BAB V RANGKAIAN OP AMP DASAR 5.1. PENGUAT INVERTING Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat pembalik dengan impedansi masukan sangat rendah. Rangkaian penguat inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar. Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Rangkaian ini adalah pengubah dari arus menjadi tegangan dan digerakkan oleh sumber tegangan dan bukan sumber arus. Tahanan sumber R1, bagian umpan baliknya berubah dan beberapa sifat umpan balik juga berubah.
31
Embed
iswanto.staff.umy.ac.idiswanto.staff.umy.ac.id/files/2012/06/BAB-5-V.doc · Web viewPada eksperimen sebelumnya telah kita lihat bagaimana opamp berfungsi sebagai penguat atau secara
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB VRANGKAIAN OP AMP DASAR5.1. PENGUAT INVERTING
Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang
sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi
masukan rendah. Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian penguat
pembalik dengan impedansi masukan sangat rendah. Rangkaian penguat inverting
akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan
membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar. Rangkaian dasar penguat
inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, dimana sinyal
masukannya dibuat melalui input inverting. Rangkaian ini adalah pengubah dari
arus menjadi tegangan dan digerakkan oleh sumber tegangan dan bukan sumber
arus. Tahanan sumber R1, bagian umpan baliknya berubah dan beberapa sifat
umpan balik juga berubah.
Gambar Rangkaian penguat pembalik
Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0.
Karena v+ dan v- nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input
op-amp v- pada rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat
dihitung arus pada hambatan resistor R1 dan arus pada hambatan resistor R2
adalah
(1)
(2)
Arus yang masuk dalam op-amp adalah nol, makab
(3)
Masukan persamaan 1 dan 2 ke persamaan 3
(4)
Selanjutnya
Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap
tegangan masukan, maka dapat ditulis
(4)
Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal
masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui
adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1.
Contoh soal
1. Sebuah penguat pembalik seperti pada gambar xxx memiliki hambatan R1
sebesar 100Ω dan R2 sebesar 1KΩ. Penguat pembalik tersebut di beri
input sebesar 1000µVolt. Hitung berapa besarnya penguat dan tegangan
output?
Jawab
2. Sebuah penguat pembalik seperti pada gambar xxx memiliki hambatan R1
sebesar 100Ω. Penguat pembalik tersebut di beri input sebesar 100m Volt.
Tegangan keluaran dari penguat yang diinginkan 0,2 Volt. Hitung berapa
besarnya penguat dan hambatan R2?
Jawab
5.2. PENGUAT NON INVERTING
Banyak rangkaian elektronika yang memerlukan penguatan tegangan atau
arus yang tinggi tanpa terjadi pembalikan (inversion) isyarat. Peguat op-amp tak-
membalik (noninverting op-amp) didesain untuk keperluan ini. Rangkain ini dapat
digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap
sefase dengan masukan. Impedansi masukan dari rangkaian ini berharga sangat
tinggi dengan nilai sekitar 100 M. Dengan isyarat masukan dikenakan pada
terminal masukan noninverting, besarnya penguatan tegangan tergantung pada
harga in R dan F R yang dipasang. Isyarat keluaran penguat ini diambil dari resistor
L R (biasanya berharga sekitar 35-50 ).
Penguat non inverting ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-
inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa
dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat op-amp non
inverting, caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.
gambar 2 : penguat non-inverter
Dengan menggunakan analisa konsep bumi semu:
vin = v+
v+ = v- = vin
Dari sini ketahui arus pada hambatan R2 dan arus pada hambatan R1 adalah
iR1 = vin/R1
iout = (vout-vin)/R2
Hukum kirchkof pada titik input inverting merupakan fakta yang mengatakan
bahwa :
iout + i(-) = iR1
Arus yang masuk dalam op-amp adalah nol, maka
iout = iR1
(vout – vin)/R2 = vin/R1
yang kemudian dapat disederhanakan menjadi :
vout = vin (1 + R2/R1)
Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan
masukan, maka didapat penguatan op-amp non-inverting :
… (2)
Impendasi untuk rangkaian Op-amp non inverting adalah impedansi dari input
non-inverting op-amp tersebut. Dari datasheet, LM741 diketahui memiliki
impedansi input Zin = 108 to 1012 Ohm.
Contoh Soal
Sebuah penguat tak-membalik dengan menggunakan dengan konfigurasi seperti
terlihat pada gambar 16.2 menggunakan resistor
5.3. PENGIKUT TEGANGAN
Pengikut tegangan biasanya didefinisikan sebagai rangkaian dengan penguatan
satu. Diantara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Keluaran dari op
amp terhubung pada masukan inverting dan tegangan masukan dihubungkan pada
masukan non inverting. Hambatan umpan balik sama dengan nol sehingga
besarnya penguatan adalah
Dengan masukan non inverting, rangkaian ini memiliki impedansi masukan yang
amat tinggi serta impedansi keluaran yang amat rendah. Keuntungan ini menjadi
sangat ideal untuk penyangga.
Gambar xxx Gambar penyangga positif
Penyangga negative sering diperlukan dalam pemakaian khusus. Rangkaian
penyangga fase terbalik ditunjukan pada Gambar xxx. Karena Rin sama dengan Rf
maka rumus penguatan sebagai berikut:
Kelemahan dari rangkaian ini adalah amat berkurangnya impedansi masukan.
5.4. PENGUAT PENJUMLAH TEGANGAN
Dengan menggunakan rangkaian penguat membalik dasar dan menambahkan
resistor masukan lainnya, kita dapat membuat penguat penjumlah membalik atau
penjumlah analog, seperti tampak pada Gambar 2.13. Tegangan keluaran
dibalikkan dan nilainya sama dengan penjumlahan aljabar dari masing-masing
perkalian tegangan masukan dengan hasil bagi resistor masukan dengan. resistor
umpan balik yang bersesuaian, atau dapat dinyatakan sebagai :
Suku RF/RN (VN) dalam rumus di atas menyatakan bahwa dalam rangkaian
tersebut mungkin terdapat lebih dari dua masukan. Bila semua resistor luar sama
nilainya (RF = R, = R2 = ... = RN), keluaran dengan mudah dapat dihitung
sebagai penjumlahan aIjabar dari masingmasing tegangan masukan, atau
VOut = - (VI + V2 + - - - + VN)
Tabel tegangan masukan&eluaran menunjukkan hasil dari macam-macam
tegangan masukan. Ingatlah bahwa polaritas keluaran merupakan kebalikan dari
polaritas hasil penjumlahan aljabar.
Dalam rangkaian ini, bumi semu yang pernah dijelaskan sebelumnya merupakan
titik penjumlahan arus. Konsep titik penjumlahan dapat dipahami dengan
menganalisis arus dalam penguat penjumlab seperti diperlihatkan dalam Gambar
2.14. Karena titik penjumlaban adalah bumi semu, maka tegangan pada titik ini
kurang lebih selalu sama dengan tegangan masukan tak membalik (= 0 V).