Elektronika Pertemuan 8
OP-AMP • Op-Amp adalah singkatan dari Operational Amplifier • IC Op-Amp adalah piranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal, baik sinyal DC maupun sinyal AC.
Tiga Rangkain Dasar • IC Op-Amp memiliki tiga rangkaian dasar yang khas, yaitu: – Penguat diferensial impedansi masukan tinggi – Penguat tegangan penguatan tinggi – Penguat keluaran impedansi rendah
• Diagram Blok Op-Amp Masukan membalik
+
Masukan Tak membalik
Penguat diferensial Impedansi masukan tinggi
+V
Penguat tegangan Penguatan tinggi
-V
Penguat keluaran Impedansi rendah
Keluaran
Tiga Tahapan pada Op-Amp • Penguatan pada Op-Amp pada dasarnya terdiri atas tiga tahapan dasar: – Penguat diferensial dengan impedansi masukan tinggi – Penguat tegangan berpenguatan tinggi dengan penggeser level (sehingga keluaran dapat berayun positif atau negatif) – Penguat keluaran impedansi rendah.
Karakteristik Op-Amp • Karakteristik Op-amp: – Impedansi masukan sangat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan – Penguatan loop terbuka amat tinggi – Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembebanan
Parameter – parameter pada Op-Amp • • • •
Impedansi masukan: tak berhingga Impedansi keluaran: nol Arus bias masukan: Tidak ada Tegangan offset keluaran – Jika tegangan kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol. – Tegangan offset keluaran digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika tegangan kedua masukan sama besar
• Arus offset masukan: Mencapai 20mA – Jika arus kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol. – Arus offset masukan digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika arus kedua masukan sama besar
Parameter – parameter pada Op-Amp • Tegangan offset masukan – Jika tegangan kedua masukan sama besar seharusnya keluaran adalah nol. – Tegangan offset keluaran digunakan untuk me-nol-kan tegangan keluaran jika tegangan kedua masukan sama besar
Pe-nol-an keluaran dengan offset (Kalibrasi) •
Prosedur / urutan kerja penolan tegangan keluaran (kalibrasi op-amp): 1.
2. 3. 4. 5. 6. 7.
Pastikan rangkaian telah dilengkapi dengan komponen, termasuk rangkaian penolan (lihat diagram) Perkecil sinyal masukan sampai nol. Hubungkan beban pada terminal keluaran. Masukan catu DC dan tunggu beberapa menit agar rangkaian stabil. Hubungkan voltmeter yg peka dan sensitif untuk membaca keluaran. Putar resistor variabel sampai Vout terbaca nol. Lepaskan setiap komponen tambahan pada masukan dan hubungkan kembali masukan – masukan sumber
+Vcc
Vout -Vcc Resistor pengatur tegangan offset
Simbol Dasar Op-Amp Masukan 1
+V (terminal catu) Keluaran
Masukan 2
-V (terminal catu)
• Masukan 1 merupakan masukan membalik. • Masukan 2 merupakan masukan tak membalik. • +V dan –V merupakan terminal catu daya (tegangan sumber bagi op-amp).
Fungsi Op-Amp • Idealnya, penguatan op-amp adalah tak hingga, namun kenyataannya penguatan op-amp hanya mencapai ± 200.000 dalam modus loop terbuka. • Skema Loop Terbuka Masukan 1
+V (terminal catu)
Masukan 2
-V (terminal catu)
Av = maks. Keluaran Ket: Av : Penguatan op-amp
Loop Terbuka • Dalam rangkaian loop terbuka, secara praktis; adanya perbedaan tegangan sedikit saja pada masukan – masukannya akan menyebabkan tegangan keluaran berayun menuju level maksimum catu.
• Modus loop terbuka ini sering digunakan pada: – Rangkaian pembanding tegangan – Rangkaian detektor level
Loop Tertutup • Keserbagunaan op-amp dibuktikan dalam penerapannya pada berbagai tipe rangkaian dalam modus loop tertutup. • Pada loop tertutup ini komponen – komponen luar digunakan untuk memberikan umpan balik keluaran pada masukan membalik. • Fungsi dari Umpan balik: – Menstabilkan rangkaian secara umum – Menurunkan noise (derau)
• Pada loop tertutup Av < penguatan maksimum
Skema Loop Tertutup RF
RF Rin
Masukan 1
Av < maks. Keluaran
Loop Tertutup standar
Masukan 1
Av = - Rf / Rin Keluaran
Masukan 1
Loop Tertutup Penguatan Terkontrol
Av = 1 Keluaran
Loop Tertutup Penguatan Satu
Ket: Av : Penguatan op-amp
Loop Tertutup Penguatan Terkontrol • Penguatan tertutup harus dapat dikendalikan pada satu nilai tertentu dalam rangkaian • Loop tertutup dengan penguatan terkontrol ini dapat di buat dengan menambahkan sebuah resistor (Rin) pada masukan membalik. • Penguatan op-amp dapat diatur • Nilai penguatan ditentukan dengan melalui perbandingan RF terhadap Rin Av = - RF / Rin
• Tanda minus ( - ) menunjukkan rangkaian opamp merupakan konfigurasi membalik
Loop Tertutup Penguatan Satu • Bila RF terhadap Rin sama besar, maka nilai penguatan (Av) adalah 1. • Hubungan langsung dari keluaran menuju masukan dan tidak adanya Tahanan pada masukan akan mengakibatkan penguatan (Av) bernilai 1. • Loop tertutup penguatan satu ini menggunakan konfigurasi tak membalik (masukan melalui input positif (+) ). • Dalam konfigurasi tak membalik ini, tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan dan Av = 1 .
Catatan • Fungsi yang penting untuk diingat adalah hubungan polaritas masukan terhadap keluaran, yaitu: – Bila masukan membalik lebih positif dari masukan tak membalik, maka keluaran akan negatif. – Bila masukan membalik lebih negatif dari masukan tak membalik, maka keluaran akan positif.
