PRE Pertemuan 11 "Penguat Operasional (Op Amp)"

 

Pertemuan kali ini akan dilanjutkan pembahasan tentang Penguat Operasional (Op Amp) yang kali ini akan dilanjutkan membahas Parameter Penguat Operasional dan Kegunaan Penguat Operasional.

Sebelum mengikuti materi pertemuan kali ini silahkan kalian mengisi Daftar Presensi dengan menuju link berikut | Presensi PRE Kelas 11

4. Parameter Penguat Operasional

    Pada dasarnya penguat ini terdiri dari penguat differensial dengan nilai penguatan yang sangat tinggi serta impedansi masukan yang juga tinggi, penguat penyangga (buffer) dan pada bagian keluaran terdiri dari driver (pengendali) dengan nilai resistansi keluaran yang sangat rendah. Op Amp memiliki dua jalur masukan, yaitu masukan terbalik (inverting) dan masukan tidak terbalik (non-inverting).

    Secara umum parameter dalam penguat operasi di antaranya sebagai berikut.

a. Penguat tegangan terbuka sangat besar, yaitu sekitar 100.000 kali.

b. Impedansi masukan yang cukup tinggi dengan nilai tipikal 1 MΩ.

c. Impedansi keluaran sangat rendah, dengan nilai tipikal pada rentang puluhan ratusan Ω.

d. Perbandingan penolakan terhadap sinyal node bersama (CMRR) lebih dari 90 dB.

5. Kegunaan Penguat Operasional

    Fungsi utama penguat operasional adalah untuk melakukan operasi linier matematika (tegangan dan arus), integrasi dan penguatan. Idealnya, penguatan Op Amp adlah tak hingga, namun kenyataan penguatan Op Amp hanya mencapai kurang lebih 200.000 dalam modus loop terbuka. Dalam keadaan demikian tidak terdapat umpan balik dari keluaran menuju masukkan dan penguatan tegangan (Av) maksimum.

    Penguat operasional merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk memperkuat sinyal arus searah (DC) maupun arus bolak balik (AC). Penguat operasional terdiri atas transistor, resistor dan kapasitor yang dirangkai dan dikemas dalam rangkaian terpadu (integrated circuit).

    Dalam penggunaannya Op Amp dibagi menjadi dua jenis yaitu penguat linier dan penguat tidak linier.

a. Penguat Linier

    Penguat linier merupakan penguat yang tetap mempertahankan bentuk sinyal masukan, yang termasuk dalam penguat linier di antaranya penguat non-inverting, penguat inverting, penjumlah diferensial, dan penguat instrumentasi.

1) Penguat Non-inverting

Gambar 4.6 Penguat tidak membalik (non-inverting)

    Penguat tidak membalik adalah penggunaan Op Amp sebagai penguat sinyal di mana sinyal outputnya sefase dengan sinyal input. Penguat non-inverting amplifier merupakan kebalikan dari penguat inverting, di mana input dimasukkan pada input non-inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tetapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya R_feedback dan R_input.

2) Penguat Inverting/Penguat Pembalik

Gambar 4.7 Penguat pembalik (inverting)

    Penguat pembalik adlah penggunaan Op Amp sebagai penguat sinyal di mana sinyal outputnya berbalik fase 180° dari sinyal input. Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor R_f melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran tak sefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Dengan demikian akan mengurangi bati keseluruhan dari penguat sehingga disebut umpan balik negatif.

3) Penjumlah Diferensial

Gambar 4.8 Penguat diferensial

    Penguat diferensial adalah penggunaan Op Amp untuk mencari selisih antara dua buah titik tegangan yang berbeda. Penguat diferensial dalam suatu penguat operasional (Op Amp) dibuat menggunakan kopling langsung (DC kopling) yang bertujuan untuk menghilangkan efek yang ditimbulkan akibat penambahan atau pemasangan kapasitor bypass maupun kapasitor kopling.

4) Penguat Instrumentasi

    Penguat instrumentasi adalah suatu penguat untai tertutup (closed loop) dengan masukan diferensial dan penguatannya dapat diatur tanpa mempengaruhi perbandingan penolakan modus Bersama (Common Mode Rejection Ratio). Sebuah rangkaian penguat instrumentasi ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.9 Rangkaian penguat instrumentasi

b. Penguat Tidak Linier

    Penguat tidak linier merupakan penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya. di antaranya komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang.
1) Komparator/Pembanding

    Komparator adalah penggunaan Op Amp sebagai pembanding antara tegangan yang masuk pada input (+) dan input (-). Jika input (+) lebih tinggi dari input (-), maka Op Amp akan mengeluarkan tegangan positif dan jika input (-) lebih tinggi dari input (+), maka Op Amp akan mengeluarkan tegangan negatif. Dengan demikian Op Amp dapat dipakai untuk membandingkan dua buah tegangan yang berbeda.

Gambar 4.10 Komparator

2) Integrator/LPF

    Integrator berfungsi mengintegralkan tegangan input terhadap waktu. Penggunaan integrator juga sebagai tapis lulus bawah (low pass filter). Pada integrator komponen yang menyediakan umpan balik antara output dan Op Amp adalah kapasitor. Integrator Op Amp melakukan fungsi yang setara dengan fungsi integrasi matematika.

Gambar 4.11 Integrator

3) Differensiator/HPF

    Differensiator berfungsi mendiferensialkan tegangan input terhadap waktu. Penggunaan differensiator juga sebagai tapis lulus atas (high pass filter). Penguat differensiator adalah kebalikan dari penguat integrator.

Gambar 4.12 Differensiator

4) Pengubah Bentuk Gelombang dan Pembangkit Gelombang

    Rangkaian pembentuk gelombang yaitu mengubah bentuk sinyal secara keseluruhan. Generator sinyal dikelompokkan berdasarkan bentuk gelombang yang dibangkitkan sedangkan osilator ditentukan berdasarkan kemampuannya dalam mempertahankan amplitudo dan frekuensi keluaran tetap ata dekat pada nilai yang ditetapkan dalam perancangan.

Tugas 5 PRE Mengerjakan soal di Google Form | Tugas PRE Kelas 11