Post on 10-Apr-2016
APLIKASI OP-AMP
(Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY)
E-mail : sumarna@uny.ac.id
1. Penguat dengan penguatan (A) tetap
a. Penguatan tunggal
Rangkaian Op-Amp yang paling banyak digunakan adalah konfiguasi
penguat membalik dengan penguatan tetap yang dapat menghasilkan
penguatan presisi. Gambar berikut menunjukkan persambungan rangkaian
standar dengan penguatan :
A = - 1R
R f
Penguat tak membalik dengan penguatan tetap tampak pada gambar
berikut dan memiliki penguatan sebesar :
A = 1
1R
R f
b. Penguatan berganda
Jika sejumlah rangkaian penguat tunggal dihubungkan secara seri, maka
penguatan totalnya merupakan perkalian dari penguatan individualnya.
Gambar berikut memperlihatkan sambungan tiga tingkat. Tingkat pertama
dalam konfigurasi tak membalik dengan penguatan A1, dua tingkat
berikutnya dalam konfigurasi membalik dengan penguatan masing-masing
-
+
1V
fR
1R
0V
-
+
1V
fR
1R
0V
CR
A2 dan A3. Penguatan keseluruhannya adalah tak membalik dengan
penguatan sebesar :
A = A1 A2 A3
Sejumlah Op-Amp dapat juga dirangkai untuk menghasilkan penguatan
yang berbeda-beda secara terpisah seperti diperlihatkan pada gambar
berikut :
Untuk semua rangkaian penguat yang menggunakan Op-Amp berlaku
bahwa :
0V = A 1V
-
+
1V
1fR
1R
1 A1 = - 1
1
R
R f
-
+
2fR
2R
2 A2 = -
2
2
R
R f
-
+
3fR
3R
3 A3 = -
3
3
R
R f
01V
02V
03V
-
+
1V
1fR
1R
-
+
2fR
2R
-
+
3fR
3R
1
2 3
A1 = 1 + 1
1
R
R f A2 = -
2
2
R
R f A3 = -
3
3
R
R f
0V
2. Penjumlah tegangan
a. Penjumlah
Penggunaan lain dari Op-Amp adalah sebagai penguat penjumlah. Gambar
berikut menunjukkan persambungannya dengan keluaran merupakan jumlah
dari ketiga masukannya masing-masing dikalikan dengan suatu penguatan yang
berbeda. Tegangan keluarannya adalah :
0V = - ( 11
VR
R f + 2
2
VR
R f + 3
3
VR
R f )
b. Pengurang
Dua sinyal dapat dikurangkan satu terhadap yang lain dengan suatu rangkaian
yang menggunakan Op-Amp. Gambar berikut menunjukkan salah satu
rangkaiannya dengan keluaran sebesar :
0V = - {3R
R f(- 1
1
VR
R f) + 2
2
VR
R f } = - ( 2
2
VR
R f -
3R
R f1
1
VR
R f)
Persambungan lain untuk mengurangkan dua sinyal diperlihatkan pada gambar
berikut yang hanya menggunakan sebuah Op-Amp. Dengan prinsip superposisi
keluarannya dapat dinyatakan sebagai :
-
+
1V
2R
fR
1R
0V
2V
3V 3R
-
+ 1V
fR
1R
-
+
fR
2R
0V
3R
2V
0V = 31
3
RR
R
2
42
R
RR 1V -
2
4
R
R 2V
3. Buffer tegangan
Buffer tegangan disediakan untuk tujuan mengisolasi sinyal masukan dari beban
dengan menggunakan rangkaian yang memiliki penguatan tegangan satu kali,
tanpa pembalikan fase atau polaritas, dan berkelakuan sebagai rangkaian ideal
impedansi masukan sangat tinggi dan impedansi keluaran sangat rendah.
Gambar berikut menunjukkan persambungan Op-Amp yang bekerja sebagai
penguat buffer. Tegangan keluarannya diberikan sebagai :
0V = 1V
Gambar berikut menunjukkan bagaimana sinyal masukan dapat disediakan
kepada dua keluaran yang terpisah. Keuntungan dari persambungan ini adalah
suatu beban yang disambungkan menyilang pada salah satu keluaran tidak
memiliki (kecil) pengaruh pada keluaran lain. Sehingga semua keluaran dibuffer
atau diisolasi datu dari yang lain.
-
+ 1V
3R
4R
1R
0V 2V
2R
-
+ 1V
0V
-
+ 1V
01V
-
+
02V
4. Sumber-sumber terkendali
Op-Amp dapat digunakan untuk membentuk berbagai jenis sumber terkendali.
Suatu tegangan masukan dapat digunakan untuk mengendalikan tegangan atau
arus keluaran. Banyak macam persambungan yang cocok untuk bebagai
rangkaian instrumentasi. Bentuk dari masing-masing jenis sumber terkendali
tersedia sebagai berikut.
a. Sumber tegangan terkendali tegangan
Ada sumber tegangan dengan tegangan keluaran yang dapat dikendalikan
oleh tegangan masukan. Tegangan keluaran 0V tergantung dari tegangan
masukan 1V dengan faktor kesebandingan k. Jenis rangkaian tersebut dapat
dibangun dengan menggunakan Op-Amp seperti tampak pada gambar
berikut.
Kedua versi rangkaian tersebut salah satunya menggunakan masukan
membalik (a) dan yang lain menggunakan masukan tak membalik (b).
Untuk persambungan gambar (a), tegangan keluarannya dinyatakan :
0V = ( _
1R
R f) 1V = k 1V
sedangkan persambungan gambar (b), tegangan keluarannya adalah :
0V = ( 1 + 1R
R f) 1V = k 1V
b. Sumber arus terkendali tegangan
Suatu jenis sumber arus dengan arus keluaran dapat dikendalikan oleh
tegangan masukan. Besar arus keluaran 0I yang melalui beban resistor LR
tergantung dari tegangan masukan 1V . Bentuk praktis dari rangkaian
tersebut tampak pada gambar berikut.
-
+
1V
fR
1R
0V
0V = ( _
1R
R f) 1V (a)
CR
-
+ 1V
fR
1R
0V
0V = ( 1 + 1R
R f) 1V (b)
c. Sumber tegangan terkendali arus
Suatu sumber tegangan dengan tegangan keluaran dapat dikendalikan
menggunakan arus masukan. Besar tegangan keluaran 0V yang melalui
suatu beban LR tergantung dari arus masukan 1I . Bentuk praktis dari
rangkaian tersebut dapat dibangun dengan menggunkan Op-Amp.
d. Sumber arus terkendali arus
Suatu sumber arus dengan arus keluaran dapat dikendalikan menggunakan
arus masukan. Besar arus keluaran 0I yang melalui suatu beban LR
tergantung dari arus masukan 1I . Bentuk praktis dari rangkaian tersebut
dapat dibangun dengan menggunkan Op-Amp seperti tampak pada gambar
berikut.
-
+
1V
LR
1R
0V 0I =
1
1
R
V = k 1V
0I
1I
-
+
LR
0V
0I 1I
= _ 1I LR = k 1I
-
+
LR
0I
1I
0I = 1I + 2I = 1I + 2
11
R
RI = (1 +
2
1
R
R) 1I = k 1I
1I 2I 1R
2R
5. Rangkaian instrumentasi
Op-Amp banyak diaplikasikan pada rangkaian instrumentasi, seperti voltmeter
dc ataupun ac. Op-Amp digunakan sebagai penguat dasar pada milivoltmeter dc.
Penguat tersebut memberikan inpedansi masukan tinggi, faktor skala yang
hanya tergantung pada suatu nilai resistor, dan akurasi (ketepatan). Perlu diingat
bahwa pembacaan meter menampilkan besaran milivolt sinyal pada masukan
rangkaian tersebut.
a. Milivoltmeter DC
Gambar berikut merupakan Op-Amp yang digunakan sebagai penguat dasar
dalam milivoltmeter dc. Fungsi transfer rangkaian berikut adalah :
1
0
V
I =
1R
R f(
SR
1)
-
+
1V
fR
1R
SR
M
+V
_ V
741
Meter 1 mA
0I
100 k
100 k 10