8 Penerapan Dasar Operational Amplifier (Penguat Operasional)

Op Amp merupakan singkatan dari Operational Amplifier. Aplikasi Op Amp sangat banyak bahkan kombinasi dari beberapa aplikasi op amp bisa menjadi Pengendali PID (Proposional, Integrator, Diferensiator), dikatakan Op Amp merupakan prinsip dasar dari teknik elektronika. Op Amp bisa dikembangkan menjadi teknik elektronika analog maupun teknik elektronika digital.

Op Amp ditemukan pada IC LM 741 dengan konfigurasi pin sebagai berikut : 

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis sirkuit listrik. Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

Berikut ini macam aplikasi Operational Amplifier :

1. Komparator (Pembanding)

Op Amp sebagai Komparator

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpal terbuka (open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator.

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

{\displaystyle V_{\text{out}}=\left\{{\begin{matrix}V_{\text{S+}}&V_{1}>V_{2}\\V_{\text{S-}}&V_{1}<V_{2}\end{matrix}}\right.}

di mana adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara  dan .)

Perhatikan gambar :

karena tegangan yang masuk ke inverting (2V) lebih kecil dari tegangan masuk ke non-inverting (3V), maka tegangan keluarandari rangkaian di atas yaitu 0V (Rendah).

 

2. Penguat Pembalik

Op Amp sebagai Penguat Pembalik

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.

{\displaystyle V_{\text{out}}=-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{\text{in}}}}V_{\text{in}}\!\ }

Di mana,

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:

{\displaystyle A=-{\frac {R_{f}}{R_{in}}}}

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. Contohnya jika Rf adalah 10.000 Ω dan Rin adalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.

3. Penguat non-Pembalik

Op Amp sebagai Penguat non-Pembalik

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

{\displaystyle V_{\text{out}}=V_{\text{in}}\left({\frac {R_{1}+R_{2}}{R_{1}}}\right)\,}

atau dengan kata lain:

{\displaystyle V_{\text{out}}=V_{\text{in}}\left(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}}\right)\,}
{\displaystyle Z_{\text{in}}\approx \infty }

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai 

4. Penguat Diferensial

Op Amp sebagai Penguat Diferensial
{\displaystyle {\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}\ }
{\displaystyle R_{1}=R_{2}\ }
{\displaystyle R_{\text{f}}=R_{\text{g}}\ }

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu.

Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

{\displaystyle V_{\text{out}}={\frac {\left(R_{\text{f}}+R_{1}\right)R_{\text{g}}}{\left(R_{\text{g}}+R_{2}\right)R_{1}}}V_{2}-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}V_{1}}
{\displaystyle R_{1}=R_{2}}
{\displaystyle R_{\text{f}}=R_{\text{g}}}
{\displaystyle V_{\text{out}}={\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}(V_{\text{2}}-V_{\text{1}})\,}

5. Penguat penjumlah

Op Amp sebagai Penguat Penjumlah

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan, dengan persamaan sebagai berikut:

{\displaystyle V_{\text{out}}=-R_{\text{f}}\left({\frac {V_{1}}{R_{1}}}+{\frac {V_{2}}{R_{2}}}+\cdots +{\frac {V_{n}}{R_{n}}}\right)}
{\displaystyle V_{\text{out}}=-{\frac {R_{\text{f}}}{R_{1}}}(V_{1}+V_{2}+\cdots +V_{n})\!\ }

 

{\displaystyle V_{\text{out}}=-(V_{1}+V_{2}+\cdots +V_{n})\!\ }

6. Integrator

Op Amp sebagai Integrator

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu, dengan persamaan:

{\displaystyle V_{\text{out}}=-{\frac {1}{RC}}\int _{0}^{t}V_{\text{in}}\,\operatorname {d} t+V_{\text{mula}}\,}

Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

7. Diferensiator

Op Amp sebagai Diferensiator

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan persamaan:

{\displaystyle V_{\text{out}}=-RC\,{\frac {\operatorname {d} V_{\text{in}}}{\operatorname {d} t}}\,\qquad }

Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan cara mengganti kapasitor dengan induktor, namun tidak dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya yang besar. Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

 

8. Buffer atau Follower

Rangkaian Buffer Dari Operasional Amplifier (Op-Amp) Dengan menghubungkan jalur input inverting ke jalur output operasional amplifier (op-amp) maka rangkaian buffer pada gambar diatas akan memberikan kemampuan mengalirkan arus secara maksimal sesuai kemampuan maksimal operasional amplifier (op-amp) mengalirkan arus output.

Op-Amp sebagai Buffer

 

2 thoughts on “8 Penerapan Dasar Operational Amplifier (Penguat Operasional)”

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *