Lesson 11 : Apa itu 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). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)

            Fungsidari Op-Amp adalah sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah. Op-Amp banyak dimanfaatkan dalam peralatan-peralatan elektronik sebagai penguat, sensor, mengeraskan suara, buffer sinyal,menguatkan sinyal, mengintegrasikan sinyal. Selain itu digunakan pula dalam pengaturan tegangan, filter aktif, instrumentasi, pengubah analog ke digital dan sebagainya.

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. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut : Impedansi Input (Zi) besar = ∞ Impedansi Output (Z0) kecil= 0 Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞ Band Width respon frekuensi lebar = ∞ V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1. Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu. Rangkaian dasar operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari bipolar transistor (BJT) seperti terlihat pada gambar berikut.

Rangkaian Dasar Operasional Amplifier (Op-Amp) Penguat Diferensial

Pada penguat diferensial diatas terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0. Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

Dalam penggunaannya op-amp dibagi menjadidua jenis yaitu penguat linier dan penguat tidak linier. Penguat linier merupakan penguat yang tetap mempertahankan bentuk sinyal masukan, yang termasuk dalam penguat iniantara lain penguat non inverting, penguat inverting, penjumlah, penguat diferensial dan penguat instrumentasi. Sedangkan penguat tidak linier merupakan penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya, diantaranya komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang.

Untuk menangani penguatan dari sensor biasanya digunakan penguat linier yang tidak mengubah bentuk sinyal namun hanya memperkuat sinyal saja. Berikut beberapa penguat yang sering dipakai:

-          Penguat Non Inverting

Merupakan penguat yang berfungsi memperkuat sinyal masukan tanpa membalik sinyal masukan. Rangkaian penguat dan rumusnya adalah sbb:

-          Penguat Inverting

Rangkaian penguat ini berfungsi untuk memperkuat sinyal masukan dan menggeser sinyal keluaran sebesar 1800 sehingga masukan yang positif akan menghasilkan keluaran negatif, demikian juga dengan masukan negative akan menghasilkan keluaran positif. Rangkaian dan rumusnya adalah:

-          Penguat Diferensial

Penguat ini mampu memperkuat sinyal kecil yang berada dalam sinyal yang jauh lebih besar. Keluaran dari penguat ini sebanding dengan perbedaan tegangan kedua masukannya. Rangkaian penguat ini digambarkan dan dirumuskan sebagai berikut :

-          Penguat Instrumentasi

Penguat ini merupakan penguat serba guna dan bermanfaat yang terdiri atas tiga op-amp dan tujuh buah tahanan. Rangkaian  ini tersusun atas rangkaian penguat differensial dan penguat penyangga. Untuk mengatur penguatan yang diinginkan diatur dengan mengubah-ubah nilai Rg. Rumusan dan gambar dari penguat instrumentasi adalah sebagai berikut :

-          Integrator

Merupakan penguat tidak linier yang berfungsi sebagai operator integrasi secara matematik, keluaran dari rangkaian ini menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integrasi masukannya. Rangkaian dan rumus dari integrator dapat dilihat di bawah ini:

-          Diferensiator

Penguat diferensiatorinimenyediakan operasi matematik dan menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan kemiringan tegangan masukannya. Biasanya rangkaianinidigunakan untuk menghasilkan keluaran persegi dari masukan lereng.