Bagaimana cara kerja pengampli oparasi (O- Pamp)

Bagaimana Cara Kerja Pengamplifier Operasi?

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

1. Struktur Dasar

• Pengamplifier operasi biasanya memiliki lima pin:

• Masukan Tidak Inversi (V+): Terminal masukan positif.

• Masukan Inversi (V−): Terminal masukan negatif.

• Keluaran (Vout): Sinyal keluaran yang diperkuat.

• Sumber Positif (Vcc): Tegangan sumber daya positif.

• Sumber Negatif (Vee): Tegangan sumber daya negatif.

2. Prinsip Kerja

Asumsi untuk Pengamplifier Operasi Ideal

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

• Impedansi Masukan Tak Terhingga: Impedansi masukan Rin adalah tak terhingga, artinya arus masukan hampir nol.

• Impedansi Keluaran Nol: Impedansi keluaran Rout adalah nol, artinya arus keluaran dapat sebesar-besar tanpa mempengaruhi tegangan keluaran.

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

Karakteristik Pengamplifier Operasi Nyata

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

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

• Impedansi Keluaran Bukan Nol: Impedansi keluaran sebenarnya bukan nol tetapi sangat rendah.

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

3. Modus Operasi Dasar

Konfigurasi Tanpa Umpan Balik

Gain Tanpa Umpan Balik: Dalam konfigurasi tanpa umpan balik, gain A dari op-amp secara langsung memperkuat tegangan masukan diferensial.

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

Konfigurasi Dengan Umpan Balik

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 pengamplifier invers, pengamplifier non-invers, dan pengamplifier diferensial.

Singkat Virtual dan Terbuka Virtual: Dalam rangkaian umpan balik negatif, tegangan di kedua terminal masukan op-amp hampir sama (singkat virtual), dan arus masukan hampir nol (terbuka virtual).

4. Rangkaian Aplikasi Umum

Pengamplifier Invers

Struktur Rangkaian: Sinyal masukan dialirkan melalui resistor R1 ke masukan invers V−, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan keluaran Vout ke masukan invers V-.

Vout ke masukan invers V-.

Pengamplifier Non-Invers

Struktur Rangkaian: Sinyal masukan dialirkan melalui resistor R1 ke masukan tidak invers V +, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan keluaran Vout ke masukan invers V−.

Pengamplifier Diferensial

Struktur Rangkaian: Dua sinyal masukan diterapkan ke masukan tidak invers V+ dan masukan invers V−, dan resistor umpan balik Rf menghubungkan keluaran V out ke masukan invers V−.

5. Ringkasan

Pengamplifier operasi bekerja dengan memperkuat perbedaan tegangan antara dua terminal masukannya, dengan fungsionalitas inti 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 merancang dan mendiagnosis berbagai sistem elektronik.