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