Tugas : Instumentasi Dalam Geofisika

OPERASIONAL AMPLIFIER (OP – AMP)

RAZZAK RAFFIU LANATA

F1H1 14 011

KEMENTRIAN RISET TEKNOLOGI DAN PERGURUAN TINGGI

UNIVERSITAS HALU OLEO

FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

2016

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang

terintegra memiliki 2 input dan 1 output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan

untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).

Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau

dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian

terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog

yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai

berikut :

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.

Beberapa aplikasi yang menggunakan operasional amplifier (Op- Amp) adalah sebagai berikut.

1. Inverting

Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda minus

pada rumus penguatannya. Penguatan inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran

dari 1, misalnya -0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumus nya :

V 0=−R fRiV i

Gambar 2

Rangkaian inverting Amplifier

2. Non-Inverting

Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya

adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting.

Rumusnya seperti berikut :

V 0=R f+RiR i

V i

sehingga persamaan menjadi

V 0=( RfR i +1)V i

Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan selalu positif. Rangkaian

nya adalah seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 3

Noninverting Amplifier

3. Buffer

Rangkaian buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Dalam hal

ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan = 1. Rangkaiannya seperti pada

gambar berikut ini

Gambar 4

Rangkaian Buffer

Nilai R yang terpasang gunanya untuk membatasi arus yang di keluarkan. Besar nilainya

tergantung dari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus dimaksimalkan

sesuai dengan kemampuan operasional amplifiernya.

4. Adder/ Penjumlah

Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah yang dasar

rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan dengan

penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari

penguatan masing masing dari inverting, seperti :

V 0a=−R fRaV a;V 0b=

−R fRbV b;V 0 c=

−R fRcV c

V 0 t=−Rf ( 1RaV a+

1RbV b+

1RcV c )

Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi :

V 0=−(V a+V b+V c)

Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat, terkadang tanpa Rom

sudah cukup stabil. Maka rangkaian ada yang tanpa Rom juga baik hasilnya. Rangkaian

penjumlah dengan menggunakan noninverting sangat suah dilakukan karena tegangan yang

diparalel akan menjadi tegangan terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan.

Gambar 5

Rangkaian penjumlah dengan hasil negative

5. Subtractor/ Pengurang

Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan masukan

non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri

3 macam yaitu :

a. Rangkaian dengan 1 op-amp

b. Rangkaian dengan 2 op-amp

c. Rangkaian dengan 3 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting dan kaki

noninverting. Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat seragam seperti gambar.

Rumusnya adalah:

V 0=( RfR i +1)( RR+R )V b− RR V a

Sehingga :

V o=(V b−V a )

Gambar 6

Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 2 op-amp tidak jauh berbeda dengan satu opamp, yaitu

salah satu input dikuatkan dulu kemudian dimasukkan ke rangkaian pengurang, seperti gambar

dibawah ini. Perhitungan rumus yang terjadi pada titik Vz adalah :

V z=(R fRi +1)V y

sehingga Vo menjadi :

Bila Rf=Ri maka persamaannyaakan menjadi :

V o=2V x−V y

Gambar 7 Rangkaian pengurang dengan 2 op-amp.

Rangkaian pengurang dengan 3 op-amp sangat lah beda dengan yang lainnya. Ada 3

macam proses yang terjadi disini seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 8

Gambar Rangkaian pengurang dengan 3 op-amp.

Rangkaian penguat dengan 3 op-amp seperti pada gambar dibawah ini sangat persis

seperti rangkaian penguat dengan 1 op-amp. Hal ini karena sebelum masuk dilewatkan buffer

saja. Perhitungannya pun sama dengan rangkaian pengurang 1 op-amp.

Gambar 9

Rangkaian pengurang 3 op-amp dengan buffer

6. Comparator/ Pembanding

Rangkaian pembanding ini ada 3 macam yaitu :

a. Rangkaian pembanding 1 op-amp tanpa jendela input

b. Rangkaian pembanding 1 op-amp dengan jendela input

c. Rangkaian pembanding 2 op-amp dengan jendela input proses output luar

d. Rangkaian pembanding 2 op-amp dengan jendela input proses output dalam

Rangkaian pembanding dengan 1 op-amp tanpa jenjela input, artinya rangkaian

komparator/pembanding yang langsung dibandingkan. Seperti pada gambar berikut ini adalah

komparator biasa dan hasilnya langsung dibandingkan dengan referensinya.

Rangkaian komparator dengan jendela input rangkaiannya hampir sama dengan

rangkaian noninverting hanya saja parameternya terbalik. Seperti pada gambar berikut ini dan

contoh hasil dari input dan outputnya dan perhitungannya.

Gambar 10

Rangkaian komparator /pembanding dengan referensi o volt

Gambar 11

Rangkaian komparator dengan jendela

Perhitungan menentukan jendela Volt reference Up (Vru) dan Volt reference low (Vrl) adalah

sebagai berikut :

V ru=R1

R1+R2(+V sat )

Sedangkan untuk komparator dengan 2 op-amp ada 3 macam variasi seperti gambar berikut:

Gambar 12

Rangkaian komparator 2 opamp dengan output negatif

Gambar 13

Rangkaian komparator 2 op-amp dengan output campuran

Gambar 14

Rangkaian komparator 2 opamp dengan output negatif

Aplikasi untuk komparator semacam ini bisa dilihat dari hasil outputnya. Misal

menginginkan hanya didalam window saja yang di proses atau hanya diluar window saja yang

diproses dan sebagainya.