14.4 PRACTICAL OP-AMP CIRCUITS
DAFTAR ISI
1. Tujuan
3. Dasar Teori
1. Tujuan
1. Mengetahui karakteristik dan prinsip kerja dari rangkaian Practical Op-Amp Circuits
2. Membuat simulasi rangkaian di software
2. Komponen
Op-amp dapat dihubungkan dalam sejumlah besar sirkuit untuk menyediakan berbagai macam karakteristik operasi. Pada bagian ini, kita akan membahas beberapa koneksi sirkuit yang paling umum digunakan
3. Dasar Teori
Inverting Amplifier
Rangkaian constant-gain amplifier yang paling banyak digunakan adalah inverting amplifier(amplifier pembalik), seperti ditunjukkan pada Gambar 14.15. Outputnya diperoleh dengan mengalikan input dengan gain tetap atau konstan, yang ditetapkan oleh resistor input (R1) dan resistor umpan balik (Rf) - keluaran ini juga dibalik dari input. Menggunakan persamaan (14.8) kita bisa menulis
 |
| Rangkaian Inverting Amplifier |
Jika rangkaian Gambar 14.15 memiliki R1 = 100 kΩ dan Rf = 500 kΩ, berapa tegangan outputnya untuk nilai input V1= 2 V?
Penyelesaian
Pers (14.8):
Noninverting Amplifier
Sambungan pada Gambar 14.16a menunjukkan rangkaian op-amp yang bekerja sebagai noninverting penguat atau multiplier gain konstan. Perlu dicatat bahwa penguat pembalik Koneksi lebih banyak digunakan karena memiliki kestabilan frekuensi yang lebih baik (dibahas kemudian). Untuk menentukan gain tegangan rangkaian, kita bisa menggunakan representasi ekuivalenditunjukkan pada Gambar 14.16b. Perhatikan bahwa tegangan di R1 adalah V1 sejak Vi ≈ 0 V. Ini harus sama dengan tegangan keluaran, melalui pembagi tegangan R1 dan Rf bahwa
Yang menghasilkan nilai (Pers. 14.9)
(14.9)
Contoh Soal:
Hitung tegangan output dari noninverting amplifier (seperti pada Gambar 14.16) untuk nilai dari V1 = 2 V, Rf = 500 kΩ, dan R1= 100 kΩ.
Penyelesaian
(Pers 14.9):
dan outputnya adalah polaritas dan besaran yang sama dengan inputnya. Sirkuit ini beroperasi seperti rangkaian emitor atau sumber-pengikut kecuali bahwa gain itu benar-benar kesatuan.
Vo = tegangan output (volt)
Rf = hambatan feedback(Ω)
V1,V2,V3 = tegangan sumber(volt)
R1,R2,R3 = hambatan input(Ω)
Penyelesaian
(Pers 14.9):
Unity Follower
Rangkaian pengikut-pengikut, seperti ditunjukkan pada Gambar 14.17a, memberikan keuntungan kesatuan (1) tanpa pembalikan polaritas atau fasa. Dari sirkuit ekuivalen (lihat Gambar 14.17b) jelas bahwa
(14.10)
Summing Amplifier
Jenis summing amplifier adalah jenis circuit yang paling sering digunakan. Jika pada inverting amplifier kita hanya menggunakan satu input namun kali ini kita menggunakan tiga input. Dengan masukan tiga input maka kita juga menggunakan 3 sumber tegangan. Nilai tengangan output dipengaruhi oleh besar hambatan feedback, besar sumber tagangan dan besar hambatan masing-masing input. Persamaan ekivalennya adalah :
(14.11)
Vo = tegangan output (volt)
Rf = hambatan feedback(Ω)
V1,V2,V3 = tegangan sumber(volt)
R1,R2,R3 = hambatan input(Ω)
Hitunglah tegangan output pada op-amp summing amplifier berikut jika tegangan dan hambatan diketahui. Gunakan Rf = 1MΩ.
(A) V1= +1V, V2 = +2V, V3 = +3V, R1 = 500 KΩ, R2 = 1 MΩ, R3= 1 MΩ
(B) V1= -2V, V2 = +3V, V3 = +1V, R1 = 200 KΩ, R2 = 500 KΩ, R3= 1 MΩ
Penyelesaian
A. V0= - [ (+3)] = -[ 2(1V) + 1(2V) + 1(3V)] = -7 V
B. V0= - [ (+3)+ (+1)] = - [5(-2 V)+2(3 V) +1(1 V)]= +3 V
Integrator
Sejauh ini kita menggukan komponen feedback adalah resistor. Namun jika komponen feedbacknya adalah kapasitor makab ini disebut integrator. Sirkuit setara tanah virtual menunjukkan bahwa ekspresi untuk tegangan antara input dan output dapat diturunkan dalam bentuk arus I, dari input ke output. Ingat bahwa ground berarti kita dapat mempertimbangkan voltase di persimpangan R dan XC menjadi ground (karena Vi ≈ 0 V) tapi tidak ada arus yang masuk ke ground pada titik itu. Impedansi kapasitif dapat dinyatakan sebagai berikut :
Dimana s adalah
(14.12)
Dari persamaan diatas, kita dapat menuliskan :
(14.13)
Dari persamaan 14.13 dilihatkan bahwa output adalah integral input. Kemampuan untuk mengintegrasikan sinyal yang diberikan menyediakan komputer analog dengan kemampuan untuk memecahkan persamaan diferensial dan oleh karena itu memberikan kemampuan untuk menyelesaikan secara elektrik analog dari operasi sistem fisik.
Operasi integrasi adalah salah satu penjumlahan, menjumlahkan daerah di bawah bentuk gelombang atau kurva selama periode waktu tertentu. Jika tegangan tetap diterapkan sebagai masukan ke rangkaian integrator, Pers. (14.13) menunjukkan bahwa tegangan output selama periode waktu tertentu, memberikan tegangan jalan. Persamaan (14.13) dapat dipahami untuk menunjukkan bahwa jalan tegangan keluaran (untuk tegangan masukan tetap) berlawanan dengan polaritas pada tegangan masukan dan dikalikan dengan faktor 1 / RC. Sementara rangkaian Gambar 14.19 dapat beroperasi pada beragam jenis sinyal masukan, contoh berikut hanya akan menggunakan voltase masukan tetap, yang menghasilkan ramp output voltage.
Sebagai contoh, jika tegangan input, V1 = 1 V, ke sirkuit integrator pada Gambar 14.20a. Faktor skala 1 / RC adalah :
Sehingga outputnya adalah tegangan ramp negatif seperti ditunjukkan pada Gambar 14.20b. Jika faktor skala diubah dengan membuat R=100 kΩ, maka
Lalu jika menganti nilai hambatannya menjadi R=100 KΩ, maka ramp output voltage semakin curam pada gambar (14.20.c)
(a)
Contoh integrator summing seperti yang digunakan pada komputer analog diberikan pada Gambar 14.21. Rangkaian sebenarnya ditunjukkan dengan resistor masukan dan kapasitor umpan balik(feedback capasitor) , sedangkan representasi komputer analog hanya mengindikasikan faktor skala untuk setiap masukan.
Rangkaian Diferensiator (Diferensiator circuit) yang ditunjukkan pada Gambar 14.22. Meskipun tidak terlalu sering digunakan seperti bentuk rangkaian yang tercakup di atas, pembeda memang memberikan operasi yang berguna, hubungan yang dihasilkan untuk rangkaian ini adalah :
(14.15)
Dimana besarnya faktor adalah -RC
4. Prinsip Kerja
Istilah penguat operasional (operational amplifier) mulai dipakai dalam lapangan komputer analog, yaitu untuk mengerjakan operasi hitungan. Namun, dewasa ini, berkat kemajuan teknologi, operational amplifier (penguat operasional) ini sudah diterapkan, misalnya sebagai penguat, integrator, diferensiator, pejumlah, dan phase inverter.
Dalam rangkaian penguat, sifat-sifat rangkaian tersebut ditentukan oleh feedback di luar penguat sehingga setiap penguat (amplifier) yang ditentukan oleh feedback itu dinamakan penguat operasional.
Penguat operasional biasanya disebut op-amp, yaitu kependekan dari operational, amplifier, dan kini dalam bentuk IC (integrated Circuit) yang didalamnya terdiri atas beberapa penguat diferensial.
Simbol penguat operasional ini adalah seperti gambar dibawah ini.
Pada gambar diatas, inputnya hanya satu, tetapi kenyataannya kadang-kadang input itu lebih dari satu seperti gambar dibawah ini.
 |
| Simbol op-amp dengan Input V1 dan V2 |
Dari gambar tersebut, sinyal output selalu berlawanan fase dengan sinyal input yang diberikan pada inverting dan sefase terhadap sinyal pada non inverting. Akan tetapi, jika dilihat secara simetris input diberikan, maka outputnya sebanding dengan selisih antara kedua input. Oleh karena itu, rumus untuk tegangan ouptnya adalah seperti persamaan di bawah ini.
V0 = A (V1 - V2)
dimana:
V0 = sinyal output (tegangan feedback)
A = Penguatan op-amp tanpa feedback
V1 dan V2 adalah sinyal input (tegangan input)
Adapun gambar untuk persamaan di atas adalah seperti berikut
5. Gambar
6.Video
7. Link Download
Video <Disini>
Tidak ada komentar:
Posting Komentar