Apa yang dimaksud dengan op amp

Pengertian Dan Fungsi OP-AMP – Operator amplifier atau yang biasa disebut dengan Op-Amp merupakan salah satu dari bentuk IC Linear yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal listrik. Dalam sebuah komponen Op-Amp, terdapat banyak transistor, dioda, resistor, dan kapasitor yang dimana semuanya terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga dapat menghasilkan gain atau penguatan yang tinggi dalam rentang frekuensi yang cukup luas. Op-Amp atau operational amplifier ini dalam bahasa Indonesia biasa disebut dengan penguatan operasional.

Pada umumnya, Op-Amp dikemas dalam bentuk IC. Sebuah IC Op-Amp ada yang terdiri dari 1 rangkaian Op-Amp dan ada juga yang terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp yang ada dalam sebuah kemasan IC ini bisa dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu Single Op-Amp (1 rangkaian dalam 1 IC), Dual Op-Amp (2 rangkaian dalam 1 IC), dan Quad Op-Amp (4 rangkaian dalam 1 IC). Selain memiliki rangkaian utama, ada juga IC yang memiliki rangkaian Op-Amp tambahan.

Rangkaian Op-Amp sendiri biasanya mempunyai dua input atau masukan, yakni satu input inverting dan satu input non inverting serta mempunyai satu output atau keluaran. Disamping itu, sebuah Op-Amp juga mempunyai dua koneksi catu daya, yakni catu daya positif dan catu daya negatif.

Baca juga: Rangkaian Power Amplifier

Bentuk dan Simbol IC Op-AMP

Bentuk dan simbol adalah segitiga yang memiliki banyak garis input, sedangkan ouput dan catu dayanya bisa dilihat pada gambar berikut ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer dan banyak digunakan adalah IC741.

Berikut ini adalah simbol dan juga bentuk dari IC Op-Amp pada umumnya:

Terminal yang ada pada simbol operational amplifier atau Op-Amp (penguat operasional) adalah sebagai berikut:

1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
2. Masukan pembalik (Inverting) –
3. Keluaran Vout
4. Catu daya positif +V
5. Catu daya negatif -V

Bentuk Fisik OP-AMP

Fungsi Op-Amp

Operational amplifier atau Op-Amp memiliki fungsi untuk mendeteksi dan menguatkan sinyal input yang ada dalam arus listrik searah (DC)  dan arus bolak-balik (AC).  Aplikasi Op-Amp juga sangat berguna untuk memperkuat diferensiasi impedansi input tinggi dan penguat untuk output impendansi rendah.

Berikut ini adalah beberapa peralatan yang umumnya menggunakan Op-Amp sebagai salah satu komponen penyusunnya:

• Mengintegrasikan sinyal
• Memperkuat sinyal
• Buffer sinyal
• Memperkuat volume suara
• Sensor
• Penguat
• Konversi sinyal analog ke sinyal digital
• Instrumentasi
• Filter aktif
• Peraturan tegangan.

Karakteristik Op-Amp

Karakteristik faktor penguat (gain) pada Op-Amp sangat ditentukan oleh resistor eksternal yang telah terhubung diantara ouput dan input pembalik atau inverting input. Adapun untuk konfigurasi dengan umpan balik negatif atau negative feedback ini dinamakan dengan closed-loop configuration (konfigurasi lingkar tertutup).

Operational Amplifier (Op-Amp) merupakan penguat diferensial yang dikemas dalam satu chip atau IC (Integarted Circuit).

Op-Amp memiliki 2 buah input tegangan dan 1 buah output tegangan. Tegangan output yang dihasilkan Op-Amp sangat proporsional terhadap perbedaan tegangan diantara ke-2 inputya. Penguat diferensial bisa dicontohkan secara sederhana seperti rangkaian 2 buah transistor :

Pada rangkaian di atas, persamaan pada tegangan output (Vout) adalah:

Vout = A(V1-V2)

A adalah nilai penguatan dari penguat diferensial.

Input V1 dikatakan sebagai input non-inverting. Non-Inverting artinya tidak membalik, dengan demikian phase antara tegangan input dan output sama (se-phase / sama phase). Sedangkan V2 dikatakan sebagai input inverting karena phase antara tegangan input dan output berlawanan atau beda phase.

Blok Diagram Op-Amp

Op-Amp memiliki beberapa bagian di dalamnya seperti penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter), setelah itu pada bagian akhir adalah penguat akhir. Penguat akhir ini merupakan penguat push-pull kelas B. Untuk lebih jelasnya bisa lihat pada gambar blok dibawah ini :

Simbol Op-Amp

Simbol Op-Amp dibuat dari segitiga yg memiliki input dan output. Secara lengkap simbol Op-Amp secara ideal bisa dilihat pada gambar di bawah ini :

Op-Amp memiliki 2 buah input yaitu inverting (-) dan non-inverting (+). Untuk tegangan power supply umumnya menggunakan tegangan simetris yang terdiri dari POSITIF(+) , GROUND (GND), dan NEGATIF(-). Namun banyak juga Op-amp yang hanya menggunakan tegangan POSITIF(+) dan GROUND (GND).

Simbol rangkaian dalam Op-amp pada gambar adalah parameter umum dari sebuah Op-amp. Rin adalah resistansi input yang nilai idealnya adalah tak terhingga (hambatannya sanggat besar sekali). Jika Rin memiliki nilai hambatan yang besar sekali maka input Op-amp tidak akan menjadi beban yg berarti saat inputnya diberi tegangan. Rout adalah resistansi output, nilai resistansi output idealnya adalah 0 (nol) akan tetapi kalau open loop maka nilainya pun tak terhingga. AOL merupakan nilai penguatan op-amp yang open loop dan nilai penguatan ini idealnya tak terhingga.

Pada skema rangkaian elektronika maka simbol Op-amp dibuat cukup sederhana seperti pada gambar dibawah :

Sifat-sifat Op-Amp

Sifat-sifat Op-amp adalah :

• Memiliki penguatan diferensial yang tak terhingga
• Memiliki impedansi/resistansi masukkannya tak terhingga.
• Memiliki impedansi/resistansi keluaran sama dengan nol.
• Arus pada kedua masukannya sama dengan nol

Jenis-jenis IC Op-Amp

Sebenarnya banyak sekali jenis IC Op-Amp hal ini disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi alat. Misalnya type : LM324, LM741, dll. Untuk latihan praktik Op-Amp kita bisa menggunakan IC type LM741.

Parameter Op-Amp

Sinyal yang inginkan dapat terjadi hanya pada satu input atau dengan polaritas yang berlawanan pada jaringan kedua input. Sinyal yang diinginkan tersebut merupakan penguatan dan terjadi pada output seperti yang telah dibahas sebelumnya. Sinyal yang tidak diinginkan (noise) muncul dengan polaritas yang sama pada kedua jaringan input pada dasarnya merupakan penghapusan oleh op-amp dan tidak terjadi pada output. Pengukuran kemampuan penguatan untuk menangkal sinyal common-mode adalah suatu parameter yang disebut CMRR (Common-Mode Rejection Ratio).

Secara ideal, suatu op-amp dilengkapi dengan penguatan sangat tinggi untuk sinyal mode diferensial dan penguatan nol untuk sinyal common-mode. Secara praktis op-amp, bagaimanapun menunjukan penguatan common-mode yang sangat kecil (biasanya kurang dari 1), dimana penguatan tegangan diferensial open-loop tinggi (biasanya beberapa ribu). Tingginya penguatan open-loop respek terhadap sinyal common-mode. Dianjurkan bahwa pengukuran yang baik pada kinerja op-amp dalam menangkal sinyal common-mode yang tidak diinginkan adalah pebandingan penguatan tegangan diferensial open-loop Aol terhadap penguatan common-mode Acm. Perbandingan tersebut disebut Common-Mode Rejection Ratio, CMRR.

CMRR dapat dinyatakan dalam desibel sebagai berikut,

Penguatan tegangan open-loop Aol, pada op-amp adalah penguatan tegangan internal pada piranti tersebut dan dinyatakan dengan perbandingan tegangan ouput terhadap tegangan input dimana hal tersebut tidak ada komponen luar. Penguatan tegangan open-loop diatur seluruhnya oleh rancangan internal. Penguatan tegangan open-loop dapat menjangkau diatas 200.000 (106 dB). Lembaran data sering sekali digunakan sebagi acuan untuk mengetahui Penguatan tegangan open-loop sebagai penguatan sinyal tegangan yang besar.

Contoh :

Suatu op-amp memiliki penguatan tegangan diferensial open-loop 100.000 dan penguatan common-mode 0,2. Tentukan CMRR dan nyatakan ke dalam desibel.

Penyelesaian :

Aol = 100.000, dan Acm = 0,2. Oleh karena itu,

Dinyatakan dalam desibel,

Penggunaan Op-Amp

Op-amp merupakan komponen elektronika analog yang sangat populer. Op-Amp sering diaplikasikan pada rangkaian comparator, Penguat inverting, Penguat non-inverting, Integarator, Differensiator, Filter, dan Oscilator.

Op-amp Sebagai Comparator

Aplikasi sederhana pada Op-Amp adalah Comparator. Pada comparator hanya membandingkan ke-2  tegangan input pada Op-amp. Bentuk rangkaiannya adalah seperti pada gambar di bawah ini:

Jika tegangan  input non-inverting (Vin 1) lebih besar dari tegangan input inverting (Vin 2) maka outputnya akan sama dengan tegangan positif catu daya.

Jika tegangan  input non-inverting (Vin 1) lebih kecil dari tegangan input inverting (Vin 2) maka outputnya akan sama dengan tegangan negatif catu daya.

Op-amp Sebagai Penguat Inverting

Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Sinyal masukannnya melalui input inverting (Vin), sehingga pada rangkaian ini mengakibatkan phase input dan output akan terjadi beda phase, dengan kata lain phase output akan kebalikannya dari phase input.  Pada rangkaian ini mempunyai hambatan feedback (umpan balik) negatif melalui Rf. Sedangkan input non-inverting disambungkan ke ground. Rumus untuk mencari penguatan inverting adalah :

Contoh:

Suatu op-amp penguat inverting mempunyai nilai resistor pada input sebesar 1 KΩ dan resistor feedbacknya sebesar 10 KΩ. Tentukan berapa tegangan outputnya, jika tegangan inputnya sebesar 0,1 Volt !

Diketahui :

• Rf = 10 KΩ = 10.000 Ω
• Rin = 1 KΩ = 1.000 Ω
• Vin = 0,1 Volt

Ditanya Vout = ?

Jawab

Vout = - (Rf/Rin).Vin

Vout = - (10.000 / 1.000).0,1

Vout = - 1 Volt.

(tanda minus artinya tegangan output beda phase)

Op-amp Sebagai Penguat Non-Inverting

Rangkaian dasar penguat non-inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Sinyal masukannnya (Vin) melalui input non-inverting, sehingga pada rangkaian ini mengakibatkan phase input dan output akan sama.  Pada rangkaian ini mempunyai hambatan feedback (umpan balik) negatif melalui Rf.

Rumus untuk mencari penguatan non-inverting adalah :

Contoh:

Suatu op-amp penguat inverting mempunyai nilai resistor pada input sebesar 1 KΩ dan resistor feedbacknya sebesar 10 KΩ. Tentukan berapa tegangan outputnya, jika tegangan inputnya sebesar 0,1 Volt !

Diketahui :

• Rf = 10 KΩ = 10.000 Ω
• Rin = 1 KΩ = 1.000 Ω
• Vin = 0,1 Volt

Ditanya Vout = ?

Jawab

Vout = ((Rf/Rin)+1).Vin

Vout = ((10.000 / 1.000)+1).0,1

Vout = 1,1 Volt.

Op-amp Sebagai Integrator

Rangkaian integrator bisa dibuat dari Op-amp karena op-amp mampu untuk merespons frekuensi, misalnya rangkaian penapis (filter). Salah satu contohnya adalah rangkaian integrator. Seperti pada gambar dibawah ini :

Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian op-amp inverting, hanya saja rangkaian umpan baliknya (feed back) tidak menggunakan resistor, melainkan diganti dengan kapasitor (C). Sehingga akan terjadi proses pengisian dan pengosongan pada kapasitor sesuai dengan nilai kapasitor yang digunakan. Respon terhadap frekuensi sinyal yang dikuatkan sangat tergantung dari nilai kapasitor.

Op-amp Sebagai Diferensiator

Rangkaian difensiator adalah meletakkan kapasitor pada input inverting, sedangkan untuk feed back menggunakan resistor. Untuk gambar rangkaiannya bisa dilihat pada gambar di bawah ini.

Jadi bentuk rangkaian differensiator adalah mirip dengan rangkaian penguat inverting. Sehingga jika melihat dari rumus penguat inverting :

A = - Rf/Rin      (A adalah faktor penguatan)

dan pada rangkaian differensiator diketahui Rin digantikan dengan kapasitor, sehingga nilai Rin merupakan nilai impedansi kapasitor (Zc).

Dari hubungan ini maka rangkaian differensiator akan meloloskan sinyal yang mempunyai frekuensi tinggi (highpass filter), dimana besarnya peguatan berbanding lurus dengan frekuensi.

Demikianlah materi singkat tentang Op-amp, nantikan pembahasan materi lainnya dengan cara klik Elektronika dasar.