DASAR PENGUAT
OPERASIONAL
FIFIN
FEBRIYANTI HAIDIR A 241
13 092
PROGRAM STUDY PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS TADULAKO
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat
Tuhan Yang Maha Esa karena atas limpahan rahmat dan karunianya bahwa tim
penulis telah menyelesaikan penulisan makalah ini.berbagai upaya telah
dilakukan dalam penyelesaian makalah ini demi proses kelancaran belajar dan
pembelajaran.
Tujuan utama dalam penulisan makalah
ini yaitu untuk membangkitkan apresiasi para mahasiswa terhadap berbaga konsep
dan penyelesaian tentang masalah elektronika dan penerapannya dalam kehidupan
sehari hari.makalah ini pula disajikan dalam proses pendekatan pembelajaran
secara kontekstual agar mahasiswa juga mampu membuat peralatan elektronika
dengan berbagai konsep dan cara yang telah di terapkan pada pembelajaran
elektronika sebelumnya.
Penulis
mengucapkan terima kasih kepada Drs.H.Muhammad Ali, M.Si. selaku dosen
matakuliah Elektronika Dasar II yang memberikan bimbingan pada mata kuliah
ini.selanjutnya kami berterima kasih kepada berbagai pihak yang telah
memberikan masukan dalam penyelesaian makalah ini.
Kami sangat berharap bahwa makalah
ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca terutama kami sebagai penulis.Kritik
dan saran akan selalu diterima dengan terbuka demi kelancaran penulisan makalah
selanjutnya.
Palu,
17Februari 2015
DAFTAR ISI
BAB I.PENDAHULUAN
B. Tujuan............................................................................................................4
BAB II.PEMBAHASAN
BAB III.PENUTUP
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Penguat operasional (operational
amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan hambatan
(coupling) arus searah
yang memiliki faktor penguatan sangat besar dengan dua masukan dan satu
keluaran. Penguat diferensial merupakan suatu penguat yang bekerja dengan
memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya.
Penguat operasional pada umumnya
tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu
dan yang paling banyak digunakan adalah rangkaian seri. Penguat operasional
dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati
karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang
terdapat di dalamnya.
Penguat operasional adalah
perangkat yang sangat efisien dan serba guna..Contoh penggunaan
penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik
hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator
dan osilator
dengan distorsi rendah serta pengembangan alat komunikasi.
Selain itu aplikasi pemakaian
op-amp juga meliputi bidang elektronika audio, pengatur tegangan dc, tapis
aktif, penyearah presisi, pengubah analog digital dan pengubah digital ke
analog, pengolah isyarat seperti cuplik tahan, penguat pengunci, kendali
otomatik, computer analog, elektronika nuklir, dan lain-lain.
Dikatakan penguat operasional serba
guna sebab, pada penggunaan penguat operasional untuk operasi matematika
sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan
listrik.Penggunaan aplikatif dari operational amplifier dapat dilihat pada
komparatorr dan isolator distorsi rendah.Karena pentingnya penggunaan dari
penguat operasional ini, maka pada makalah
ini akan di bahas tentang
penguat operasional.
B. Tujuan
1.Untuk mengetahui sifat dasar dari penguat operasional.
2.Untuk mengetahui karakteristik dari penguat
operasional.
3.Untuk mengetahhui fungsi atau aplikasi penguat
operasional.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Penguat Operasional (Op-amp)
Penguat
operasional (op-amp) adalah sebuah penguat instan yang bisa langsung dipakai
untuk benyak aplikasi penguatan.Sebuah Op amp biasanya berupa IC (Integrated
Circuit). Pengemasan Op amp dalam IC bermacam-macam, ada yang berisi satu op
amp (contoh : 741), dua op amp (4558, LF356), empat op amp (contoh = LM324,
TL084), dll.
Penguat
Operasional atau disingkat Op-amp adalah merupakan sutu penguat differensial
berperolehan sangat tinggi yang terkopel DC langsung yang dilengkapi dengan
umpan.Oleh karena itu, penguat operasional lebih banyak digunakan dengan loop
tertutup daripada dalam lingkar terbuka.
a. Sifat-sifat
dari sebuah penguat operasional ideal adalah ;
·
Resistansi masukan
Ri = ¥.
·
Resistansi keluaran
R0 = 0.
·
Perolehan Tegangan
Av = - ¥.
·
Lebar pita = ¥.
·
V0 = 0 kalau V1 =
V2 tidak tergantung pada besarnya V1.
·
Karakteristiknya
tidak tergantung temperatur / suhu.
B. Karakteristik Op-amp
Keuntungan
dari pemakaian penguat operasional ini adalah karakteristiknya yang mendekati
ideal sehingga dalam merancang rangkaian yang menggunakan penguat ini lebih
mudah dan juga kareana penguat ini bekerja pada tingkatan yang cukup dekat
dengan karakteristik kerjanya secara teoritis.Dari sudut sinyal sebuah penguat
operasional mempunyai tiga terminal, yaitu dua terminal masukan dan satu
terminal keluaran.
Karakteristik utama sebuah
penguat operasional yang ideal adalah:
a.
Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik
arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1
= I2 = 0).
b.Impedansi
keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional,
idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber
tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama dengan
A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.
c.Penguatan
loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada
umpan balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal
mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.
C. Aplikasi dan Rangkaian Dasar Op-amp
Fungsi atau aplikasi
rangkaian Op-amp yaitu:
Ø Penguat Membalik (inverting)
Penguat
membalik adalah penggunanan op- amp sebagai penguat sinyal dimana sinyal
outputnya berbalik fasa 180 derajat dari sinyal input.Pada penguat ini dimana,
masukannya melalui input membalik pada penguat operasional, dan keluarannya
berlawanan fasa dengan masukan.
Ø Penguat
tidak Membalik (Non Inverting)
Penguat non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya
perbedaannyaadalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan noninverting.
Hasil tegangan output noninverting lebih dari satu dan selalu positif. Penguat
ini dimana, masukannya melalui input tak membalik (non inverting) pada penguat
operasional dan keluarannya sefasa dengan masukan.
Ø Penguat
Integrator
Penguat
Integrator berfungsi mengintegralkan tagangan input terhadap waktu.
Penggunanan integrator juga sebagai tapis lulus bawah (Low Pass Filter).
Ø Penguat
Diferensiator
Differensiator
berfungsi mendiferensialkan tagangan input terhadap waktu. Penggunanan
diferensiator juga sebagai tapis lulus atas (High Pass Filter).
Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT
(Bipolar Junction Transistor) yang identik / sama persis sebagai penguat. Pada
penguat diferensial terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam
kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0.
Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena
itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.
Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid
= V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2.
Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai
sesuai dengan besar penguatan Transistor.
Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat
penguat diferensial (cascade).Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan
masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya.Dengan begitu besar penguatan
total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1)
dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).
Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai
apabila hanya memiliki satu keluaran.Jadi yang diguankan adalah tegangan antara
satu keluaran dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan satu keluaran yang
tegangannya terhadap bumi (ground) sama dengan tegangan antara dua keluaran
(Vod), maka salah satu keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di
hubungkan dengan suatu pengikut emitor (emitter follower).
Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari
pengikut emiter dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut dengan
totem-pole.Dengan menggunakan konfigurasi ini, maka tegangan keluaran X dapat
berayun secara positif hingga mendekati harga VCC dan dapat berayun secara
negatif hingga mendekati harga VEE.
Apabila seluruh rangkaian telah dihubungkan, maka rengkaian
tersebut sudah dapat dikatakan sebagai penguat operasional (Operational
Amplifier (Op Amp).
Ø Komparator
(Pembanding)
Comparator
adalah penggunaan op amp sebagai pembanding antara tegangan yang masuk pada
input (+) dan input (-).Jika input (+) lebih tinggi dari input (-) maka op amp
akan mengeluarkan tegangan positif dan jika input (-) lebih tinggi dari input
(+) maka op amp akan mengeluarkan tegangan negatif. Dengan demikian op amp
dapat dipakai untuk membandingkan dua buah tegangan yang berbeda.Berikut adalah rangkaian komparator sederhana.
Gambar 2. Komparator
Sederhana
Vref di hubungkan ke +V supply,
kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingg nilai tegangan
yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar :
V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply
Op-amp tersebut akan membandingkan
nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari
masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila
tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan
menjadi sama dengan + Vsupply.
Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih
besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput
lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang
sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya
menggunakan op-amp dengan tipe LM324 yang banyak di pasaran.
Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing
menyatakan amplitudo sinyal input
tak membalik dan input
membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator
adalah
+Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+
+Vin
< −Vin maka Vo = Vsat−
Keterangan:
+Vin = Amplitudo sinyal input
tak membalik (V)
−Vin = Amplitudo sinyal input
membalik (V)
Vsat+ = Tegangan saturasi + (V)
Vsat− = Tegangan saturasi - (V)
Vo =
Tegangan output (V)
Ø Buffer (Penyangga)
Buffer adalah rangkaian yang inputnya sama dengan hasil outputnya. Besar nilainya
tergantungdari indikasi dari komponennya, biasanya tidak dipasang alias arus
dimaksimalkan sesuai dengankemampuan op-ampnya.
Rangkaian
buffer adalah rangkaian yang menghasilkan tegangan output sama dengan tegangan
inputnya. Dalam hal ini seperti rangkaian common colektor yaitu berpenguatan =
1. Fungsi dari rangkaian buffer pada peralatan elektronika adalah sebagai
penyangga, dimana prinsip dasarnya adalah penguat arus tanpa terjadi penguatan
tegangan.Rangkaian buffer yang dibangun dari sebuah operasional amplifier
(Op-Amp), dapat dibuat dengan sangat sederhana.Rangkaian buffer dari Op-Amp
menjadi sangat sederhana karena tidak diperlukan komponen tambahan pada
konfigurasi buffer non-inverting. 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. Dengan metode
hubung singkat antara jalur input inverting dan jalur output operasional
amplifier (op-amp) maka diperoleh perhitungan matematis sebagai berikut.
V_{out}\approx V_{in} Sehingga diperoleh nilai penguatan tegangan (Av) sebagai
berikut: Av=\frac{V_{out}}{V_{in}}=1 Dari persamaan diatas terlihat bahwa
rangkaian operasional amplifier diatas tidak memiliki faktor penguatan tegangan
(Av = 1) atau tidak terjadi penguatan tegangan. Rangkaian buffer dengan
operasional amplifier (op-amp) seperti terlihat pada gambar diatas menghasilkan
penguatan + 1. Rangkaian ini sangat menguntungkan karena kita dapat memperoleh
suatu penguat dengan hambatan input (impedansi input) yang sangat tinggi (10 –
1012Ω) dan dengan hambatan output (impedansi output) sangat rendah (10-3 -
10-1Ω), yaitu mendekati kondisi ideal. Rangkaian buffer ini disebut juga
sebagai rangkaian pengikut (follower), suatu bentuk peningkatan dari penguat
pengikut emitor (emitor follower). Sehingga penguat operasional dengan konfigurasi
seperti pada gambar diatas berfungsi sebagai penyangga (buffer) dengan
penguatan = 1. Aplikasi rangkaian buffer baik yang dibuat dari penguat
transistor maupun penguat operasional (Op-Amp) pada umumnya digunakan sebagai
stabiliser sinyal.Salah satu aplikasi riil dari rangkaian buffer adalah pada system transmisi sinyal dengan kabel (system audio outdor).
Ø Penguat Penjumlah (Adder)
Penguat penjumlah merupakan rangkaian penjumlah yang dasarrangkaiannya
adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan
denganpenguatan seperti pada rangkaian inverting.Pada
dasarnya nilai outputnya adalah jumlah daripenguatan masing masing dari
inverting.Penguat
penjumlah berfungsi menjumlahkan level masing masing sinyal input yang masuk ke
op amp. Penggunanan op amp sebagai penjumlah sering dijumpai pada rangkaian
mixer audio.
BAB III
PENUTUP
A.Kesimpulan
1.Sifat-sifat dari sebuah
penguat operasional ideal adalah ;
·
Resistansi masukan
Ri = ¥.
·
Resistansi keluaran
R0 = 0.
·
Perolehan Tegangan
Av = - ¥.
·
Lebar pita = ¥.
·
V0 = 0 kalau V1 =
V2 tidak tergantung pada besarnya V1.
·
Karakteristiknya
tidak tergantung temperatur / suhu.
2. Karakteristik utama sebuah penguat operasional yang ideal adalah:
a.
Impedansi masukan tak terhingga. Penguat yang ideal diharapkan tidak menarik
arus masukan, artinya tidak ada arus yang masuk kedalam terminal 1 maupun 2 (I1
= I2 = 0).
b.Impedansi
keluaran sama dengan nol. Terminal 3 merupakan keluaran penguat operasional,
idealnya diharapkan bertindak sebagai terminal keluaran sebuah sumber sumber
tegangan ideal. Tegangan antara terminal 3 dengan ground akan selalu sama
dengan A, dimana A adalah faktor penguatan sebuah penguat operasional.
c.Penguatan
loop terbuka tak terhingga. Apabila dioperasikan pada loop terbuka (tidak ada umpan
balik dari keluaran ke masukan), maka sebuah penguat opersaional ideal
mempunyai gain (penguatan) yang besarnya tak terhingga.
3.Fungsi atau
aplikasi rangkaian Op-amp yaitu sebagaiPenguat
Membalik(inverting), Penguat tidak Membalik (Non Inverting), Penguat Integrator, Penguat Diferensiator, Penguat Penjumlah (Adder),
Komparator (Pembanding),dan Buffer (Penyangga).
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2013. Dasar
penguat operasional.http://www.scribd.com. <diakses pada tanggal 18 februari
2014>
Duldobah Si.2013.
Dasar penguat operasional.http://siduldobah.blogspot.com. <diakses pada
tanggal 18 februari 2014>
hmmmm
BalasHapus