Op-Amp

Penguat operasional (Operational Amplifier) atau disebut juga op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;

1.    Gain sangat besar (A_OL >>).

Penguatan open loop sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau R_F = tak terhingga.

2.    Impedansi input sangat besar (Z_i >>).

Impedansi input sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

3.    Impedansi output sangat kecil (Z_o <<).

Contoh 1:

          Diket:

                    Rangkaian non inverting dengan V_i dihubungkan ke input (+) dan men-ground input (-). Op-amp yang digunakan adalah IC 741 dengan A_OL = 200.000 x dan tegangan sumber yang digunakan adalah ±V_s=±15 Volt.

Untuk berfungsi sebagai rangkaian detektor maka tegangan input V_i adalah > 65 µ Volt dan < -65 µ Volt sehingga akan menghasilkan V_o dalam kondisi +V_sat atau –V_sat.

4.1.       Detektor

          Rangkaian detektor ada 2 macam yaitu:

4.1.1.                         Detektor inverting

a.     Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref = 0 Volt

Dengan V_i > 0 (artinya V_i > 65 µ Volt untuk rangkaian detektor dengan ±V_s= ±15 Volt) maka V_o = -V_sat dan sebaliknya bila V_i < 0 (artinya V_i < -65 µ Volt untuk rangkaian detektor dengan ±V_s = ±15 Volt) maka V_o = +V_sat

 a.     Dengan V_ref = bertegangan positif

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref  > 0 Volt

 Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah sebagai berikut. Dengan V_i > V_ref maka Vo = -V_sat dan sebaliknya bila Vi < V_refmaka Vo = +V_sat.

4.1.1.                         Detektor non inverting

a.     Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref = 0 Volt

Dengan menggunakan persamaan (1) maka V_i = V₁ dan V_ref = V₂ sehingga bentuk gelombang tegangan output V_o 

Dengan V_i > 0 maka V_o = +V_sat dan sebaliknya bila V_i < 0 maka V_o = -V_sat.

b.     Dengan V_ref = bertegangan positif

Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref > 0 Volt 

Dengan menggunakan persamaan (1) maka V_i = V₁ dan +V_ref = V₂sehingga bentuk gelombang tegangan output V_o

 Dengan V_i > 0 maka V_o = +V_sat dan sebaliknya bila V_i < 0 maka V_o = -V_sat.

c.     Dengan V_ref = bertegangan negatif

Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref < 0 Volt 

Dengan menggunakan persamaan (1) maka V_i = V₁ dan -V_ref = V₂sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O)

Dengan V_i > 0 maka V_o = +V_sat dan sebaliknya bila V_i < 0 maka V_o= -V_sat.

4.1.       Komparator

Ketika rangkaian detektor dengan input V_i ditumpangi oleh noise V_n yang berfrekuensi tinggi

4.2.1.              Komparator inverting

a.     Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref  = 0 Volt 

Bentuk gelombang tegangan output V_O adalah sebagai berikut dan karakteristik I-O

b.     Dengan V_ref 0 Volt

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref 0 Volt 

4.2.1.                        Komparator non inverting

a.     Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref = 0 Volt 

Untuk menghitung berapa tegangan ambang V_UT atau V_LT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output V_O sama dengan +V_sat atau –V_sat.

b.     Dengan V_ref 0 Volt

Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref 0 Volt 

4.3.       Amplifier

4.3.1 Inverting Amplifier

Bentuk gelombang tegangan output V_O

Kurva karakteristik I-O

4.3.1.1 Inverting Adder Amplifier

Rangkaian inverting adder amplifier (pembalik) 

Rangkaian inverting adder amplifier dengan 3 input bertegangan ac

Bentuk gelombang tegangan output V_O dengan input tegangan ac

4.3.2 Non Inverting Amplifier

          Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik

Rangkaian non inverting amplifier

Rangkaian non inverting amplifier dengan input dc positif

Bentung gelombang tegangan output V_O dengan input V_ac

Kurva karakteristik I-O

4.3.2.1 Non Inverting Adder Amplifier

Rangkaian non inverting adder amplifier (pembalik)

4.3.3 Voltage Follower

          Rangkaian voltage follower atau buffer dimana A_CL = 1

Bentung gelombang tegangan output V_O dengan input V_ac

Kurva karakteristik I-O

4.3.4 Differential Amplifier

rangkaian Non inverting Amplifier

(a) Bentuk gelombang tegangan input V₁ dan V₂ , (b) bentuk gelombang tegangan V_O

---

4.4 Pembangkit Sinyal

4.4.1 Ramp Generator

Rangkaian Ramp generator berdasarkan respon outputnya ada dua macam yaitu ramp-up dan ramp-down

4.4.2 Triangle Generator

Rangkaian pembangkit gelombang segitiga (Triangle Generator) dapat dibuat dari rangkaian ramp generator diseri dengan komparator dan output komparator di-feedback-kan ke input ramp generator

4.4.3 Sawtooth Generator

Rangkaian pembangkit gelombang gigigergaji (Sawtooth Generator) seperti gambar 142 jika –Vi maka akan menghasilkan gelombang output (VO = VP ) gigigergaji positif

4.4.4 Sinus Generator 

Salah satu rangkaian pembangkit gelombang sinus adalah memanfaatkan osilator jembatan Wein Dioda Zener berfungsi untuk membuat output tidak saturasi karena akan ada satu dioda zener yang aktif dan menguragi penguatan bila tegangan keluaran melampaui tegangan saturasi

diset potensiometer pada posisi 80% yang membuat penguatan tegangan lebih kecil sehingga tegangan output tidak cacat

4.4.5 Astable Multivibrator

Rangkaian Astable Multivibrator adalah rangkaian pembangkit gelombang persegi tanpa sumber input. Prinsip kerjanya hampir sama seperti rangkaian pembangkit gelombang segitiga dengan memakai rangkaian ramp dan komparator

Adapun prinsip pengisian (Charge) dan pengosongan (discharge) kapasitor adalah: 1. Pengisian kapasitor

2. Pengosongan kapasitor

4.4.6 One shot Multivibrator

Rangkaian One shot Multivibrator adalah rangkaian astable multivibrator yang mempunyai satu kondisi stabil dan akan kembali ke kondisi stabil kembali sesudah ditriger. Rangkaian One shot Multivibrator merupakan rangkaian astable multivibrator dengan ditambahkan rangkaian triger yang terhubung ke kaki non inverting