MAKALAH DASAR ELEKTRONIKA PENGUAT PENGUAT OPERASIONAL O PERASIONAL
Dosen Pengampu Muhammad
Jumnahdi,
ST,MT, O!eh" A!dimas#e$i Ta#una A!*a#e+a hai#o$-a /e001 A2h0a# /i /i-#i1an Ris-ian A!di
%&'%(%%&&) %&'%(%%&&. %&'%(%%&') %&'%(%%&3.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO /AKULTAS AKULTAS TEKNIK TEKN IK UNI4ERSITAS 5ANGKA 5ELITUNG '&%6
i
KATA PENGANTAR Pu7i Pu7i s1u2u# s1u2u# 2ehadi 2ehadi#a#a- Tuhan uhan 8ang Maha Maha Esa a-as a-as sega!a sega!a #ahma#ahma-N8 N8A A sehing sehingga ga ma2a!ah ma2a!ah ini dapadapa- -e#susu -e#susun n hingga hingga se!esai se!esai Tida2 ida2 !upa !upa 2ami 2ami 7uga 7uga mengu9ap2an 0an1a2 -e#ima2asih a-as 0an-uan da#i piha2 1ang -e!ah 0e#2on-#i0usi dengan mem0e#i2an sum0angan 0ai2 ma-e#i maupun pi2i#ann1a Dan ha#apan 2ami semoga ma2a!ah ini dapa- menam0ah penge-ahuan dan penga!aman 0agi pa#a pem0a9a, Un-u2 2e depann1a dapa- mempe#0ai2i 0en-u2 maupun menam0ah isi ma2a!ah aga# men7adi !e0ih 0ai2 !agi Ka#ena 2e-e#0a-asan penge-ahuan maupun penga!aman 2ami, Kami 1a2in masih masih 0an1a2 0an1a2 2e2u#ang 2e2u#angan an da!am da!am ma2a!a ma2a!ah h ini, ini, O!eh O!eh 2a#ena 2a#ena i-u 2ami 2ami sangasangameng engha#a ha#ap p2an 2an
sa#a sa#an n
dan 2#i-i #i-i2 2
1ang ang
mem mem0ang 0angu un
da#i da#i pem0a em0a9a 9a demi emi
2esempu#naan ma2a!ah ini
5a!uni7u2, '% No*em0e# '&%6 Pen1usun
ii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL KATA PENGANTAR DA/TAR ISI I PENDAHULUAN% %% La-a# 5e!a2ang %' Rumusan Masa!ah %) Tu7uan Dan Man$aa- II PEM5AHASAN '% De$inisi Op:Amp '' Rang2aian Op:Amp ') Diag#am Op:Amp '. /ungsi Op:Amp '.% Amp!i$ie# Ope#asiona!" Op:Amp Idea! '3 Jenis:7enis Op:Amp '( Ka#a2-e#is-i2 Op:Amp III PENUTUP )% KESIMPULAN
iii
I. PENDAHULUAN %% Latar Belakang Di da!am sua-u a!a- u2u# e!e2-#oni2 -en-u memi!i2i senso# un-u2 dapame!a2u2an pengu2u#an pada sua-u sis-em Namun -e#2adang sin1a! inpu- da#i 1ang a2an diu2u# sanga-!ah 2e9i! sehingga a!a- u2u# -ida2 dapa- mem0a9an1a dengan 0ai2 dan -epa- O!eh se0a0 i-u diguna2an!ah sua-u 2omponen 1ang dapa- mengua-2an sin1a! inpu- sehingga a!a- u2u# dapa- mem0a9an1a dengan 0ai2 Komponen 1ang dapa- mengua-2an sin1a! inpu- ini 0iasa dise0u- dengan ope#asiona! amp!i$ie# Ope#asiona!
amp!i$ie#
a-au
op:amp ini
me#upa2an
sa!ah
sa-u
2omponen ana!og 1ang popu!a# diguna2an da!am 0e#0agai ap!i2asi #ang2aian e!e2-#oni2a Ap!i2asi op:amp popu!a# 1ang pa!ing se#ing di0ua- an-a#a !ain ada!ah #ang2aian in*e#-e#, non:in*e#-e#, in-eg#a-o# dan di$$e#ensia-o# Pada po2o2 0ahasan 2a!i ini a2an dipapa#2an 0e0e#apa ap!i2asi op:amp 1ang pa!ing dasa#, dimana #ang2aian feedback ;umpan 0a!i2< nega-i$ memegang pe#anan pen-ing Se9a#a umum, umpan0a!i2 posi-i$ a2an menghasi!2an osi!asi sedang2an umpan0a!i2 nega-i$ menghasi!2an pengua-an 1ang dapa- -e#u2u# Un-u2 dapa- men7a!an2an $ungsin1a dengan 0ai2, op:amp ha#us memi!i2i umpan 0a!i2 Hampi# se!u#uh #an9angan #ang2aian 1ang ada pada umumn1a mengguna2an umpan 0a!i2 nega-i$ un-u2 mengenda!i2an 0esa#n1a gain se#-a mempe#o!eh ope#asi 2e#7a op:amp !inea# Umpan 0a!i2 nega-i$ dapadipe#o!eh me!a!ui pengunaan 2omponen:2omponen #ang2aian, misa!n1a #esis-o#, 1ang dihu0ung2an di an-a#a -e#mina! 2e!ua#an op:amp dan masu2an pem0a!i2 op:amp 1ai-u -e#mina! masu2an 1ang 0e#-anda ; : < Rang2aian: #ang2aian non:!inea#, misa!n1a 2ompa#a-o# dan osi!a-o#, mengguna2an umpan 0a!i2 posi-i$ 1ang dapa- dipe#o!eh dengan menghu0ung2an 2omponen, misa!n1a #esis-o#, dian-a#a -e#mina! 2e!ua#an op:amp dan masu2an non: pem0a!i2n1a, 1ai-u -e#mina! masu2an 1ang 0e#-anda ; = <
1
Pada ma2a!ah ini a2an di0ahas semua ha! mengenai op:amp ini Mu!ai da#i de$inisi op:amp, -e2ni2 $eed0a92n1a, mode! #ang2aian op:amp, -ipe:-ipe op:amp, p#insip 2e#7an1a, 2a#a2-e#is-i2n1a, pe#hi-ungann1a, dan a2an di0ahas pu!a 0agaimana 2ondisi a-au 2eadaan op:amp 1ang idea! Se0agai -am0ahan a2an di0ahas 7uga mengenai apa i-u -e#mo2ope!, #ang2aian peng2ondisi sin1a!n1a dan apa sa7a -ipe:-ipe -e#mo2ope! i-u sendi#i %' Rumusan Masalah % Apa i-u Pengua- Ope#asiona! ;OP:AMP<> ' Apa sa7a $ungsi dan 2egunaan Pengua- Ope#asiona! ;OP:AMP<> ) Apa 9on-oh da#i I OP:AMP> . Apa sa7a Jenis:7enis OP:AMP %) Tuuan Dan Man!aat Tu7uan disusunn1a ma2a!ah ini ada!ah un-u2 memenuhi -ugas ma-a 2u!iah Dasa# E!e2-#oni2a semes-e# gan7i! dan men7a?a0 pe#-an1aan 1ang ada pada #umusan masa!ah Man$aa- da#i penu!isan ma2a!ah
ini ada!ah un-u2 mening2a-2an
penge-ahuan 0ai2 penu!is maupun 0agi pemna9a -en-ang Pengua- Ope#asiona! ;OP:AMP<
2
II. PEMBAHASAN ".# De!$n$s$ %&'Am&
Op:amp ada!ah sua-u 0!o2 pengua- 1ang mempun1ai dua masu2an dan sa-u 2e!ua#an Op:amp 0iasa -e#dapa- di pasa#an 0e#upa #ang2aian -e#padu ; Integrated Circuit-IC < Pengua- ope#asiona! -e#susun da#i 0e0e#apa #anga2ian pengua- 1ang mengguna2an -#ansis-o# 5iasan1a mem0ua- pe#ang2a- da#i op: amp !e0ih mudah di0anding2an mem0ua- pengua- da#i -#ansis-o# 2a#ena -ida2 meme#!u2an pe#hi-ungan -i-i2 2e#7a, 0ias, d!! Op:amp me#upa2an pe#ang2a- 1ang sanga- e$isien dan se#0aguna Ap!i2asin1a men7ang2au indus-#i e!e2-#oni2 1ang !uas 1ang memenuhi pe#s1a#a-an un-u2 peng2ondisian sin1a!, $ungsi -#ans$e# 2husus, ins-#umen-asi ana!og, pe#hi-ungan ana!og, dan sis-em desain 2husus Ase- da#i ana!og 1ai-u simpe! dan p#esisi me#upa2an 9i#i si#2ui- dengan mengguna2an op:amp Se!ain i-u ap!i2asi op:amp 1ang 7uga se#ing diguna2an an-a#a !ain ada!ah #ang2aian in*e#-e#, non:in*e#-e#, in-eg#a-o# dan di$$e#ensia-o# Saa- ini, penggunaan umum pengua- ope#asiona! -e!ah dipe#!uas un-u2 men9a2up ap!i2asi sepe#-i Amp!i$ie# D, Amp!i$ie# A, 2ompa#a-o#, Driver Servo Valve, Driver Defleksi Yoke, Os9i!!a-o#s Dis-o#si #endah, A 2e D on*e#-e#, mu!-i*i0#a-o#s Pada op:amp memi!i2i ' #ang2aian feedback ;umpan 0a!i2< 1ai-u feedback nega-i$ dan feedback posi-i$ dimana feedback nega-i$ pada op:amp memegang
pe#anan
pen-ing
Se9a#a
umum, feedback posi-i$
a2an
menghasi!2an osi!asi sedang2an $eed0a92 nega-i$ menghasi!2an pengua-an 1ang dapa- -e#u2u# 5e#i2u- ada!ah -e2ni2 $eed0a92" Te2ni2 Feedback Ke-epa-an dan $!e2si0i!i-as da#i amp!i$ie# ope#asiona! me#upa2an hasi! !angsung da#i penggunaan feedback nega-i$ Se9a#a umum, amp!i$ie# 1ang
3
mengguna2an umpan 0a!i2 a2an memi!i2i 2a#a2-e#is-i2 ope#asi 1ang unggu! pada pengo#0anan 2eun-ungan
I
R1
V in
R2
V n
V p
+
V out _
Gam(ar #) Op:amp dengan mengguna2an feedback
Dengan umpan 0a!i2 1ang 9u2up, 2a#a2-e#is-i2 amp!i$ie# !oop -e#-u-up men7adi se0uah $ungsi da#i e!emen umpan 0a!i2 Da!am #ang2aian umpan 0a!i2 1ang 2has, gam0a# %, e!emen umpan 0a!i2 ada!ah dua #esis-o# Ke-epa-an gain @!oop -e#-u-up dia-u# o!eh #asio da#i dua #esis-o# dan se9a#a p#a2-is independen -e#hadap amp!i$ie# @!oop -e#0u2a Dengan demi2ian, amp!i$i2asi un-u2 hampi# semua -ing2a- p#esisi dapa- di9apai dengan mudah "." Rangka$an %&'Am&
Se0uah amp!i$ie# memi!i2i po#- inpu- dan po#- ou-pu- Pada amp!i$ie# !inie#, sin1a! ou-pu- B A C sin1a! inpu-, dimana A ada!ah $a2-o# amp!i$i2asi a-au gain 5e#dasa#2an sin1a! inpu- dan ou-pu-n1a, ada empa- -ipe gain pengua-, 1ai-u" gain -egangan ;-egangan !ua# -egangan da!am<, gain a#us ;a#us !ua# a#us da!am<, -#ans#esis-an9e
;-egangan !ua# a#us da!am<, dan
-#ans9ondu9-an9e ;a#us !ua# -egangan da!am< Mode! #ang2aian se0uah amp!i$ie# di-un7u22an pada gam0a# ' Po#- inpu 0e#pe#an pasi$, -ida2 menghasi!2an -egangan sendi#i, dan dimode!2an o!eh e!emen- #esis-i$ Ri a-au dise0u- 7uga #esis-ansi inpu- Po#- ou-pu- -egangann1a 0e#gan-ung pada sum0e# A*i se9a#a se#i dengan #esis-ansi ou-pu- Ro, dimana V i ada!ah pe#0edaan po-ensia! an-a#a -e#mina! po#- inpu- Gam0a# ' menun7u22an #ang2aian amp!i$ie# 1ang !eng2ap 1ai-u 1ang mengandung sum0e# -egangan inpu- V s 1ang di#ang2ai se9a#a se#i dengan sum0e# #esis-ansi R s dan se0uah 4
0e0an #esis-ansi ou-pu- R L Da#i gam0a# ', dapa- di!iha- 0ah?a 2i-a memi!i2i -egangan:pem0agi si#2ui- di po#- inpu- maupun po#- ou-pu- da#i amp!i$ie# Ha! ini mengha#us2an 2i-a un-u2 menghi-ung u!ang ni!ai V i dan V o se-iap 2a!i sum0e# 0e0an 1ang diguna2an 0e#0eda dengan mengguna2an #umus 0e#i2u-"
Ri V s ;%< V i R R i s R L AV i V o R R L o
R
;'<
V V
R
+
S
_
S
SO U R CE
i
T R O P T U P N I
R
i
A V
i
o
O U T P U T P O R T
+
V
_
A M P L IF IE R
o
R
L
LO AD
Gam(ar ") Mode! #ang2aian amp!i$ie# ".* D$agram %&'Am&
Op:amp di da!amn1a -e#di#i da#i 0e0e#apa 0agian, 1ang pe#-ama ada!ah pengua- di$e#ensia!, !a!u ada -ahap pengua-an ; gain<, se!an7u-n1a ada #ang2aian penggese# !e*e! ;level shifter < dan 2emudian pengua- a2hi# 1ang 0iasan1a di0ua- dengan pengua- push-pull 2e!as 5 Gam0a# ) ;a< 0e#i2umenun7u22an diag#am da#i op:amp 1ang -e#di#i da#i 0e0e#apa 0agian -e#se0u-
5
Gam(ar * +a," Diag#am 0!o2 ope#asiona! amp!i$ie#
Gam(ar * +(," Diag#am s2ema-i2 sim0o! ope#asiona! amp!i$ie#
Sim0o! op:amp ada!ah sepe#-i pada gam0a# ) ;0< dengan ' inpu-, noninverting ;=< dan inpu- inverting ;:< Umumn1a op:amp 0e2e#7a dengan dual suppl ;=V cc dan V ee< namun 0an1a2 7uga op:amp di0ua- dengan single suppl ;V cc ground < Sim0o! #ang2aian di da!am op:amp pada gam0a# ) ;0< ada!ah pa#ame-e# umum da#i se0uah op:amp Rin ada!ah #esi-ansi inpu- 1ang ni!ai idea!n1a in$ini- ;-a2 -e#hingga< Rout ada!ah #esis-ansi ou-pu- dan 0esa# #esis-ansi idea!n1a & ;no!< Sedang2an A OL ada!ah ni!ai pengua-an open !oop dan ni!ai idea!n1a -a2 -e#hingga Ka#a2-e#is-i2 sa-u op:amp dapa- 0e#0eda dengan op:amp !ain -e#gan-ung da#i -e2no!ogi pem0ua-an dan desain I:n1a
6
".- Fungs$ %&'Am&
Pada mu!an1a op:amp diguna2an un-u2 #ang2aian pe#hi-ungan ana!og, #ang2aian
penga-u#an
ins-#umen-asi
/ungsi
u-aman1a
ada!ah
un-u2
me!a2u2an ope#asi !inie# ma-ema-i2a ;-egangan dan a#us<, in-eg#asi dan pengua-an Namun 2ini op:amp dapa- diguna2an dimana sa7a, da!am 0e#0agai 0idang" #ep#odu2si sua#a, s1s-em 2omuni2asi, sis-em pengo!ahan digi-a!, e!e2-#oni2 2ome#sia! dan ane2a ma9am pe#ang2a- ho001is- Sa!ah sa-u $ungsi 1ang pen-ing da#i op:amp ada!ah hu0ungan po!a#i-as an-a#a inpu- -e#hadap ou-pu- Tegasn1a, 7i2a inpu- pada ;:< !e0ih posi-i$ da#ipada inpu- pada ;=<, ma2a ou-pu- a2an men7adi nega-i$ Se0a!i2n1a, 7i2a inpu- pada ;:< !e0ih nega-i$ da#ipada inpu- pada ;=<, ma2a ou-pu- a2an men7adi posi-i$
;a<
;0<
Gam(ar -" Hu0ungan an-a#a inpu- dan ou-pu- ".-'# Am&l$!$er %&eras$nal) %&'Am& I/eal
Op:amp pada dasa#n1a ada!ah se0uah di$$e#en-ia! amp!i$ie# ;penguadi$e#ensia!< 1ang memi!i2i dua masu2an Inpu- ;masu2an< op:amp ada 1ang dinama2an inpu- in*e#-ing dan non:in*e#-ing Op:amp idea! memi!i2i open !oop gain ;pengua-an !oop -e#0u2a< 1ang -a2 -e#hingga 0esa#n1a Sepe#-i misa!n1a op:amp LM6.% 1ang se#ing diguna2an o!eh 0an1a2 p#a2-isi e!e2-#oni2a, memi!i2i 2a#a2-e#is-i2 -ipi2a! open !oop gain se0esa# %&. F %&3 Pengua-an 1ang se0esa# ini mem0ua- op:amp men7adi -ida2 s-a0i!, dan 7
pengua-ann1a men7adi -ida2 -e#u2u# ;infinite< Disini!ah pe#an #ang2aian nega-i*e feedback ;umpan0a!i2 nega-i$< dipe#!u2an, sehingga op:amp dapadi#ang2ai men7adi ap!i2asi dengan ni!ai pengua-an 1ang -e#u2u# ; finite< Impedasi inpu- op:amp idea! mes-in1a ada!ah -a2 -e#hingga, sehingga mes-in1a a#us inpu- pada -iap masu2ann1a ada!ah & Se0agai pe#0andingan p#a2-is, op:amp LM6.% memi!i2i impedansi inpu- in B %&( Ohm Ni!ai impedansi ini masih #e!a-i$ sanga- 0esa# sehingga a#us inpu- op:amp LM6.% mes-in1a sanga- 2e9i! Ada dua a-u#an pen-ing da!am me!a2u2an ana!isa #ang2aian op:amp 0e#dasa#2an 2a#a2-e#is-i2 op:amp idea! A-u#an ini da!am 0e0e#apa !i-e#a-u# dinama2an !olden Rule", 1ai-u " A-u#an %" Pe#0edaan -egangan an-a#a inpu- V = dan V : ada!ah no! ;V = V : B & a-au V = B V :< A-u#an '" A#us pada inpu- Op:amp ada!ah no! ;i= B i: B &< Ini!ah dua a-u#an pen-ing op:amp idea! 1ang diguna2an un-u2 mengana!isa #ang2aian op:amp Mode! amp!i$ie# s-anda# di-un7u22an pada Gam0a# 3 dan pada Gam0a# ( menun7u22an mode! amp!i$ie# idea! Op:amp di2a-an @ differential-to-singleended @ amp!i$ie#, 7i2a mengua-2an pe#0edaan -egangan V p V n B V i pada po#inpu- dan menghasi!2an -egangan V o di po#- ou-pu- 1ang di#e$e#ensi2an 2e node dasa# da#i si#2ui- 1ang diguna2an op:amp
i p +
+ p V _
+
i
_
Ro
V i _
+
V p
Ri
AV i
n
V i +
V o
_
V o _
_
+
+
V _ n
V n _
Gam(ar 0) Op:amp s-anda#
+
AV i
Gam(ar 1) Op:amp idea! 8
Mode! op:amp 1ang idea! 0e#asa! un-u2 men1ede#hana2an ana!isis #ang2aian dan umumn1a diguna2an o!eh pa#a insin1u# un-u2 pe#2i#aan pe#hi-ungan o#de pe#-ama Mode! 1ang idea! mem0ua- -iga asumsi pen1ede#hanaan" !ain -a2 -e#hingga" A # ;)< Resis-ansi inpu- -a2 -e#hingga" Ri # ;.< Resis-ansi ou-pu- no!" Ro# $ %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%;3< Ap!i2asi2asi2an asumsi ini pada mode! op:amp s-anda# dan hasi!n1a ada pada mode! op:amp idea! 1ang di-un7u22an gam0a# ( Ka#ena Ri B
dan
pe#0edaan -egangan V p & V n B V i pada po#- inpu- -e#0a-as, ma2a ni!ai a#us inpuada!ah no! un-u2 op:amp idea!" in # i p # $ ;(< Ma2a -ida2 ada e$e2 pem0e0anan pada po#- inpu- da#i op:amp idea!" V i
V s
;6<
Se!ain i-u, 2a#ena Ro B &, ma2a -ida2 ada e$e2 pem0e0anan pada po#- uo-puda#i op:amp idea!" V o # A V i ;< A2hi#n1a, 2a#ena A B
dan V o ha#us -e#0a-as, ma2a"
V i # V p & V n # $
a-au V p # V n ;<
".0 2en$s'en$s %&'Am&
Op:amp
memi!i2i
0e#0agai
ma9am
7enis
dan
-ipen1a
0e#dasa#2an
#ang2aiann1a 5e#i2u- ini a2an di7e!as2an 0e0e#apa -ipe op:amp 1ang 0iasa diguna2an" #. Km&aratr +Rangka$an Pem(an/$ng,. 9
Me#upa2an sa!ah sa-u ap!i2asi 1ang meman$aa-2an pengua-an -e#0u2a ;open-loop gain<, pengua- ope#asiona! 1ang sanga- 0esa# Ada 7enis pengua- ope#asiona! 2husus 1ang memang di$ungsi2an sema-a:ma-a un-u2 penggunaan ini dan aga2 0e#0eda da#i pengua- ope#asiona! !ainn1a dan umumn1a dise0u- 7uga dengan 2ompa#a-o# Kompa#a-o# mem0anding2an dua -egangan !is-#i2 dan mengu0ah 2e!ua#ann1a un-u2 menun7u22an -egangan mana 1ang !e0ih -inggi"
Gam(ar 3" Kompa#a-o#
di mana V s ada!ah -egangan 9a-u da1a dan pengua- ope#asiona! 0e#ope#asi di an-a#a V s= dan V s < ". Penguat Pem(al$k + Inverting Amplifier ,
Rang2aian dasa# pengua- in*e#-ing ada!ah sepe#-i 1ang di-un7u22an pada gam0a# , dimana sin1a! masu2ann1a di0ua- me!a!ui inpu- in*e#-ing Sepe#-i naman1a, 0ah?a $ase 2e!ua#an da#i pengua- pem0a!i2 ini a2an se!a!u 0e#0a!i2an dengan inpu-n1a Pada #ang2aian ini, feedback nega-i$ di0angun me!a!ui #esis-o# R'
Gam(ar 4" Pengua- pem0a!i2
10
Gam0a# menun7u22an dasa# !ain #ang2aian op:amp 1ang 0e#guna 1ai-u pengua- pem0a!i2 Ha! ini mi#ip dengan #ang2aian non:pem0a!i2 han1a sa7a 7i2a pada pengua- pem0a!i2 sin1a! inpu- di-e#ap2an pada R( sedang2an pada pengua- non: pem0a!i2 di-e#ap2an pada ground Ma#i 2i-a am0i! hu0ungan an-a#a -egangan inpu- V in dan -egangan ou-pu- V out Pe#-ama, 2a#ena V n B V p dan V p dihu0ung2an 2e g#ond, V n B & Ka#ena a#us 1ang menga!i# 2e inpu pem0a!i2 idea! op:amp ada!ah no!, a#us 1ang menga!i# me!a!ui R( ha#us sama 0esa#n1a dan 0e#!a?anan a#ah dengan a#us 1ang menga!i# me!a!ui R' ;o!eh Hu2um Saa- Ki#9hho$$<" V in V n R%
V out V n R'
;%&<
Ka#ena V n B &, ma2a"
R V out ' V in ;%%< R% Dan ni!ai gain" !
R ' R%
;%'<
!ain da#i pengua- pem0a!i2 se!a!u nega-i$, -anda nega-i$ ini menun7u22an
0ah?a
2e!ua#an
ada!ah
pem0a!i2an
da#i
masu2an
on-ohn1a 7i2a R ' ada!ah %&&&& dan R % ada!ah %&&& , ma2a ni!ai gain ada!ah :%&&&& %&&&, 1ai-u :%& Impedansi #ang2aian pem0a!i2 dide$enisi2an se0agai impedansi inpuda#i sin1a! masu2an -e#hadap ground Ka#ena inpu- pem0a!i2 ;:< pada #ang2aian ini di2e-ahui ada!ah & ;virtual ground < ma2a impendasi #ang2aian ini -en-u sa7a ada!ah in B R % *. Penguat Nn'Pem(al$k + Non-Inverting Amplifier ,
Pengua- non: pem0a!i2 amp!i$ie# me#upa2an 2e0a!i2an da#i pengua pem0a!i2, dimana inpu- dimasu22an pada inpu- non: pem0a!i2 sehingga 11
po!a#i-as ou-pu- a2an sama dengan po!a#i-as inpu- -api memi!i2i pengua-an 1ang -e#gan-ung da#i 0esa#n1a R feedback dan Rinput P#insip u-ama #ang2aian pengua- non:pem0a!i2 ada!ah sepe#-i 1ang dipe#!iha-2an pada gam0a# 0e#i2u- ini Sepe#-i naman1a, pengua- ini memi!i2i masu2an 1ang di0ua- me!a!ui inpu- non:in*e#-ing Dengan demi2ian -egangan 2e!ua#an #ang2aian ini a2an sa-u $asa dengan -egangan inpu-n1a Un-u2 mengana!isa #ang2aian pengua- op:amp non:in*e#-ing, 9a#an1a sama sepe#-i mengana!isa #ang2aian in*e#-ing
Gam(ar 5" Pengua- non:pem0a!i2
Gam0a# menun7u22an #ang2aian op:amp dasa#, 1ai-u op:amp non: pem0a!i2 Te#mina! inpu- 1ang di-andai = ;V p< dise0u- inpu- non: pem0a!i2 dan -e#mina! inpu- dengan -anda : ;V n
12
7um!ah a!7a0a# da#i a#us 1ang menga!i# 2e node ada!ah no!< Ki-a 2emudian 0isa men9a#i V n"
R% V out V n R% R'
;%.<
Da#i pe#samaan , 2i-a dapa- V in B V p B V n, ma2a
R V out % ' V in ;%3< R
%
Pe#ha-i2an 0ah?a gain ;V out V in< se!a!u !e0ih 0esa# a-au sama dengan sa-u Ka#ena -egangan sin1a! masu2an -e#hu0ung !angsung dengan masu2an pada pengua- ope#asiona! ma2a impedansi masu2an 0e#ni!ai ) in
Da#i
da-ashee-, LM6.% di2e-ahui memi!i2i impedansi inpu- in B %& -o %&%' Ohm -. Penguat D$!!erent$al
Gam0a# %& menun7u22an #ang2aian pengua- di$e#ensia! Sesuai naman1a, 2on$igu#asi op:amp ini dapa- mempe#2ua- pe#0edaan da#i dua sin1a! inpu- Pengua- di$e#ensia! diguna2an un-u2 men9a#i se!isih da#i dua -egangan 1ang -e!ah di2a!i2an dengan 2ons-an-a -e#-en-u 1ang di-en-u2an R f
o!eh ni!ai #esis-ansi 1ai-u se0esa#
R%
un-u2 R( # R' dan R f # R g Pengua-
7enis ini 0e#0eda dengan di$e#ensia-o#
Gam(ar #6" Amp!i$ie# di$e#ensia! 13
Rumus 1ang diguna2an ada!ah se0agai 0e#i2u-" V out
R f R% R g
R
g R' R%
V '
R f R%
V % ;%(<
Sedang2an un-u2 R% B R' dan R$ B Rg ma2a gain di$e#ensia! ada!ah"
V out
;V '
V % <
R f R%
;%6<
Ji2a dua sin1a! inpu- sama, se9a#a idea! ou-pu- pas-i no! Un-u2 mengu2u# 2ua!i-as amp!i$ie#, is-i!ah Co**on +ode Re,ection Ratio ;MRR< dide$inisi2an MRR ada!ah #asio da#i -egangan ou-pu- 1ang sesuai dengan pe#0edaan da#i dua sin1a! masu2an dengan -egangan 2e!ua#an sesuai dengan @0agian umum@ da#i dua sin1a! Op:amp 1ang 0agus memi!i2i MRR 1ang -inggi 0. Penguat Penumlah + Summing Amplifier ,
Da!am 0e0e#apa ap!i2asi 1ang 0esa#, inpu- un-u2 pengua- pem0a!i2 !e0ih da#i sa-u -egangan 5en-u2 sede#hana da#i inpu- 1ang 0an1a2 di-un7u22an pada gam0a# %%
Gam(ar ##" Pengua- pen7um!ahan
14
Pengua- pen7um!ah men7um!ah2an 0e0e#apa -egangan masu2an, dengan pe#samaan se0agai 0e#i2u-" V V V V out R f ; % ' n < ;%< R% R' Rn Saa- R% B R' BB Rn , dan R$ sa!ing 0e0as ma2a" V out
R f R%
;V % V ' V n < ;%<
Saa- R% B R' BB Rn B R$ , ma2a" V out
;V %
V '
V n < ;'&<
Pe#!u dipe#ha-i2an 0ah?a 2e!ua#an ada!ah -e#0a!i2 dan impedansi masu2an da#i masu2an 2e:n ada!ah ) n B Rn ;di mana 4: ada!ah 4i#-ua! ground < 1. Penguat Integratr + Integrator Amplifier ,
Op:amp 0isa 7uga diguna2an un-u2 mem0ua- #ang2aian:#ang2aian dengan #espons $#e2uensi, misa!n1a #ang2aian penapis ; filter < Sa!ah sa-u 9on-ohn1a ada!ah #ang2aian in-eg#a-o# sepe#-i 1ang di-un7u22an pada gam0a# %' Rang2aian dasa# se0uah in-eg#a-o# ada!ah #ang2aian op:amp in*e#-ing, han1a sa7a #ang2aian umpan0a!i2n1a ; feedback < 0u2an #esis-o# me!ain2an mengguna2an 2apasi-o# Dengan menam0ah2an 2apasi-o# se9a#a pa#a!e! dengan umpan0a!i2 #esis-o# R' da!am pengua- pem0a!i2 sepe#-i 1ang di-un7u22an pada gam0a# %', op:amp dapa- diguna2an un-u2 me!a2u2an in-eg#asi Pengua- ini mengin-eg#asi2an -egangan masu2an -e#hadap ?a2-u, dengan pe#samaan"
V out
%
V dt V R C in
*ula
;'%<
%
di mana t ada!ah ?a2-u dan V *ula ada!ah -egangan 2e!ua#an pada t#$
15
Dengan demi2ian, inpu- ge!om0ang pe#segi a2an men1e0a02an ge!om0ang ou-pu- segi-iga Namun, da!am #ang2aian 1ang se0ena#n1a ; R'
< ada
0e0e#apa 2e#usa2an da!am 2eadaan sis-em pada -ing2a- p#opo#siona! 2eadaan i-u sendi#i Ha! ini men1e0a02an pe!u#uhan e2sponensia! dengan ?a2-u 2ons-an B R'C
Gam(ar #"" Pengua- in-eg#a-o#
Se0uah in-eg#a-o# dapa- 7uga dipandang se0agai -apis pe!e?a-:-inggi dan dapa- diguna2an un-u2 #ang2aian -apis a2-i$ 3. D$!!erent$atr
Dengan menam0ah2an 2apasi-o# se9a#a se#i dengan #esis-o# inpu- R( da!am se0uah pengua- pem0a!i2, op:amp dapa- diguna2an un-u2 me!a2u2an di$e#ensiasi Di$e#ensia-o# idea! ; R( B &< -ida2 memi!i2i memo#i dan me!a2u2an pe#hi-ungan V out R ' C
dV in dt
;''<
di mana V in dan V out ada!ah $ungsi da#i ?a2-u Jadi masu2an ge!om0ang segi-iga a2an men1e0a02an ou-pu- ge!om0ang pe#segi Namun, si#2ui- 1ang se0ena#n1a ; R( &< a2an memi!i2i 0e0e#apa
16
memo#i da#i 2eadaan sis-em ;sepe#-i 2ehi!angan in-eg#a-o#< dengan pe!u#uhan e2sponensia! da#i ?a2-u 2ons-an B R(C
Gam(ar #*" Pengua- di$e#ensia-o#
Pada dasa#n1a di$e#ensia-o# dapa- 7uga di0angun da#i in-eg#a-o# dengan 9a#a menggan-i 2apasi-o# dengan indu2-o#, namun -ida2 di!a2u2an 2a#ena ha#ga indu2-o# 1ang maha! dan 0en-u2n1a 1ang 0esa#Di$e#ensia-o# dapa 7uga di!iha- se0agai -apis pe!e?a-:#endah dan dapa- diguna2an se0agai -apis a2-i$ ".1 Karakter$st$k %&'Am&
Pengua- ope#asiona! mode#n ada!ah se0uah 2eadaan so!id, memi!i2i gain -inggi, pengua- -egangan D Rang2aian umpan 0a!i2 p#a2-is 0e2e#7a 0e#dasa#2an pada #ang2aian 1ang di-u#un2an da!am 0agian se0e!umn1a mengguna2an mode! op:amp idea! Menggan-i 1ang se0ena#n1a, un-u2 pengua- ope#asiona! 1ang idea! a2an menghasi!2an 0e0e#apa *a#iasi 1ang dapa- dip#edi2si da#i ope#asi idea! 1ang sedi2i- dia0ai2an di 0an1a2 ap!i2asi Da!am 2asus pengua- ope#asiona! idea!, si#2ui- ope#asi dipandang 0e#gan-ung sepenuhn1a pada umpan 0a!i2 1ang diguna2an Ha! ini dimung2in2an un-u2 mengguna2an !oop amp!i$ie# n1a-a ope#asiona! -e#0u2a, -e-api 2on-#o! dan s-a0i!i-as masa!ah 1ang dihadapi 2a#ena gain !oop -e#0u2a -inggi ;%&&&&& 0iasan1a di D< Random noise da#i #ang2aian inpu- dan 17
2e0isingan 1ang dihasi!2an da!am pengua- ope#asiona! i-u sendi#i di-am0ah *a#iasi 2a#a2-e#is-i2 pengua- a2i0a- pe#u0ahan suhu a-au penuaan 2omponen semua di2a!i2an dengan gain !oop -e#0u2a Sedi2i- *a#iasi da!am unidip#odu2si men7adi n1a-a 2a#ena e$e2 ini, ma2a spesi$i2asi !oo0 -e#0u2a 2adang:2adang di0e#i2an ni!ai 2onse#*a-i$ @0iasa@ Ka#ena se-iap #ang2aian !oop -e#-u-up pada dasa#n1a ada!ah memi!i2i 2asus 1ang 2husus, pe#!u un-u2 memahami 2a#a2-e#is-i2 0ai2 !oop -e#0u2a dan !oop -e#-u-up se0e!um memu!ai un-u2 mendesain si#2ui- mengguna2an pengua- ope#asiona! Se-iap pe#n1a-aan 1ang ha#us di0ua- -en-ang #ang2aian pengua- ope#asiona! ha#us memenuhi s1a#a- o!eh in$o#masi @!oop -e#0u2a@ a-au @!oop -e#-u-up@ dan 2a#a2-e# umpan 0a!i2 ha#us di-en-u2an un-u2 in$o#masi @ !oop -e#-u-up @ Adapun sim0o! op:amp"
Gam(ar #-" Sim0o! op:amp
Un-u2 2a#a2-e#is-i2 idea! op:amp sendi#i ada!ah" Ta(el #" Ka#a2-e#is-i2 idea! op:amp
Ka#a2-e#is-i2 Op:Amp !ain 1ang -inggi
Tipi2a! & d5
and.idth 1ang !e0a# Impedansi inpu- 1ang
%%& d5 . MH+ ' %& M
0esa# Impedansi ou-pu- 1ang
ohm '& %&&
18
2e9i! S-a0i! Konsumsi
ohm da1a
1ang
#endah /oise 1ang #endah Te-api pada p#a2-e2n1a , ada 0e0e#apa 2a#a2-e#is-i2 op:amp an-a#a !ain" % A#us 0ias inpu- ;input bias current < Pada p#a2-e2n1a a2an ada a!i#an a#us 1ang menga!i# 2e da!am 2edua inpu- op:amp A#us ini ada!ah a#us 0ias mundu# -#ansis-o# A#us 0ias inpu- dide$inisi2an se0agai" I bias
I
%
I '
'
' A#us o$$se- inpu- ;input offset current < A#us o$$se- inpu- me#upa2an pe#0edaan a#us 0ias inpu- da#i 2edua -e#mina! inpu- I os
I %
I '
) Tegangan o$$se- inpu- ; input offset voltage< 5i!a 4% dan 4' 0e#ada pada -egangan 1ang sama, -egangan ou-pu- idea!n1a ha#us no!, 2a#ena 4 & B Ad ;4' 4< Te-api pada p#a2-e2n1a a2an ada -egangan pada ou-pu- Tegangan o$$se- inpu- dide$inisi2an se0agai pe#0edaan -egangan 1ang ha#us disupp!a12an pada 2edua -e#mina! inpu- aga# -egangan ou-pu- sama dengan no! . Differensial voltage gain ;Ad< Me#upa2an gain 0i!a pe#0edaan sin1a! -egangan inpu- disupp!a12an pada 2edua -e#mina! inpu- 3 Co**on *ode voltage gain ;A9< Me#upa2an gain 0i!a sua-u sin1a! inpu1ang sama disupp!a12an pada 2edua -e#mi na! inpu- opamp ( Co**on *ode re,ection ratio ;MRR< Me#upa2an pe#0andingan an-a#a Ad dan A9 da!am sa-uan d5 C+RR # Ad 0 Ac%
19
6 Suppl voltage re,ection ratio ;S4RR< S4RR B Pe#u0ahan
da!am
-egangan sup!ai Pe#u0ahan da!am -egangan o$$se- inpu Sle.
rate
Me#upa2an
u2u#an
?a2-u
1ang
di0u-uh2an
un-u2
mensa2!a#2an ou-pu- da#i minimum -egangan nega-i$ 2e ma2simum -egangan posi-i$ SR # 1V 0 12% Full po.er band.idth ;$ /P5< $ /P5 me#upa2an $#e2?ensi -e#0esa# da#i -egangan sinus penuh 1ang dapa- diou-pu-2an op:amp -anpa -e#7adin1a e$e2 s!e? #a-e Ji2a ou-pu-, 4& B 4om sin ;'Q$-<, ma2a g#adien1a"
dV & ' fV o* 9os ' ft dt G#adien a2an maCimum 0i!a 9os ;'Q$-< B % Ma2a" dV & dt
' fV o*
, dimana $ ada!ah $ /P5
Jadi SR B 'Q $ /P5 4om Dan $ /P5 B SR ;'Q 4om< %& Respon $#e2uensi" Ka#a2-e#is-i2 umum #espon $#e2uensi open !oop gain da#i op:amp ada!ah sepe#-i 0e#i2u- ; da!am s2a!a !oga#i-ma<"
Gam(ar #0" Respon $#e2uensi
20
III. PENUTUP *.# KESIMPULAN
3perational A*plifier a-au op:amp me#upa2an sa!ah sa-u 2omponen ana!og 1ang popu!a# diguna2an da!am 0e#0agai ap!i2asi #ang2aian e!e2-#oni2a Ap!i2asi op:amp 1ang pa!ing se#ing di0ua- an-a#a !ain ada!ah #ang2aian in*e#-e#, non:in*e#-e#, in-eg#a-o# dan di$$e#ensia-o# Semua pem0ahasan dia-as ada!ah #umusan un-u2 pengua-an op:amp idea! Pada p#a2-e2n1a ada 0e0e#apa ha! 1ang mes-i dipe#ha-i2an dan di-am0ah2an pada #ang2aian opamp An-a#a !ain, -egangan o$$se- ;offset voltage<, a#us 0ias ;bias current < , a#us o$$se- ;offset current < dan !ain se0a gain1a Umumn1a 2e-ida2:idea!an op:amp dan 0agaimana 9a#a menga-asin1a di-e#ang2an pada da-ashee- opamp dan ha! ini spesi$i2 un-u2 masing:masing pa0#i2an Semua 2on$igu#asi op:amp 1ang -e!ah di0ahas memi!i2i sa-u 2esamaan, 1ai-u -e#dapa- 7a!u# da#i ou-pu- op:amp 2em0a!i 2e inpu- pem0a!i2n1a Ke-i2a ou-pu- -ida2 di0a-asi 2e sup!ai -egangan, $eed0a92 nega-i$ memas-i2an 0ah?a ope#asi op:amp -e#7adi pada dae#ah !inie# ;se0agai !a?an da#i dae#ah sa-u#asi, dimana -egangan ou-pu- @di7enuh2an@ di sa!ah sa-u -egangan sup!ai< Amp!i$i2asi, pen7um!ahan pengu#angan, dan in-eg#asi di$e#ensiasi, semua ada!ah ope#asi !inie# Se0agai 9a-a-an 0ah?a 2eduan1a ;sin1a! A dan o$$seD< -e#masu2 dida!am ope#asi ini, 2e9ua!i 2i-a menam0ah2an 2apasi-o# se9a#a se#i dengan sin1a! inpu- ;s< un-u2 mem0!o2i# 2omponen D
21
