14.3 Op - Amp Basics

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Komparator Inverting
    1.1 Tujuan
    1.2 Komponen
    1.3 Dasar Teori
    1.4 Prinsip Kerja

2. Rangkaian Simulasi
    2.1 Gambar
    2.2 Video

3. Download

4. Kumpulan Soal

1.1 Tujuan [Kembali]

1. Dapat memahami materi op-amp basics.
2. Dapat memahami rangkaian op-amp basics.
3. Dapat mensimulasikan rangkaian op-amp basics.

1.2 Komponen [Kembali]

1. Dinamo
   
   
   
   Dinamo digunakan sebagai sumber AC.


2. Resistor
   
   
   
   Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian.
   
   


3. Osiloskop
   
   
   
   Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari.


4. Op-Amp
   
   
   
   Operasional amplifier atau yang lebih sering disebut op amp merupakan suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op amp.

1.3 Dasar Teori [Kembali]

1. 

   
   Penguat operasional adalah penguat yang sangat tinggi yang memiliki impedansi masukan sangat tinggi (biasanya beberapa megohms) dan impedansi keluaran rendah (kurang dari 100Ω). Rangkaian dasar dibuat menggunakan penguat berbeda yang memiliki dua input (positif dan negatif) dan setidaknya satu output. Seperti dibahas sebelumnya, input positif (+) menghasilkan output fase yang sama dengan sinyal yang diterapkan, sedangkan input ke input negatif (-) menghasilkan polaritas output yang berlawanan. Tegangan output ditampilkan sebagai penguatan gain dikalikan dengan sinyal input yang diambil melalui impedansi output, R_o, yang biasanya sangat rendah. Rangkaian op-amp yang ideal akan memiliki nilai impedansi input tak hingga, nilai impedansi keluaran nol, dan nilai penguat tegangan tak hingga.
   

   

   
   Op-Amp Dasar
   Rangkaian yang ditunjukkan menggunakan operasi sebagai constant-gain multiplier. Sinyal input, V₁, diterapkan melalui resistor R₁ ke input negatif. Output kemudian dihubungkan kembali ke input negatif yang sama melalui resistor R_f. Input positif terhubung ke ground. Karena sinyal V₁ diaplikasikan pada input negatif, output yang dihasilkan berlawanan secara bertahap dengan sinyal input.
   

   

   
   Gambar 14.13a menunjukkan op-amp diganti dengan rangkaian ekivalen AC-nya. Jika kita menggunakan rangkaian ekivalen op-amp yang ideal, maka rangkaian ekivalen AC tersebut ditunjukkan pada Gambar 14.13b. Rangkaian kemudian digambar ulang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.13c.
   

   

   
   Dengan menggunakan superposisi, kita dapat menyelesaikan V1 dalam hal komponen yang disebabkan oleh masing-masing sumber. Sumber hanya V₁(-A_vV_i diatur ke nol).
   

   

   
   Sumber hanya -A_vV_i (V₁ diatur ke nol).
   

   

   
   Maka total V_i adalah
   

   

   
   Yang dapat diselesaikan untuk V_i menjadi
   

   

   
   Jika A_v >> 1 dan A_vR₁ >> R_f, maka
   

   

   
   Dengan menyelesaikan V_o/V_i, kita dapatkan
   

   

   
   Jadi,
   

   

   
   Hasil, pada persamaan. (14.8), menunjukkan bahwa perbandingan output keseluruhan dengan tegangan input hanya bergantung pada nilai resistor R₁ dan R_f — membuktikan bahwa A_v sangat besar.
   
   Unity Gain
   
   Jika R_f = R₁, penguatannya adalah
   

   

   
   Jika R_f persis sama dengan R₁, maka penguatan tegangannya sama dengan 1.
   
   Constant Magnitude Gain (Penguatan Magnitudo Konstan)
   
   Jika Rf adalah kelipatan dari R₁, penguatan amplifier keseluruhan bernilai konstan. Misalnya, jika R_f = 10R₁, maka
   

   

   
   dan rangkaian memberikan penguatan tegangan bernilai 10 dengan inversi fase 180° dari sinyal input. Jika kita memilih nilai resistor yang tepat untuk R_f dan R₁, kita dapat memperoleh berbagai macam penguatan, penguatannya menjadi seakurat resistor yang digunakan dan hanya sedikit dipengaruhi oleh suhu dan faktor rangkaian lainnya.
   
   Virtual Ground
   
   Tegangan keluaran dibatasi oleh tegangan suplai, biasanya, beberapa volt. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, penguatan tegangan sangat tinggi. Jika misalnya, V_o = -10 V dan A_v = 20.000, maka tegangan input akan menjadi
   

   

   
   Konsep virtual short menyiratkan bahwa meskipun tegangan hampir 0 V, tidak ada arus melalui input penguat ke ground. Gambar 14.14 menggambarkan konsep ground virtual. Garis tebal digunakan untuk menunjukkan bahwa kita dapat mempertimbangkan bahwa ada hubung singkat dengan V_i ≈ 0 V, tetapi karena ini adalah hubung singkat virtual, sehingga tidak ada arus melewati hubung singkat ke tanah. Arus hanya melalui resistor R₁ dan R_f seperti yang ditunjukkan pada gambar.
   

   

   
   Dengan menggunakan konsep virtual ground, kita dapat menulis persamaan untuk I saat ini sebagai berikut:
   

   

   
   Yang dapat diselesaikan untuk V_o/V₁:
   

   

   
   Konsep virtual ground, yang tergantung pada A_v yang sangat besar, memungkinkan solusi sederhana untuk menentukan penguatan tegangan keseluruhan. Meskipun rangkaian Gambar 14.14 secara fisik tidak benar, hal ini memungkinkan cara yang mudah untuk menentukan kenaikan tegangan keseluruhan.

1.4 Prinsip Kerja [Kembali]

1. Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output.

2. Rangkaian Simulasi

2.1 Gambar [Kembali]

(a)

(b)

(c)

(d)

2.2 Video [Kembali]  

 

 

 

  

3. Download [Kembali]  ]

 

• HTML [ DISINI ]
• Rangkaian [ DISINI ]
  
• Video a [ DISINI ]
  
• Video b [ DISINI ]
  
• Video c [ DISINI ]
  
• Video d [ DISINI ]
• Datasheet [ DISINI ]   

 

4. Kumpulan Soal [Kembali]  

 

Example :

1. Jika rangkaian Gambar 14.15 memiliki R1 = 100 kOhm dan Rf = 500 kOhm, berapakah hasil tegangan keluaran untuk masukan V1 = 2 V?

2. Hitung tegangan keluaran penguat noninverting (seperti pada Gambar 14.16) untuk nilai V1 = 2 V, Rf = 500 kOhm, dan R1 = 100 kOhm

Soal Pilihan Ganda 

1. Diketahui rangkaian Op-amp sebagai gambar di bawah ini, jika tegangan catunya +15v dan -15V, sedang RF = 470 KOhm, R1 = 4 KOhm, R2 = R3 = 33 KOhm dan Vin = 8 mV. Berapa kakulasi output Op-amp (vo)?

a. 180 v        d.  166.7 v

b. 177.6 v     e. 175.0 v      

c. 156.7 v

 

2. Sebuah rangkaian Op-amp seperti gambar di bawah memiliki nilai-nilai yaitu : tahanan eed back = 330 Kohm, tahanan input = 1 KOhm dan tegangan input = 17 mV. Hitung berapa perolehan tegangan (Av), tegangan output (Vout) dan tegangan catu daya (Vcc) pada rangkaian tersebut ? 

a. Av = -330, Vout = -5,61V, Vcc = +8

b. Av = -220, Vout = -6,61V, Vcc = +6

c. Av = -530, Vout = -7,61V, Vcc = +4

d. Av = -420, Vout = -4,51V, Vcc = +3

e. Av = -55, Vout = -75,61V, Vcc = +2