bab 2 sislek

22
BAB II OPERATIONAL AMPLIFIER (OP-AMP) PENDAHULUAN 1. Tujuan Instruksional Khusus. Setelah mempelajari pokok bahasan ini, Karbol diharapkan dapat : a. Menjelaskan pengertian penguat operasional (op-amp). b. Menjelaskan fungsi op-amp. c. Menjelaskan karakteristik op-amp. d. Menjelaskan parameter op-amp. 2. Pengantar. Penguat operasional atau op-amp merupakan rangkaian elektronika yang dirancang dan dikemas secara khusus sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikitnya dapat dipakai untuk berbagai keperluan. Dengan berkembangnya teknologi semi konduktor untuk rangkaian terpadu (IC), maka op-amp tidak lagi dibentuk dari komponen-komponen diskrit melainkan sudah dikemas dalam satu serpih (chip) yang jauh lebih praktis. TEORI DASAR OP-AMP 3. Op-amp adalah piranti solid state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik DC maupun AC. Op-amp yang khas terdiri dari tiga rangkaian dasar, yaitu penguat differensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan penguatan tinggi dan penguat keluaran impedansi rendah (umumnya pengikut emiter push pull). Dengan demikian, karakteristik op-amp yang terpenting adalah :

Upload: ariefhadiyanto

Post on 30-Nov-2015

48 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

SISTEM ELEKTRONIKA

TRANSCRIPT

Page 1: BAB 2 Sislek

BAB II

OPERATIONAL AMPLIFIER (OP-AMP)

PENDAHULUAN

1. Tujuan Instruksional Khusus. Setelah mempelajari pokok bahasan ini, Karbol diharapkan dapat :

a. Menjelaskan pengertian penguat operasional (op-amp).

b. Menjelaskan fungsi op-amp.

c. Menjelaskan karakteristik op-amp.

d. Menjelaskan parameter op-amp.

2. Pengantar. Penguat operasional atau op-amp merupakan rangkaian elektronika yang dirancang dan dikemas secara khusus sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikitnya dapat dipakai untuk berbagai keperluan. Dengan berkembangnya teknologi semi konduktor untuk rangkaian terpadu (IC), maka op-amp tidak lagi dibentuk dari komponen-komponen diskrit melainkan sudah dikemas dalam satu serpih (chip) yang jauh lebih praktis.

TEORI DASAR OP-AMP

3. Op-amp adalah piranti solid state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik DC maupun AC. Op-amp yang khas terdiri dari tiga rangkaian dasar, yaitu penguat differensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan penguatan tinggi dan penguat keluaran impedansi rendah (umumnya pengikut emiter push pull).

Dengan demikian, karakteristik op-amp yang terpenting adalah :

a. Impedansi masukan sangat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan.

b. Penguatan lup terbuka sangat tinggi.

c. Impedansi keluaran sangat rendah, sehingga keluaran penguat tidaak terpengaruh oleh pembebanan.

Page 2: BAB 2 Sislek

Gambar 2-1. Diagram Blok Op-amp

Gambar 2-2. Simbol Skematis Op-amp

Gambar 2-2 memperlihatkan simbol op-amp standar yang berupa segitiga. Terminal-terminal masukan berada pada bagian alas segitiga, dan terminal keluarannya pada bagian puncaknya. Masukan membalik (inverting input) dinyatakan dengan tanda minus (-), dimana tegangan DC atau AC akan digeser fasanya 180o pada keluaran. Masukan tak membalik (non inverting) dinyatakan dengan tanda plus (+) dan tegangan DC atau AC yang dimasukkan akan sefasa dengan keluaran. Pada umumnya, op-amp memerlukan catu positif dan negatif, sehingga tegangan keluarannyaa dapat berayun positif atau negatif terhadap bumi (ground).

15

keluaran

+ V

Penguat diferensialImpedensi masukantinggi

Penguat diferensialPenguatan tinggi

Penguat keluaran Impedensi rendah

Masukanmembalik

MasukanTak membalik

+

--_-_

- V

Terminal keluaran

XXX

Tipe op amp atau nomor produk

Terminal catu tegangan negatif tidak seslalu diperlihatkan

+V

Terminal catu tegangan, tidak selalu diperlihatkan

-V

Kaki-kaki lainnya untuk kompensasi frequensi atau pengaturan no, tidak selalu diperlihatkan

Masukan membalik (ditunjukkan dengan tanda minus ( - ) )

Masukan tak membalik (ditunjukkan dengan tanda minus ( + ) )

-

+

50

25

75 K

Keluaran

Penguat Diferensial

Penguat Tegangan Penguatan tinggi

Penguat keluaran impedansi rendah

Masukan membalik

Q

Q

Q QQ

QQ

Q Q

Q

QQ

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Page 3: BAB 2 Sislek

Gambar 2-3. Skematik Op-amp

4. Gambar 2-3 memperlihatkan diagram skematis IC Op-amp 741 yang populer, sedang untuk op-amp lainnya tak jauh berbeda. Kapasitor kopling tidak dipakai di sini, sehingga rangkaian dapat memperkuat sinyal DC sebagaimana AC. Op-amp pada dasarnya terdiri atas tiga tahapan, yaitu penguat diferensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan berpenguatan tinggi dengan penggeser level (sehingga keluaran dapat berayun positif atau negatif), dan penguat keluaran impedansi rendah. Transistor Q1 dan Q2 adalah masukan-masukan diferensial. Transistor Q16 adalah kemudi Darlington berpenguatan tinggi. Tahapan keluaran adalah simetri komplementer menggunakan transistor Q14 dan Q20. Transistor pembatas arus Q15 digunakan sebagai pelindung hubung singkat keluaran. Komponen-komponen lainnya digunakan untuk memberikan prategangan dan penguatan. Sebuah potensiometer luar dapat digunakan pada pin 1 dan pin 5 (off set nol), dan bagian wipernya dihubungkan pada pin 4 (-Vcc) untuk penguatan nol.

FUNGSI OP-AMP

5. Penguatan op-amp secara ideal adalah tak terhingga, tetapi kenyataannya penguatan tersebut kurang mencapai 200.000 dalam modus lup terbuka. Dalam keadaan ini penguatan tegangan (Av) mencapai nilai maksimum, seperti terlihat pada gambar 2-4a.

16

Page 4: BAB 2 Sislek

Gambar 2-4. Penguatan Op-amp

Dalam rangkaian praktis, adanya perbedaan tegangan sedikit saja pada masukan-masukannya akan mengakibatkan tegangan keluaran berayun menuju level maksimum. Tegangan maksimum keluaran kurang lebih 90 % tegangan catu, dan dalam hal ini keluaran dikatakan berada dalam keadaan saturasi/jenuh, +Vsat atau –Vsat . Modus lup terbuka amat tidak stabil, keluaran akan V untuk selisih masukan V, tetapi bila ada sedikit perbedaan tegangan pada masukan-masukannya, maka keluaran akan berada pada salah satu tegangan saturasi. Modus lup terbuka terutama diterapkan pada rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian detektor level tegangan.

6. Gambar 2-4b memperlihatkan modus lup tertutup. Komponen-komponen luar digunakan untuk memberikan umpan balik keluaran pada masukan membaliknya. Umpan balik negatif ini akan menstabilkan rangkaian pada umumnya (sistem) dan menurunkan derau (noise). Penguatan tegangan (Av) lup tertutup lebih kecil dari pada penguatan maksimum dalam modus lup terbuka. Dengan menambahkan sebuah resistor Rin pada masukan membalik, seperti pada gambar 8.4c, penguatan op-amp dapat diatur pada nilai tertentu. Perbandingan resistansi R f terhadap Rin

menentukan tingkat penguatan tegangan rangkaian, yaitu:

Tanda minus (-) menunjukkan adanya pembalikan fasa pada rangkaian. Gambar 2-4d memperlihatkan hubungan langsung dari keluaran ke masukan dalam konfigurasi tak membalik, sehingga tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan dan penguatan tegangan Av = +1.

17

(c)(d)

Masukan 1

Keluaran-

+

Av = 19 V

RF

Masukan 1 R

-

+

(a)

Av = Maks

Masukan 2Keluaran

-

+

Masukan 1

(b)

RF

Masukan 1

Keluaran-

+

Av < Maks

Keluaran1RFRAv

Page 5: BAB 2 Sislek

7. Salah satu fungsi yang penting dalam op-amp adalah hubungan polaritas masukan terhadap keluarannya. Bila masukan membalik lebih positif dibanding masukan tak membalik, maka keluaran akan negatif. Dan sebaliknya, jika masukan membalik lebih negatif dari pada masukan tak membalik, maka keluaran akan positif.

Gambar 2-5. Hubungan Kutub Masukan dan Keluaran

KARAKTERISTIK OP-AMP

8. Impedansi Masukan. Idealnya impedansi masukan op-amp adalah tak terhingga, namun pada kenyataannya hanya mencapai 1 M atau lebih. Ada beberapa op-amp khusus yang memiliki impedansi masukan 100 M. Makin tinggi impedansi masukan, maka makin baik penampilam op-amp tersebut.

9. Impedansi Keluaran. Idealnya, impedansi keluaran op-amp adalah nol, namun pada kenyataannya nila impedansi keluaran ini berbeda-beda untuk setiap op-amp. Impedansi keluaran besarnya bervariasi antara 25 sampai ribuan ohm. Secara praktis, impedansi keluaran dapat dianggap nol, sehingga op-amp akan berfungsi sebagai sumber tegangan yang mampu memberikan arus dengan berbagai macam beban. Dengan impedansi masukan yang tinggi dan impedansi keluaran yang rendah op-amp akan berperan sebagai piranti penyesuai impedansi.

10. Arus Bias Masuk. Karena impedansi masukan secara teoritis besarnya tak terhingga, maka akibatnya tidak ada arus masuk pada op-amp. Pada kenyataannya, ada sedikit arus pada kedua masukan op-amp yang disebut dengan arus bias masukan yang besarnya antara 1 pA sampai beberapa A. Arus bias masukan ini dapat mengganggu kestabilan op-amp, sehingga mempengaruhi keluaran. Makin rendah arus bias masukan, makin stabil op-amp tersebut. Op-amp yang menggunakan FET pada masukan-masukannya memiliki arus bias yang sangat rendah.

11. Tegangan Offset Keluaran. Tegangan offset keluaran (tegangan kesalahan) disebabkan oleh arus bias masukan, jika tegangan kedua masukan sama besar, keluaran op-amp akan nol volt. Namun pada kenyataannya, kondisi ini jarang tercapai sehingga pada keluaran akan muncul sedikit tegangan. Keadaan ini dapat diatasi dengan teknik penolakan offset, yaitu dengan menambahkan arus atau tegangan offset masukan.

18

-

+Vin (+)

Vin (-)Vsat (+)

atauVsat (-)

Ed {

Ed = Vin(+) – Vin(-)

Jika Vin(+) > Vin(-); Ed = (+); keluaran = Vsat(+).Jika Vin(+) < Vin(-); Ed = (-); keluaran = Vsat(-).

Page 6: BAB 2 Sislek

12. Arus Offset Masukan. Untuk memperoleh tegangan keluaran nol, kedua arus masukan harus sama besar. Pada kenyataannya kondisi ini sulit tercapai, sehingga untuk menjaga agar keluaran tetap nol volt maka harus ditambahkan arus offset masukan. Dengan demikian, untuk mmeperoleh keluaran nol volt sebuah masukan dapat menarik arus lebih besar dari pada masukan lainnya.

13. Tegangan Offset Masukan. Idealnya, tegangan keluaran op-amp nol jika tegangan kedua masukannya nol. Tetapi berkaitan dengan penguatan op-amp yang tinggi, adanya sedikit saja ketaksimbangan dalam rangkaian akan mengakibatkan munculnya tegangan keluaran. Dengan memberikan sedikit tegangan offset pada sebuah masukan, maka tegangan keluaran dapat dinolkan kembali.

14. Penolan Offset (Offset Null). Ada beberapa cara pemberian tegangan offset masukan untuk menolkan kembali tegangan keluaran. Gambar 2-6 memperlihatkan cara menolkan op-amp yang khas.

Untuk menolkan tegangan keluaran dapat dilakukan prosedur sebagai berikut :

a. Pastikan bahwa rangkaian telah dilengkapi dengan komponen-komponen yang dibutuhkan, termasuk rangkaian penolan.

b. Sinyal masukan diperkecil sampai nol.

c. Beban dihubungkan pada terminal keluaran.

d. Masukkan catu DC dan tunggu beberapa menit agar rangkaian mencapai kondisi mantap.

e. Tegangan keluaran diukur dengan menggunakan voltmeter yang peka.

f. Resistor variable diputar sampai tegangan keluaran Vout terbaca nol.

g. Lepaskan setiap komponen tambahan pada masukan dan hubungkan kembali masukan-masukan sumber.

Gambar 2-6. Penolan Offset

19

+V

Resistor Pengatur tegangan offset

-

+

-V

Vout

Page 7: BAB 2 Sislek

15. Pengaruh Temperatur. Perubahan temperatur dapat mempengaruhi piranti solid state termasuk op-amp. Perubahan temperatur dapat menyebabkan perubahan arus offset dan tegangan offset yang disebut geseran (drift). Drift yang disebabkan oleh temperatur akan mengganggu keseimbangan op-amp yang telah diatur sebelumnya, sehingga pada keluaran akan terjadi kesalahan.

16. Kompensasi Frekuensi. Karena penguatan op-amp yang tinggi dan adanya pergeseran fasa antara rangkaian internal, maka pada frekuensi tinggi tertentu sebagian sinyal keluaran akan diumpankan kembali ke dalam masukan sehingga terjadi osilasi.

17. Tanggapan Frekuensi. Penguatan op-amp turun terhadap kenaikan frekuensi. Penguatan yang diberikan pabrik biasanya dinyatakan pada nol Hertz atau DC. Gambar 8.7 memperlihatkan kurva penguatan tegangan terhadap frekuensi yang disebut tanggapan frekuensi. Dalam mode lup terbuka, penguatan turun amat cepat sejalan dengan peningkatan frekuensi. Bila frekuensi naik 10 kali maka penguatan turun menjadi 1/10 kalinya. Titik patah (break over) terjadi pada 70,7 % penguatan maksimumnya.

Gambar 2-7. Tanggapan Frekuensi

20

Penguatan loop tertutup 100

Titik Penguatan 1

Penguatan loop terbuka

Penguatan loop tertutup 10

Penguatan loop terbuka yang diberikan pabrik

Frequensi Hz

Titik brakeover terjadi pada 70,7 % penguatan maks

1 10 100 1K 10k 100K

dB

1 (0)

10 (20)

100 (40)

1K (60)

10 K (80)

100 K (100)

200 K (120)PENGUATAN

TEGANGAN

Page 8: BAB 2 Sislek

Lebar jalur (bandwidth) diukur pada titik dimana penguatan turun 70,7 % dari skala maksimumnya. Pada contoh tersebut, lebar jalur lup terbuka sekitar 10 Hz. Pada umumnya, dalam rangkaian-rangkaian penguat op-amp menggunakan umpan balik yeng bersifat degeneratif sehingga dapat memperbesar lebar jalur rangkaian. Untuk penguatan lup tertutup sebesar 100, lebar jalur meningkat sampai 10 kHz. Bila penguatan diturunkan menjadi 10, lebar jalur akan melebar menjadi 100 KHz. Titik penguatan 1 terjadi pada 1 MHz, titik ini disebut frekuensi penguatan satu yang merupakan titik acuan.

RANGKAIAN OP-AMP LINIER

18. Penguat Tegangan Tak Membalik. Penguat umpan balik tegangan tak membalik (non inverting) adalah penguat tegangan yang mendekati ideal karena impedansi masuknya tinggi, impedansi keluarnya rendah, dan bati (penguatan) tegangannya yang stabil. Gambar 2-8 memperlihatkan rangkaian dasar untuk penguat umpan balik tegangan tak membalik.

Gambar 2-8. Penguat Tak Membalik

Vin dimasukkan pada masukan tak membalik (+), sedang umpan balik untuk mengatur penguatan tetap diberikan pada masukan membalik, dengan demikian tegangan keluaran akan sefasa dengan tegangan masukannya. Karena tegangan pada masukan membalik cenderung sama dengan masukan tak membalik, maka V in

= VA. Penguatan tahapan dinyatakan sebagai :

Dari perbandingan resistansi Rin dan RF didapatkan :

21

Vout

2.2 VPP

(a)

9 V

RF 100 K

Vin0.2 VPP

RL 10 K

VA

-9 V

741-

+

VinV out+0.3+3.3- 0.3-33+ 0.52+ 5.72- 0.52-

5.72

(b)ni

VRFR

outVRFR

Av

1

1;1

1

Page 9: BAB 2 Sislek

atau

sehingga

Dan tegangan keluarannya adalah :

Tabel tegangan DC pada gambar 2-8b memperlihatkan contoh beberapa tegangan masukan dikalikan dengan penguatan A, sebesar 11.

19. Penguat Tegangan Membalik. Dalam konsep modus lup tertutup, penguatan op-amp dapat dikendalikan oleh jaringan pembagi resistif luar yang terpasang. Gambar 2-9 memperlihatkan rangkaian penguat membalik op-amp dasar.

Gambar 2-9. Penguat Membalik

Penyusunan lup tertutup seperti gambar di atas disebut dengan umpan balik negatif (degeneratif), dimana tegangan yang berlawanan fasa pada keluaran dibalikkan lagi pada masukan membaliknya.

20. Penguatan tegangan rangkaian ditentukan sebagai berikut :

Faktor penguatan dalam modus lup tertutup untuk penguat membalik adalah :

22

Vout

2 VPP

(a)

9 V

RF 100 K

Vin0.2 VPP

Vout

1 VPP-9 V

741-

+

(b)

Vin V out+0.3 -.3- 0.3 +3

+ 0.52 -5.2- 0.52 +5.2

Page 10: BAB 2 Sislek

Dengan demikian maka tegangan keluaran adalah

Vout =-AV . Vin

Tanda minus (-) menunjukkan bahwa sinyal keluaran berlawanan fasa terhadap masukannya.

21. Analisa matematis dapat dijelaskan sebagai berikut, masukan membalik adalah tanah semu (0v) sehingga iin = Vin / Rin. Karena tanah semu tidak dapat menerima arus, maka semua arus masuk mengalir lewat RF dan menghasilkan tegangan :

Vout = - iin. RF

sehingga

22. Pengikut Tegangan. Pengikut tegangan adalah rangkaian penguat yang memiliki penguatan sebesar satu dengan keluaran mengikuti masukannya. Gambar 2-10 memperlihatkan rangkaian op-amp sebagai pengikut tegangan, dimana antara masukan dan keluaran terdapat isolasi impedansi. Pada pengikut tegangan tak membalik dasar (gambar 2-10a) keluaran terhubung langsung pada masukan membalik dan tegangan masukan dikenakan pada masukan tak membalik. Karena RF = 0, maka :

Tegangan kedua masukan selalu dijaga sama, dengan demikian selisih tegangan diantara keduanya selalu nol. Rangkaian ini memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi serta impedansi keluaran yang sangat rendah, sehingga sangat ideal jika digunakan untuk menyangga atau mengisolasi rangkaian.

23

(a)

Vout ~ 1 VPP

9 V

Vin ~ 1 VPP

RL 10 K-9 V

741-

+

111

RFR

Av

0 V

(b)

9 V

RF = 10 K

RL = 10 K-9 V

741-

+

Rin = 10 K

RB = RB // RB

= 4.7 K

Vin ~ 1 VPP

Vout ~ 1 VPP

Page 11: BAB 2 Sislek

Gambar 2-10. Pengikut TeganganJika dalam pemakaian khusus diperlukan pengikut tegangan dengan fasa terbalik, maka dapat digunakan rangkaian dalam gambar 2-10b. Karena Rin = RF, maka penguatan tegangannya adalah :

Kelemahan rangkaian ini adalah amat berkurangnya impedansi masukan akibat dari Rin = RF. Resistor Rx pada masukan tak membalik digunakan untuk memperkecil arus offset masukan, dimana Rx = Rin//RF.

23. Penguat Penjumlah Tegangan. Gambar 2-11 menunjukkan rangkaian penguat penjumlah (adder) membalik atau penjumlah analog.

Gambar 2-11. Penguat Penjumlah

24

Tegangan MasukanTegangan

keluaranV1V2Penjumlahan

Aljabar+1+1-2+1-10+2+1-3-1+10-1+2-1-2+1+1

Vout

9 V

RF 10 K

RL = 10 K- 9 V

741-

+

R2 10 K

R1 10 KV1

V2VO= 0V

Titik penjumlahan arus = 0 V

Page 12: BAB 2 Sislek

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 :

Jika semua resistor luar sama nilainya (RF=R1=R2= …=Rn), maka tegangan keluaran merupakan penjumlahan aljabar dari masing-masing tegangan masukan, atau :

Vout = -(V1+V2+V3+ … +Vn)

Polaritas keluaran merupakan kebalikan dari polaritas hasil penjumlahan aljabar.

24. Penguat Diferensial. Gambar 2-12 memperlihatkan rangkaian penguat diferensial/selisih tegangan yang berfungsi untuk memperkuat perbedaan tegangan diantara kedua masukan.

Gambar 2-12. Penguat Diferensial

Misalkan tegangan pada masukan membalik disebut VA dan pada masukan tak membalik disebut VB, maka pada operasi op-amp VA = VB.

Pada lup tertutup masukan membalik diketahui :

25

(b)

Vout

9 V

RF 10 K

V1

RL = 10 K-9 V

741-

+

R1 10 K

RB 4.7 K

R2 10 KV2

(a)

MASUKAN TEGANGANKELUARAN TEGANGANV1V2Selisih

aljabar+2+4+2+4+2-2+4-2-6-2+4+6-4+2+6+2-4-6-4-2+2-2-4-2

Page 13: BAB 2 Sislek

Pada masukan tak membalik diketahui :

Karena VA=VB, maka :

Jika maka :

Sehingga

RANGKAIAN OP-AMP NON LINIER

25. Pembanding. Pembanding (komparator) adalah rangkaian yang berfungsi untuk membandingkan dua buah tegangan masukan (membalik dan tak membalik). Jika tegangan masukan tak membalik (+) lebih besar daripada tegangan masukan membalik (-) maka akan dihasilkan tegangan keluaran tinggi (saturasi positif) atau berlogika ”1” (Yes). Jika tegangan masukan tak membalik (+) lebih kecil daripada tegangan masukan membalik (-) maka akan dihasilkan tegangan keluaran rendah (saturasi negatif) atau berlogika ”0” (No). Gambar 2-13 memperlihatkan sebuah op-amp yang digunakan sebagai pembanding tegangan. Bila masukan membalik dihubungkan ke tanah (ground), tegangan masuk yang amat kecil (dalam orde mV) sudah cukup untuk membuat op-amp menjadi jenuh (saturasi). Misalnya tegangan catunya (Vcc) ±15 V, maka keluarannya berkisar antara -13 V sampai +13 V yaitu pada tegangan saturasi (± 80% Vcc). Pada op-amp 741, bati tegangan simpal terbuka (open loop voltage gain) umumnya sebesar 100.000. Dengan demikian, tegangan masuk yang dibutuhkan untuk menghasilkan kejenuhan positif adalah :

26

Page 14: BAB 2 Sislek

Gambar 2-13. Pembanding Tegangan

Pada op-amp 741 tegangan masuk +0,13 mV akan menyebabkan kejenuhan positif (+Vjen) dan -0,13 mV mengakibatkan kejenuhan negatif (-Vjen).

Gambar 2-14. Detektor tegangan

26. Detektor Tegangan. Titik perpindahan (ambang) adalah nilai tegangan masuk pada saat keluaran beralih keadaan (dari rendah ke tinggi atau sebaliknya). Pada rangkaian Gambar 2-13, titik perpindahannya adalah nol, sehingga rangkaian tersebut disebut dengan detektor melintas nol (zero-crossing detector). Pada Gambar 2-14, sebuah tegangan acuan vref diterapkan pada masukan membalik

27

Page 15: BAB 2 Sislek

Bila vin lebih kecil daripada vacu , maka tegangan error bernilai negatif sehingga keluarannya rendah. Sebaliknya, bila vin lebih besar daripada vacu , maka tegangan error bernilai positif sehingga keluarannya menjadi tinggi. Sebuah kapasitor bypass umumnya diterapkan pada masukan membalik untuk mengurangi riak (ripple) catu daya dan derau (noise) yang muncul.

27. Integrator. Integrator adalah rangkaian yang dapat melaksanakan operasi integrasi secara matematik karena dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integral tegangan masukannya. Pemakaian yang umum adalah dengan menggunakan tegangan masuk yang tetap untuk menghasilkan tegangan keluar berbentuk lereng (ramp).

Gambar 2-15. Integrator

Gambar 2-15 memperlihatkan rangkaian integrator op-amp. Umumnya masukan integrator berupa pulsa persegi (Gambar 2-15b). V in yang ditulis dengan huruf besar menyatakan tegangan yang tetap selama waktu pulsa T. Karena adanya tanah semu, arus masuk bernilai tetap dan besarnya sama dengan

28

Page 16: BAB 2 Sislek

Hampir semua arus masuk tersebut mengalir ke kapasitor. Hukum kapasitor dasar menyatakan bahwa

C = Q / V atau V = Q / C

Arus yang mengalir di kapasitor sebanding dengan perubahan tegangan per satuan waktu, atau

Karena terjadi pembalikan fasa maka iin = - ic, sehingga

Dari persamaan tersebut terlihat jelas bahwa tegangan keluaran merupakan hasil operasi integral dari tegangan masukannya, dengan syarat bahwa tidak ada muatan awal yang tersimpan di kapasitor atau tegangan awalnya = 0 volt.

28. Diferensiator. Diferensiator adalah rangkaian yang dapat melaksanakan operasi diferensial secara matematik karena dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan turunan tegangan masukannya. Pemakaian yang umum adalah dengan menggunakan tegangan masuk berupa gelombang lereng (ramp) untuk menghasilkan tegangan keluar berbentuk persegi (square).

29

Page 17: BAB 2 Sislek

Gambar 2-16. Diferensiator

Gambar 2-16 memperlihatkan rangkaian dasar suatu diferensiator op-amp. Apabila tegangan masuk berubah, kapasitor akan diisi atau dikosongkan. Karena adanya tanah semu pada kaki-kaki masukan op-amp, maka arus masuk di kapasitor sama besarnya dengan arus keluar pada resistor namun terjadi pembalikan fasa yaitu :

Persamaan di atas memperlihatkan bahwa tegangan keluar rangkaian merupakan hasil operasi diferensial dari tegangan masuknya. Tanda negatif merupakan representasi dari adanya proses pembalikan fasa.

29. Soal-soal Latihan

a. Jelaskan pengertian tentang IC op-amp.

b. Sebutkan 3 komponen rangkaian dasar suatu op-amp.

c. Sebutkan 3 karakteristik op-amp yang terpenting.

d. Jelaskan tentang rangkaian op-amp linier.

e. Jelaskan tentang rangkaian op-amp non linier.

30

Page 18: BAB 2 Sislek

31