Bagaimana cara kerja pengubah operasional (O- Pamp)

Bagaimana Cara Kerja Amplifier Operasional?

Amplifier operasional (Op-Amp) adalah komponen elektronik yang sangat terintegrasi dan banyak digunakan dalam rangkaian untuk penguatan sinyal, penyaringan, integrasi, diferensiasi, dan banyak aplikasi lainnya. Fungsi utamanya adalah untuk memperkuat perbedaan tegangan antara dua terminal inputnya. Berikut penjelasan tentang cara kerja amplifier operasional dan konsep-konsep kunci:

1. Struktur Dasar

• Amplifier operasional biasanya memiliki lima pin:

• Input Non-Inverting (V+): Terminal input positif.

• Input Inverting (V−): Terminal input negatif.

• Output (Vout): Sinyal output yang diperkuat.

• Sumber Positif (Vcc): Tegangan sumber positif.

• Sumber Negatif (Vee): Tegangan sumber negatif.

2. Prinsip Kerja

Asumsi untuk Amplifier Operasional Ideal

• Gain Tak Terhingga: Secara ideal, gain A dari op-amp adalah tak terhingga.

• Impedansi Input Tak Terhingga: Impedansi input Rin adalah tak terhingga, artinya arus input hampir nol.

• Impedansi Output Nol: Impedansi output Rout adalah nol, artinya arus output dapat sebesar-besarnya tanpa mempengaruhi tegangan output.

• Bandwidth Tak Terhingga: Secara ideal, op-amp dapat beroperasi pada semua frekuensi tanpa batasan apapun.

Karakteristik Amplifier Operasional Nyata

• Gain Terbatas: Dalam praktek, gain A dari op-amp adalah terbatas, biasanya berkisar dari sepuluh pangkat lima hingga sepuluh pangkat enam.

• Impedansi Input Terbatas: Impedansi input sebenarnya tidak tak terhingga tetapi sangat tinggi (tingkat megohm).

• Impedansi Output Tidak Nol: Impedansi output sebenarnya tidak nol tetapi sangat rendah.

• Bandwidth Terbatas: Bandwidth sebenarnya dari op-amp terbatas, biasanya berkisar dari ratusan kilohertz hingga megahertz.

3. Modus Operasi Dasar

Konfigurasi Open-Loop

Gain Open-Loop: Dalam konfigurasi open-loop, gain A dari op-amp secara langsung memperkuat tegangan input differensial

Jenuh: Karena gain A yang tinggi, bahkan perbedaan tegangan input yang kecil dapat menyebabkan tegangan output mencapai batas tegangan sumber (yaitu Vcc atau Vee).

Konfigurasi Closed-Loop

Umpan Balik Negatif: Dengan memperkenalkan umpan balik negatif, gain dari op-amp dapat dikontrol untuk beroperasi dalam rentang yang wajar.

Rangkaian Umpan Balik Negatif: Rangkaian umpan balik negatif umum termasuk amplifier inverting, amplifier non-inverting, dan amplifier diferensial.

Virtual Short dan Virtual Open: Dalam rangkaian umpan balik negatif, tegangan di kedua terminal input op-amp hampir sama (virtual short), dan arus input hampir nol (virtual open).

4. Rangkaian Aplikasi Umum

Amplifier Inverting

Struktur Rangkaian: Sinyal input diberikan melalui resistor R1 ke input inverting V −, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan output Vout ke input inverting V-.

Struktur Rangkaian: Sinyal input diberikan melalui resistor R1 ke input inverting V −, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan output Vout ke input inverting V-.

Vout ke input inverting V-.

Amplifier Non-Inverting

Struktur Rangkaian: Sinyal input diberikan melalui resistor R1 ke input non-inverting V +, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan output Vout ke input inverting V−.

Amplifier Diferensial

Struktur Rangkaian: Dua sinyal input diterapkan ke input non-inverting V+ dan input inverting V−, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan output V out ke input inverting V−.

5. Ringkasan

Amplifier operasional bekerja dengan memperkuat perbedaan tegangan antara dua terminal inputnya, dengan fungsi inti yang bergantung pada gain tinggi dan mekanisme umpan balik negatif. Dengan menggunakan berbagai konfigurasi rangkaian, op-amp dapat melakukan berbagai fungsi seperti penguatan, penyaringan, integrasi, dan diferensiasi. Memahami prinsip kerja dan rangkaian aplikasi umum op-amp penting untuk mendesain dan mendiagnosis berbagai sistem elektronik.