OP-AMP (Operational Amplifier)

Pengertian Op-AMP

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). 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, dimana rangkaian feedback (umpan balik) negatif memegang peranan penting. Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

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 ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC.

Bentuk dan Simbol IC Op-Amp

            Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741. Berikut dibawah ini adalah Simbol dan bentuk IC Op-Amp pada umumnya.

Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

• ·         Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
• ·         Masukan pembalik (Inverting) –
• ·         Keluaran Vout
• ·         Catu daya positif +V
• ·         Catu daya negatif -V

Karakteristik Op-Amp

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

• ·         Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• ·         Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• ·         Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• ·         Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• ·         Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• ·         Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Pada dasarnya, kondisi Op-Amp ideal hanya merupakan teoritis dan hampir tidak mungkin dicapai dalam kondisi praktis. Namun produsen perangkat Op-Amp selalu berusaha untuk memproduksi Op-Amp yang mendekati kondisi idealnya ini. Oleh karena itu, sebuah Op-Amp yang baik adalah Op-Amp yang memiliki karakteristik yang hampir mendekati kondisi Op-Amp Ideal.

Mode Loop Terbuka

Pada mode loop terbuka besarnya penguatan tegangan adalah tak berhingga (∞), sehingga besarnya tegangan output hampir dan bisa dikatakan mendekati Vcc. Expresi matematika pada penguat operasional mode loop terbuka adalah :

Tegangan output = Vcc

Mode Loop Tertutup

Pada mode loop tertutup besarnya penguatan tegangan (Av) adalah besar tetapi tidak mecapai nilai maksimalnya dan dapat dituliskan sebagai berikut.

Mode Penguatan Terkendali

Pada mode operasi penguatan terkendali besarnya penguatan dari operasional amplifier (Op-Amp) dapat ditentukan dari nilai resistansi feedback dan input. Sehingga nilai penguatan tegangan (Av) pada mode operasi ini dapat dituliskan sebgai berikut.

Sehingga besarnya tegangan output adalah :

Mode Penguatan 1

Mode operasi penguatan 1 pada operasional amplifier (Op-Amp) sering disebut dengan istilah buffer (penyangga). Hal ini karena pada mode ini tidak terjadi penguatan tegangan (Av) bernilai 1. Konfigurasi ini berfungsi untuk memperkuat arus sinyal sehingga tidak drop pada saat diberikan beban terhadap sinyal input. Besarnya tegangan output (Vout) sama dengan tegangan input (Vin) karena penguatan tegangan (Av) operasional amplifier (Op-Amp) bernilai 1.

Macam-Macam Aplikasi dari Op-AMP

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis sirkuit listrik. Di bawah ini ada beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit :

1. Penguat Pembalik ( Inverting amplifier )

Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumus nya :

Rangkaian dari Inverting adalah seperti gambar berikut :

2. 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.

sehingga persamaan menjadi :

Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif.

Rangkaian nya adalah seperti pada gambar berikut ini :

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

Berikut gambar rangkaian dari Komparator :

4. Buffer

Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Dalam

hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1.

Rangkaiannya seperti pada gambar berikut ini.

Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan. Besar nilainya tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus dimaksimalkan sesuai dengan kemampuan op-ampnya.

5. Adder / Penjumlah

Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah yang dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting.Rangkaian penjumlah dengan menggunakan non inverting sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan terkecil yang ada, sehingga susah terjadi proses penjumlahan.

6. Subtractor / Pengurang

Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri 3 macam yaitu :

a. Rangkaian dengan 1 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting dan kaki non-inverting.

b. Rangkaian dengan 2 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 2 op-amp tidak jauh berbeda dengan satu opamp, yaitu salah satu

input dikuatkan dulu kemudian dimasukkan ke rangkaian pengurang

c. Rangkaian dengan 3 op-amp

7. Differensiator

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan persamaan :

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.

8. Penguat Integrator (Integrator Amplifier )

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu, dengan persamaan :

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