dasar dasar op amp

34
NAMA KELOMPOK LUKMAN HAKIM.P (135874001) ACHMAD SUKAMDANI (135874003) RIZA YULIAN (135874005) ILHAM AKBAR (135874011) FAHMI SANTOSO (135874015)

Upload: achmad-sukamdani

Post on 29-Sep-2015

105 views

Category:

Documents


10 download

DESCRIPTION

Dasar Dasar OP AMP

TRANSCRIPT

7 layer OSI

Nama KelompokLUKMAN HAKIM.P(135874001)ACHMAD SUKAMDANI(135874003)RIZA YULIAN(135874005)ILHAM AKBAR(135874011)FAHMI SANTOSO(135874015)

1Operational Amplifier (Op-Amp)

Operational Amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator.

Operasional Amplifier (Op-Amp) juga merupakan rangkaian terpadu (IC) linier yang hampir setiap hari terlibat dalam pemakaian peralatan elektronik yang semakin bertambah di berbagai bidang seperti bidang komunikasi audio dan radio. 2Teori Dasar Operasional Amplifier (Op-Amp)

Operasional amplifier yang lebih dikenal dengan nama Op-Amp merupakan suatu penguat yang memperkuat sinyal arus searah (DC) atau tegangan yang berubah-ubah terhadap satuan waktu. Penguatan yang tinggi dilengkapi dengan umpan balik untuk mengendalikan karakteristiknya secara menyeluruh.. Di dalam prakteknya, Op-Amp tidak dapat digunakan tanpa adanya komponen lain seperti resistor, kapasitor, dioda atau komponen lain. Untuk dapat memahami penggunaaan Op-Amp ini diperlukan adanya suatu kemampuan untuk menganalisa sebuah rangkaian listrik.

3

Pada Op-Amp memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik) yaitu feedback negatif dan feedback positif dimana Feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting. Secara umum, umpan balik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpanbalik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.

Teori Dasar Operasional Amplifier (Op-Amp)4

Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial) yang memiliki dua masukan yaitu Input inverting dan non-inverting. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang tak terhingga besarnya. Seperti misalnya op-amp LM741 yang sering digunakan oleh banyak praktisi elektronika, memiliki karakteristik tipikal open loop gain sebesar 104 ~ 105. Penguatan yang sebesar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil, dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Disinilah peran rangkaian negative feedback (umpanbalik negatif) diperlukan, sehingga op-amp dapat dirangkai menjadi aplikasi dengan nilai penguatan yang terukur (finite).

Teori Dasar Operasional Amplifier (Op-Amp)5

Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan karakteristik op-amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu :

Aturan 1:Perbedaan tegangan antara input v+ dan v- adalah nol(v+ - v- = 0 / v+ = v- )Aturan 2: Arus pada input Op-amp adalah nol(i+ = i- = 0)

Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian op-amp.

Teori Dasar Operasional Amplifier (Op-Amp)6

Prinsip Dasar Operasional Amplifier

A adalah penguat tegangan tanpa beban, dimana harga ini adalah tegangan yang di dapatkan bila tidak ada beban yang dihubungkan pada keluaran. Tegangan masuk (V1 dan V2) dan tegangan keluaran (Vo) .Sumber tegangan (Vcc) yang diperlukan oleh Op-Amp ada dua macam, yaitu sumber tegangan positif (+ Vcc) dan sumber tegangan negatif (- Vcc). Hal ini ditujukan agar Op-Amp dapat memperkuat tegangan yang positif maupun negatif, begitu juga pada bagian output-nya di mana tegangan dapat berharga positif maupun negatif. Karakteristik Operasional Amplifier

Bagian-bagian dari Op-Amp: Karakteristik Operasional Amplifier

Bagian-bagian dari Op-Amp:Penguat Differensial, yaitu merupakan bagian input dari Op amp. penguat differensial mempunyai dua input (input + dan input -)Penguat Penyangga (Buffer), yaitu penguat penyangga sinyal output dari penguat differensial agar siap untuk dimasukkan ke penguat akhir op amp.Pengatur Bias, yaitu rangkian pengatur bias dari penguat differensial dan buffer agar diperoleh kestabilan titik nol pada output penguat akhirPenguat Akhir, yaitu penguat yang merupakan bagian output dari Op amp. Penguat Akhir ini biasanya menggunakan konfigurasi push-pull kelas B atau kelas AB. Karakteristik Operasional Amplifier

Pada rangkaian diatas, dapat diketahui tegangan output (Vout) adalah Vout = A(v1-v2) dengan A adalah penguatan dari penguat diferensial ini. Titik input v1 dikatakan sebagai input non-inverting, sebab tegangan vout satu phase dengan v1. Sedangkan sebaliknya titik v2 dikatakan input inverting sebab berlawanan phasa dengan tengangan vout.Differential amplifier (penguat diferensial) Karakteristik Operasional Amplifier

Secara teoritis Op-Amp adalah penguat yang mempunyai sifat-sifat atau karakteristik seperti penguat ideal, maka komponen ini harus mempunyai karakteristik sebagai berikut : Faktor penguat Av (open loop gain) tak terhingga artinya jika ada perubahan sedikit saja pada bagian input-nya maka akan menghasilkan perubahan yang sangat besar pada output-nya. Bila input-nya sama dengan nol maka output-nya juga nol Impedansi input tak terhingga artinya input-nya tidak akan menarik daya dan tingkat sebelumnya, sehiigga yang diperlukan hanya perubahan tegangan saja. Impedansi pada bagian output-nya sangat rendah atau nol, artinya tegangan output-nya akan tetap walaupun impedansi beban hampir nol. Karakteristik Operasional Amplifier

Disamping karakteristik-karekterisrik tersebut di atas ada beberapa karakteristik lagi yang berkaitan dengan masalah offset yang juga mempengaruhi daya Op-Amp, diantaranya adalah :

Tegangan offset masukan Arus prategangan masukanArus offset masukanResistansi-resistansi basis yang berbedaCMRR (Common Mode Rejection Ratio).Kepatuhan keluaran ACArus keluar hubung singkat Karakteristik Operasional Amplifier

Diagram Blok Op-amp :

b) Diagram Schematic Simbol Op-Amp(a) Diagram Blok Op-Amp Karakteristik Operasional Amplifier

Kelebihan penguat Op-Amp :Impedansi input yang tinggi sehingga tidak membebani penguat sebelumnya.Impedansi output yang rendah sehingga tetap stabil walau dibebani oleh rangkaian selanjutnya.Lebar pita (bandwidth) yang lebar sehingga dapat dipakai pada semua jalur frekuensi audio.Adanya fasilitas offset null sehingga memudahkan pengaturan bias penguat agar tepat dititik tengah sinyal. Karakteristik Operasional Amplifier

Tegangan Ofset KeluaranPenguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback) yang diterapkan padanya. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOOadalah harga tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vid= 0. Secara ideal, harga VOO= 0 V. Op Amp yang dapat memenuhi harga tersebut disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal. Penguat Tegangan Lingkar Terbuka15 Karakteristik Operasional Amplifier

Lebar PitaHambatan Keluaran (output resistance) ROdari Op Amp adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran ROOp Amp adalah = 0.

Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan. Secara ideal, Op Amp memiliki lebar pita yang tak terhingga.

Hambatan Keluaran16 Karakteristik Operasional Amplifier

Karakteristik Terhadap SuhuPada Op Amp yang ideal, karakteristiknya tidak berubah terhadap perubahan suhu. Tetapi dalam prakteknya, karakteristik sebuah Op Amp pada umumnya sedikit berubah, walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat diabaikan.

Waktu TanggapanWaktu tanggapan (respon time) dari Op Amp adalah waktu yang diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal harga waktu respon Op Amp adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat masukan berubah.

17

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

Rangkaian Penguat Linier1) Penguat AC Mode Non InvertingPenguat AC adalah sebuah rangkaian yang berfungsi untuk memperkuat sinyal bolak balik misalnya sinyal audio. Penguat ini merupakan penguat tegangan yang mendekati ideal karena impedansi masuknya tinggi, impedansi keluarnya rendah, dan penguat tegangannya mantap. Untuk memperoleh suatu penguat lingkaran tertutup maka tinggal mengatur harga-harga dan R1 dan R2.

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

2) Penguat AC Mode InvertingRangkaian ini merupakan sebuah penguat yang Vout ditentukan oleh harga R1 dan R2. Tegangan positif Vin diterapkan melalui tahanan masuk R1 ke masukan negatif Op-Amp. Umpan balik negatif dibuat oleh tahanan umpan balik R2. Tegangan antara masukan positif dan negatif pada dasarnya sama dengan nol, karenanya terminal masukan negatif juga sama dengan nol. Potensial ground yang berada pada masukan negatif juga akan berharga nol.

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

3) Penguat DiferensialPenguat Diferensial terdapat empat buah tahanan presisi dan sebuah Op-Amp membentuk sebuah penguat diferensial seperti yang tampak pada Gambar. Terminal masukannya ada dua yaitu V1 dan V2,dimana V1 sebagai masukan negatif dan V2 sebagai masukan positif. Tegangan keluaran dan penguat diferensator Vout sebanding dengan perbedaan tegangan yang diterapkan ke masukan negatif dan masukan positifnya, sehingga gain diferensial akan tergantung dan perbandingan tahanan-tahanannya.Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

4) Penguat Penjumlah dan Pencampur Audio

Dalam penjumlah pada Gambar di atas semua arus masukan mengalir melalui tahanan umpan balik Ro, artinya anus yang mengalir pada Ri, tidak mempenganuhi anus yang mengalir pada Ri yang lain. Secara lebih umum dikatakan bahwa anus masukan tidak saling mempengaruhi karena masingmasing menghadapi potensial ground pada simpul penjumlah. Ini mengakibatkan tegangan V1, V2 dan V3 tidak saling mempengaruhi.

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

5) Penguat InstrumentasiPada penguat Instrumentasi Op-Amp A3 dan empat buah tahanan R yang sama membentuk sebuah penguat diferensial dengan gain sebesar 1, yang harus digandengkan hanyalah tahanan-tahanan R saja. Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

Rangkaian Penguat Non-LinierPenguat operasional non linier adalah sejenis rangkaian penguat yang bentuk sinyalnya berbeda dengan bentuk sinyal masukannya.Rangkaian Penguat Non-Linier ????!!!!

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

1) KomparatorKomparator adalah rangkaian dengan dua tegangan masuk tak membalik dan membalik, dan satu tegangan keluaran. Bila tegangan tak membalik lebih besar dari pada tegangan membalik, maka komparator menghasilkan tegangan keluaran yang tinggi, begitu pula bila sebaliknya. Rangkaian dasar Op-Amp sebagai komparator tampak pada Gambar, dimana Op-Amp dipasang tanpa tahanan umpan balik. Bila masukan membalik dihubungkan dengan ground, maka tegangan masukan akan kecil.

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

2) IntegratorIntegrator adalah sebuah rangkaian yang menyelenggarakan operasi integrasi secara matematik, karenanya dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integrasi masukkannya. Dimana Vin diterapkan pada ujung kiri tahanan R, karena adanya ground semu, arus masuk berharga tetap. Sehingga hampir semua arus ini mengalir ke kapasitor, menyebabkan muatan pada kapasitor naik secara linier.

Aplikasi Penggunaan Operasional Amplifier

3) DiferensiatorDiferensiator adalah rangkaian yang melakukan operasi secara matematik, dan menghasilkan tegangan keluar yang sebanding dengan kemiringan tegangan masuknya.Pada Gambar menunjukkan sebuah rangkaian deferensiator OpAmp dimana perbedaannya terletak pada tahanan dan kapasitornya yang saling berpindah tempat. Karena adanya ground semu, arus kapasitor mengalir melalui tahanan umpan balik yang menghasilkan tegangan yang setara dengan kemiringan dan tegangan masukCONTOH SOAL 1

Hitung differensiator op-amp dari rangkaian seperti gambar di atas dengan nilai C1= 1uF dan R = 1 K Ohm Sumber tegangan 15Volt > Awal sinyal adalah 0 Volt. Tentukan tegangan output :Vin = 1 Volt (sinyal dc) saat 10 detik.Vin = 20 Volt (sinyal dc) saat 1 detikJAWABAN

Jawaban : Vo = - Rf C1 . dvin / dt = - 103 . 10-6 (1V 0V) / 10 = - 10-3 . 0,1 = - 0,0001 V

Vo = - Rf C1 . dvin / dt = - 103 . 10-6 (20V 0V) / 1 = - 10-3 . 20 = - 20-2 VGambar Sinyal Output :CONTOH SOAL 2

Sebuahrangkaian op-amp pembalikseperti gambar di atas memiliki nilai nilai yaitu: tahanan feed back = 330 k , tahanan input = 1 k , dan tegangan input = 17 mV. Hitung berapa perolehan tegangan (Av), tegangan output (Vout) dan tegangan catu daya (Vcc) pada rangkaian tersebut ?JAWABAN

Rf = 330 k = 330.000 Rin = 1 k = 1.000 Vin = 17 mV = 0,017 V

Av = Rf Rin = 330.000 1.000 = 330Vout = Av Vin = 330 0,017 V = 5,61 VVcc = 150% Vout = 150% 5,61 V = 8 VApabila input yang diberikan adalah +17 mV, maka output yang dihasilkan adalah 5,61 V. Hal ini mengasumsikan bahwa tegangan catu daya (Vcc) yang digunakan memungkinkan output bergerak mencapai nilai itu. Sebuahcatu daya6V terlalu kecil untuk itu, oleh karenanya membutuhkan catu daya dengan rating tegangan setidaknya 8V (atausekitar 150% Vout) .Untuk menguatkan tegangan input sebesar 17 mV. Sehingga diperoleh Av = 330 , Vout = 5,61 V , Vcc = 8 V.CONTOH SOAL 3

Sebuah penguat pembalik seperti pada gambar di atas memiliki hambatan R1 sebesar 100. Penguat pembalik tersebut di beri input sebesar 100m Volt. Tegangan keluaran dari penguat yang diinginkan 0,2 Volt. Hitung berapa besarnya penguat dan hambatan R2 ?JAWABAN

Kesimpulan

Op-amp adalah penguat DC yang memiliki impedansi input tinggi dan impedansi output rendah. Op-amp dapat digunakan untuk membalik fase suatu sinyal input. Op-amp dapat digunakan untuk melakukan penguatan terhadap tegangan dari suatu input sinyal yang kecil sehingga didapat suatu sinyal keluaran yang besar. Konfigurasi op-amp seperti integrator atau differensiator dapat digunakan untuk mengubah bentuk sinyal masukkan menjadi bentuk lain pada bagian keluaran. Op-Amp memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik) yaitu feedback negatif dan feedback positif dimana Feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting.TERIMA KASIH