Sama seperti pada penjumlahan,



tiap



arus



masukan ditentukan oleh tegangan masukan dan resistansi masukannya. Demikian pula semua arus-arus dijumlahkan bersamasama dalam Ro untuk rnembangkitkan suatu tegangan keluaran yang sama dengan Ro dikalikan jumlah arusnya, atau gain untuk tiap masukan bisa disetel sendiri-sendiri dengan memilih perbandingan yang dikehendaki antara Ro dan tiap tahanan Ri sebagai tahanan masukannya.



Penguat penjumlah dan pencampur audio



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



16



5) PENGUAT INSTRUMENTASI Penguat instrumentasi adalah salah satu dari penguat – penguat yang paling bermanfaat, cermat dan serba guna yang ada pada saat ini. Penguat dibuat dari tiga buah OpAmp dan tujuh buah tahanan, seperti yang tampak pad Gambar Untuk menyederhanakan analisa rangkaiannya, perlu diingat bahwa penguat instrumentasi sesungguhnya dibuat dengan menghubungkan sebuah penguat ke sebuah penguat diferensial dasar. Op-Amp A3 dan empat buah tahanan R yang sama membentuk sebuah penguat diferensial dengan gain sebesar 1, yang harus digandengkan hanyalah tahanan-tahanan R saja. Tahanan yang disiapkan dapat berubah-ubah untuk menyeimbangkan setiap tegangan mode bersama. Hanya ada satu tahanan aR yang digunakan untuk menyetel gain, dimana perbandingan antara aR dengan R adalah aV1 diterapkan ke masukan negatif dan V2 dimasukkan ke masukan positif,



sehinggaV out akan sebanding



dengan



perbedaan



antara tegangan



tegangan masukannya.



Penguat Instrumentasi



2.5.2 RANGKAIAN PENGUAT NON-LINIER Penguat



operasional non linier adalah sejenis rangkaian penguat yang bentuk



sinyalnya berbeda dengan bentuk sinyal masukannya. 1) KOMPARATOR Kita sering membandingkan tegangan yang satu dengan yang lain untuk melihat tegangan mana yang lebih besar. Kita hanya memerlukan jawaban ya atau tidak saja, sebab sebuah pembanding (komparator) dapat menjawab pertanyaan tersebut. Sebuah komparator adalah rangkaian dengan dua tegangan masuk tak membalik dan membalik, dan



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



17



satu tegangan keluaran. Bila tegangan tak membalik lebih besar dan pada tegangan membalik, maka komparator menghasilkan tegangan keluaran yang tinggi, begitu pula bila sebaliknya.Rangkaian dasar Op-Amp sebagai komparator tampak pada Gambar dimana Op-Amp dipasang tanpa tahanan umpan balik. Bila masukan membalik dihubungkan dengan ground, maka tegangan masukan akan kecil, sehingga sudah dapat membuat Op-Amp menjadi penuh.Titik perpindahan atau titik ambang dan sebuah komparator ialah harga tegangan masuk pada saat keluaran beralih keadaan misalnya dan rendah ke tinggi atau sebaliknya. Pada titik perpindahan barharga nol, karena pada saat tegangan masuk inilah keluaran berubah keadaan. Bila Vin lebih besar dan pada titik perpindahan, maka keluarannya akan tinggi pula, tapi bila Vin lebih kecil dan pada titik perpindahan maka keluarannya akan rendah. Rangkaian semacam ini sering disebut sebagai detektor melintas nol (zero crossing detector).



Komparator Komparator jenis lain adalah komparator window atau pembanding jendela, digunakan untuk membandingkan tegangan yang masuk melebihi suatu batas ambang tertentu dan mendeteksi kapan tegangan masuk ada diantara dua harga batas. Ini disebut juga sebagai detektor berujung ganda.Path rangkain ini dipasang dua buah dioda yang berfungsi untuk menyeleksi tegangan mana yang dapat masuk ke masukan Op-Amp. Bila tegangan masuk sama dengan nol, maka salah satu dioda akan mati atau off. Karena masukkan tak membalik dijepit sebesar satu tegangan, dioda yang yang dimasuki tegangan masukan tak membalik akan berharga tinggi, sedangkan masukan membalik berharga rendah dan tegangan kesalahannya negatif serta keluaran pembanding rendah.



2) INTEGRATOR



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



18



Integrator adalah sebuah rangkaian yang menyelenggarakan operasi integrasi secara matematik, karenanya dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integrasi masukkannya.Pemakian



yang umum ialah menggunakan



tegangan



masuk tetap untuk menghasilkan tegangan keluar berbentuk lereng. Sebuah lereng ialah tegangan yang mendaki atau menurun secara linier. Misalkan jika kita menggerakkan 741C dengan undakan tegangan, maka keluarannya dengan laju slew 0,5 volt/detik,berarti tegangan keluarannya berubah sebesar 0,5 volt setiap satu mikrodetik.



Pada Gambar digambarkan sebuah integrator yang dibangun dengan sebuah



Op-Amp,



sebuah tahanan dan sebuah kapasitor. Masukan yang lazim pada sebuah integrator adalah pulsa persegi, dimana Vin diterapkan pada ujung kiri tahanan R, karena adanya ground semu, arus masuk berharga tetap. Sehingga hampir semua arus ini mengalir ke kapasitor, menyebabkan muatan pada kapasitor naik secara linier. Karena adanya pembalik fasa pada Op-Amp, maka tegangan keluamya berbentuk lereng negatif. Pada ujung perioda pulsa tegangan masuk kembali ke nol, arus pengisian kapasitor berhenti. Ini menimbulkan tegangan keluar masih tetap pada tingkat negatif.



3) DIFERENSIATOR Diferensiator adalah rangkaian yang melakukan



operasi secara matematik, dan



menghasilkan tegangan keluar yang sebanding dengan kemiringan tegangan masuknya. Umumnya deferensiator digunakan untuk mendeteksi tepi mendahului dan tepi ketinggalan dan sebuah pulsa persegi atau menghasilkan keluaran opersegi dan masukan lereng.



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



19



Differensiator Gambar menunjukkan



sebuah



rangkaian



deferensiator



OpAmp. Perhatikanlah



kemiripannya dengan integrator Op-Amp, di mana perbedaannya terletak pada tahanan dan kapasitornya yang saling berpindah tempat. Bila tegangan masuk berubah maka kapasitor diisi atau dikosongkan. Karena adanya ground semu, arus kapasitor mengalir melalui tahanan umpan balik yang menghasilkan tegangan yang setara dengan kemiringan dan tegangan masuk.



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



20



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 



Op-amp adalah penguat DC yang memiliki impedansi input tinggi dan impedansi output rendah.







Symbol Op-amp berbentuk seitiga dengan masukan non-pembalik (non inverting ) + , masukan pembalik (inverting ) -







Op-amp dapat digunakan untuk melakukan penguatan terhadap tegangan dari suatu input sinyal yang kecil sehingga didapat suatu sinyal keluaran yang besar.







Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input).







Op-Amp Inverting disebut dengan masukan pembalik sedangkan Non Inverting merupakan masukan non pembalik







Aplikasi Op-amp dalam kehidupan sehari-hari digunakan dalam rangkaian robotic



3.2 Saran Besar harapan penyusun semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



21



DAFTAR PUSTAKA https://teknikelektronika.com/pengertian-op-amp-operational-amplifier/ https://elektronika31.com/karakteristik-op-amp-operasional-amplifier/ http://bang-teknik.blogspot.com/2016/07/aplikasi-op-amp. Albert Paul Malvino. 2004. Prinsip-Prinsip Elektornika. Selemba Teknika: Jakarta Anonim. http//www.geogle.com ( Diakses pada hari Senin, 2 April 2012 pukul 13.0014.30) Mike Tooley.2002. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Erlangga Ciracas: Jakarta Robert F. Coughlin Frederick F. Driscoll. 1994. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linear. Erlangga: Jakarta Sutrisno. 1987. Elektronika: Teori Dasar dan Penerapannya Jilid 3. Penerbit ITB: Bandung



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



22



RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG DASAR DASAR OP-AMP



23