Fig 10.74

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

        Penguat operasional atau Op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

2. Tujuan[Kembali]

• Mampu merangkai rangkaian gambar 10.74
• Mengetahui tegangan gain (penguat tegangan) 
• Mengetahui tegangan output 
• Memahami rangkaian kombinasi op amp dan rumusannya

3. Alat dan Bahan[Kembali]

1. Software simulasi elektronik
   
   
   
2. Op-amp
   
   
   
3. Resistor 
   
   
   
4. Battery
   
   
   
   
   
   
   
   
5. Probes voltage 
   
   
   
6. Ground
   
   

4. Dasar Teori[Kembali]

Op-Amp (Operational Amplifier) adalah sebuah komponen elektronik aktif berupa penguat tegangan yang memiliki penguatan tinggi dan dua input (inverting dan non-inverting) serta satu output.

Ringkasan Materi : 

Biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

Op-amp memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa memperhatikan yang ada di dalamnya.

Tiga karakteristik utama op-amp ideal, ialah:

1. Gain sangat besar (Aᴏʟ >>).

Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga.

2. Impedansi input sangat besar (Zi >>).

Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil mengakibatkan tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

3. Impedansi output sangat kecil (Zᴏ <<).

Impedansi output adalah sangat kecil akibatnya tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zᴏ <<.

simbol op-amp :

Vᴏ = Aᴏʟ.Eᴅ

Adapun tegangan output maksimum yang dihasilkan:

Vᴏ ᴍᴀᴋꜱ = Aᴏʟ(V𝟣-V𝟤) , -> Eᴅ = V𝟣-V𝟤

Tegangan output maksimum Volt dibawah tegangan sumber -> ±Vꜱᴀᴛ =  ±Vꜱ ± 2. Input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input dan sebaliknya. 

Rumus Tegangan diferensial maksimum antara input non-inverting dan inverting op-amp yang memungkinkan operasi linear

Ket:

Eᴅ (ᴍᴀᴋꜱ) = Tegangan diferensial maksimum antara input non-inverting dan inverting op-amp yang memungkinkan operasi linear

Vꜱᴀᴛ = Tegangan saturasi = nilai maksimum yang bisa dicapai oleh output op-amp 

Aᴏʟ = Open loop-gain = penguat op amp(+/-) tanpa umpan balik (Nilainya sangat besar)

Rumus:

Voltage Followers

V = V1 

Inverting Amplifiers

Vout= - (Rf/Rin)Vin

• $V_{\mathrm{in }}$: Tegangan input

• Vout : Tegangan Output

• $R_f$: Resistor feedback

• $R_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 11.25px;">in<span\; face="Roboto,\; sans-serif"\; style="font-size:\; 15px;">:\; Resistor\; input</span></span>}}$

Summing Inverting Amplifiers

Vout= - (Rf/Rin)Vu1 + - (Rf/Rin)Vu2

Fungsi-fungsi Umum Op-Amp:

• Penguat sinyal (inverting/non-inverting amplifier)
• Komparator
• Follower (buffer)
• Integrator & Differentiator
• Filter aktif

3 Problem

Problem 1 . Sebuah sensor suhu LM35 menghasilkan tegangan 10 mV per 1°C. Anda ingin menguatkan sinyal output ini agar menjadi 100 mV per 1°C menggunakan op-amp.

Pertanyaan:
Konfigurasi apa yang digunakan dan berapa nilai penguatannya?

Solusi:

• Dibutuhkan penguatan $A_v=100mV\mathrm{/}10mV=10$

• Gunakan non-inverting amplifier agar tegangan tetap positif

• Rumus:

  $$A_v=1+\frac{R_f}{R_{in}}\Rightarrow 10=1+\frac{R_f}{R_{in}}\Rightarrow \frac{R_f}{R_{in}}=9$$

• Pilih $R_{in}=10k\mathrm{\Omega }$, maka $R_f=90k\mathrm{\Omega }$

Problem 2 .​ Anda memiliki sinyal 5 V yang ingin Anda turunkan ke −2.5 V menggunakan op-amp.

Pertanyaan:
Konfigurasi op-amp apa yang bisa digunakan?

Solusi:

• Gunakan inverting amplifier

• Rumus:

  $$V_{out}=-\left(\frac{R_f}{R_{in}}\right)\cdot V_{in}$$

  Diberikan $V_{in}=5V$, target $V_{out}=-2.5V$

  $$\frac{R_f}{R_{in}}=\frac{2.5}{5}=0.5$$

• Pilih $R_{in}=20k\mathrm{\Omega }$, maka $R_f=10k\mathrm{\Omega }$

Problem 3 . Suatu sistem ingin mendeteksi apakah tegangan baterai < 3.0 V menggunakan op-amp sebagai comparator.

Pertanyaan:
Bagaimana cara menyusun input comparator?

Solusi:

• Hubungkan tegangan referensi 3.0 V ke input inverting (−)

• Hubungkan tegangan baterai ke input non-inverting (+)

• Jika tegangan baterai turun di bawah 3.0 V → output comparator akan menjadi negatif (−Vcc) → bisa digunakan untuk memicu LED atau alarm.

3 Soal Pilihan Ganda

Soal 1. Sebuah rangkaian op-amp menggunakan konfigurasi inverting amplifier dengan nilai resistor input $R_{in} = 2\,k\Omega$ dan resistor umpan balik $R_f = 8\,k\Omega$. Jika tegangan input $V_{in} = 0.5\,V$, berapakah tegangan output $V_{out}$?

A. $-0.5\,V$
B. $-1\,V$
C. $-2\,V$
D. $-4\,V$

$Solusi\; :$Untuk konfigurasi inverting amplifier, rumus tegangan output:

$$V_{out} = -\left( \frac{R_f}{R_{in}} \right) \cdot V_{in} = -\left( \frac{8\,k\Omega}{2\,k\Omega} \right) \cdot 0.5\,V = -4 \cdot 0.5\,V = -2\,V$$

Soal 2 . Manakah dari pernyataan berikut yang benar untuk op-amp ideal?

A. Memiliki penguatan tegangan tak hingga dan arus bias input nol
B. Memiliki penguatan tegangan nol dan impedansi input nol
C. Memiliki arus offset input sangat besar
D. Output selalu nol jika diberi tegangan input nol

Solusi : (A) Karakteristik op-amp ideal:

• Penguatan tegangan terbuka sangat besar (idealnya tak hingga)

• Impedansi input sangat tinggi (sehingga arus input mendekati nol)

• Impedansi output sangat kecil

• Tidak ada offset (tegangan offset nol) 

Soal 3 . Sebuah op-amp ideal digunakan sebagai comparator. Tegangan input non-inverting (+) = 3 V dan tegangan input inverting (−) = 2 V. Berapakah kira-kira tegangan output?

A. 0 V
B. -Vcc
C. +Vcc
D. Tidak dapat ditentukan

Solusi : Comparator akan membandingkan tegangan di kedua input:

• Jika $V_{+} > V_{-}$, maka output akan menjadi +Vcc

• Jika $V_{+} < V_{-}$, maka output akan menjadi −Vcc

Karena 3 V > 2 V, maka output = +Vcc (C)

5. Percobaan[Kembali]

 Fig 10.74

Video Penjelasan

6. Link Download[Kembali]

Fig 10.74 [Download]

Video Penjelasan [Download]

Download Datasheet

• Datasheet voltmeter klik disini

• Datasheet transistor klik disini

• Datasheet osiloskop klik disini

• Datasheet dioda klik disini

• Datasheet baterai klik disini

• Datasheet Op- Amp klik disini

• Datasheet resistor klik disini