Op-Amp

10.11 Computer Analysis Program (Fig 10.53 s.d Fig 10.57)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

1. Pendahuluan [Kembali]

Operatinal Amplifier (Op-Amp) merupakan salah satu komponen aktif yang sangat penting dalam dunia elektronika analog. Komponen ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguat sinyal, filter, pembanding (comparator), integrator, dan rangkaian pengendali otomatis. Dengan karakteristik penguatan tegangan yang sangat tinggi, impedansi input yang besar, serta inpedansi output yang rendah, Op-Amp menjadi pilihan utama dalam perancangan rangkaian analog presisi.

Seiring dengan perkembangan teknologi, analisis rangkaian Op-Amp tidak hanya dilakukan secara manual, tetapi juga menggunakan bantuan perangkat lunak komputer. Computer analysis atau analisis berbantuan komputer memungkinkan perancang untuk mensimulasikan perilaku rangkaian sebelum rangkaian tersebut dibuat secara fisik. Hal ini tidak hanya mempercepat proses perancangan, tetapi juga mengurangi kemungkinan kesalahan dan meningkatkan efisiensi kerja.

2. Tujuan [Kembali]

Mempelajari prinsip kerja op-amp dalam konfigurasi integrator.
Menganalisis hubungan antara sinyal masukan dan bentuk sinyal keluaran.
Mengamati perubahan bentuk sinyal output terhadap variasi input (misalnya sinyal persegi atau sinus).
Mengetahui pengaruh nilai komponen (resistor dan kapasitor) terhadap hasil integrasi.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Op-Amp

2. Resistor

3. Baterai

4. Ground

5. Probe

6. Voltmeter DC

4. Dasar Teori [Kembali]

1. Op-Amp

Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan Op-Amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguataudio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analoglainnya.

Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu:

1. Gain tak berhingga.

2. Impedansi input tak berhingga.

3. Impedansi output bernilai 0.

Namun, dalam praktiknya Op-Amp memiliki Gain dan Impedansi input yang sangat besar namun bukan tak berhingga sehingga Impedansi output akan sangat kecil hingga mendekati nilai 0.

Simbol Op-Amp

Dapat dilihat bahwa Op-Amp secara umum memiliki 4 pin, yaitu masukan inverting dengan tanda (-), masukan non-inverting dengan tanda (+), masukan tegangan positif dan tegangan negatif dan pin keluaran atau output.

Dalam Op-Amp, terdapat dua perbudaan bagi tegangan yang diinputkan ke dalamnya. tegangan dapat dimasukan pada masukan inverting dan juga dapat dimasukkan pada msukan non-inverting.

Pada masukan Inverting tegangan input akan menghasilkan output dengan beda fasa 180 derjat atau dapat dikatakan gelombang uotput akan terbalik dari gelombang input.

Rangkaian Amplifier

Rangkaian op-amp Amplifier adalah penguat Input yang dimana amplifier bekerja pada karakteristik yang membentuk hubungan linear artinya semakin besar Vi maka semakin besar juga VO dan sebaliknya. Operasi amplifier menghindari output dalam kondisi saturasi karena akan membuat cacat keluaran outputnya. Ciri – ciri rangkaian amplifier yaitu ada resistor feedback negatif dari output ke input inverting op-ampnya.

· Inverting Amplifier

Sesuai dengan namanya yaitu dengan input dimasukkan ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa sebesar 180 derajat. Dalam Analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga tegangan differensial (selisih tegangan di kaki non-inverting dan inverting) Ed = 0. Sehingga arus yang melewati Ri sama dengan arus yang melewati Rf karena arus yang masuk ke kaki inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya sangat besar.

Rangkaian inverting amplifier

Persamaan untuk mencari Vouputnya :

Dimana :

Acl = -Rf/Ri

Vo = Acl x Vi

Vo = (-Rf/Ri) x Vi

· Inverting Adder Amplifier

Konsepnya sama seperti Inverting amplifier, namun disini ada penambahan input yang masuk ke kaki inverting op-amp. Yang dimana arus masuk sama dengan arus keluar I = I1+I2+I3 sehingga arus di Rf sama dengan jumlah arus di R1,R2, dan R3.

Dengan syarat op-amp ideal Ed=0

Rangkaian Op-Amp Inverting Adder Amplifier

Persamaan untuk mencari Voutputnya :

Vo = -Rf [V1/R1 + V2/R2 + V3/R3 + … + Vn/Rn] -> untuk input lebih dari 3 dan seterusnya.

Rangkaina Non Inverting Amplifier

· Non Inverting Amplifier

Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga tegangan output yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input.

Rangkaian Non Inverting Amplifier

Dengan syarat op-amp ideal Ed = 0 maka persamaan Vouput yang didapat :

Dimana :

Acl = Rf/Ri + 1

Vo = Acl x Vi

Vo = (Rf/Ri + 1) x Vi

· Voltage Follower Atau Buffer

Rangkaian yang dimana Acl = 1

Rangkaian Voltage Follower Atau Buffer

Dengan syarat op-amp ideal dimana Ed = 0 maka Vo = Vi. Sehingga Acl = Vo/Vi = 1

Maka untuk mencari Vouputnya :

Acl = 1

Vo = Acl x Vi

Vo = 1 x Vi

Vo = Vi

2. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika.Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR).Cara menghitung nilai resistor dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Cara menghitung resistansi pada resistor:

Pita atau gelang ke-1 menunjukkan nilai atau angka pada digit pertama, begitu pula pada gelang ke dua. Masing-masing warna pada pita memiliki nilai yang berbeda

Pita ke-3 menunjukkan jumlah angka 0 di belakang digit ke 2 atau dikalikan dengan 10^n, yang dimana n merupakan nilai pada warna pita ke 3

Pita ke-4 menunjukkan nilai toleransi dari resistor

Contoh :

Pita ke-1 : Coklat = 1

Pita ke-2 : Hitam = 0

Pita ke-3 : Hijau = 5 nol di belakang angka pita ke-2, atau dikalikan 105

Pita ke-4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10×105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%