penguat operasional - wikipedia bahasa indonesia, ensiklopedia bebas

6/24/13 Penguat operasional - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

id.wikipedia.org/wiki/Penguat_operasional 1/8

Berbagai jenis sirkuit terpadu penguat operasional

dalam konfigurasi 8-pin.

Penguat operasionalDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Penguat operasional (bahasa Inggris: operationalamplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakansuatu jenis penguat elektronika dengan sambatan(bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memilikibati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris:gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu

keluaran. [1][2] Penguat operasional pada umumnyatersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling

banyak digunakan adalah seri 741. [1]

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat

efisien dan serba guna.[3] Contoh penggunaan penguatoperasional adalah untuk operasi matematika sederhanaseperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan

aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah.[3]

Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik

penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya.[1] Karakteristik penguat

operasional ideal adalah:[1]

1. Bati tegangan tidak terbatas.[1]

2. Impedansi masukan tidak terbatas.[1]

3. Impedansi keluaran nol.[1]

4. Lebar pita tidak terbatas.[1]

5. Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol).[1]

Daftar isi

1 Sejarah

2 Bagian dalam

3 Istilah-istilah

4 Notasi Sirkuit

5 Aplikasi sirkuit

5.1 Komparator (pembanding)

5.2 Penguat pembalik

5.3 Penguat non-pembalik5.4 Penguat diferensial

5.5 Penguat penjumlah

5.6 Integrator

5.7 Diferensiator

6 Referensi

7 Pranala luar



K2-W, penguat

operasional komersial

pertama yang dibuat

dari tabung vakum.[4]

Sejarah

Awal dari penggunaan penguat operasional adalah tahun 1940-an, ketika sirkuitelektronika dasar dibuat dengan menggunakan tabung vakum untuk melakukanoperasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian,

integral, dan turunan.[5] Istilah penguat operasional itu sendiri baru digunakanpertama kali oleh John Ragazzini dan kawan-kawan dalam sebuah karya tulis yang

dipublikasikan pada tahun 1947.[6] Kutipan bersejarah dalam karya tulis tersebutadalah:

"As an amplifier so connected can perform the mathematical

operations of arithmetic and calculus on the voltages applied to itsinputs, it is hereafter termed an operational amplifier." (Ragazzini,

et.al, 1947)[6] (dalam bahasa Indonesia: "Oleh karena penguat dapat

dihubungkan untuk melakukan operasi matematika dan kalkulus

terhadap tegangan yang dikenakan terhadap masukannya, maka

digunakan istilah penguat operasional.")[6]

Penguat operasional yang tersedia secara komersial untuk pertama kalinya adalahK2-W yang diproduksi oleh Philbrick Researches, Inc. dari Boston antara tahun

1952 hingga awal 1970-an.[5][4] Penguat operasional tersebut harus dijalankan padategangan +/- 300 V dan memiliki berat 85 g dan berukuran 3,8 cm x 5,4 cm x 10,4

cm dan dijual seharga US$22.[5]

Saat ini penguat operasional tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan tidak lagi menggunakan tabung vakum,

melainkan menggunakan transistor.[5] Dalam suatu sirkuit terpadu penguat operasional umumnya terdapat lebih

dari 25 transistor beserta resistor dan kapasitor yang diperlukan hanya dalam satu cip silikon.[5] Hasilnya,penguat operasional modern hanya membutuhkan tegangan listrik +/- 18 V, bahkan beberapa jenis seperti

LM324 dapat berjalan pada tegangan hanya +/- 1,5 V.[5][7] Penguat operasional KA741 dari FairchildSemiconductor yang banyak digunakan bahkan hanya berukuran 5,7 mm x 4,9 mm x 1,8 mm dan tersedia di

pasaran dengan harga hanya Rp3.500 (US$0,37).[5][8]

Bagian dalam

Pada diagram skema di samping digambarkan susunan bagian dalam sirkuit terintegrasi penguat operasional seri

741.[9] Nomor-nomor yang terdapat di dekat terminal pada gambar menunjukkan nomor kaki terminal pada

sirkuit terintegrasi 741 jenis 8-pin.[9] Pin nomor 8 tidak terhubung dengan sirkuit.[9]

Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741.[9] Yang pertama adalah transistor masukan terhubungdengan konfigurasi pengikut emiter NPN yang keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang

transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama.[9] Konfigurasi ini memisahkan masukan dan

mencegah sinyal umpan balik yang mungkin memiliki efek berbahaya yang bergantung pada frekuensi.[9]

Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah pada diagram disebut cermin arus, dimana basis terhubung langsung dengan kolektor pada salah satu transistor dari tiap pasangan dan kedua

transistor saling terhubung pada emiter.[9] Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu pasangantransistor dan serta pasangan dan , memungkinkan masukan menerima ayunan tegangan

ragam bersama tanpa melewati rentang daerah aktif tiap transistor dalam sirkuit.[9] Sedangkan cermin arusketiga, yaitu pasangan transistor dan membentuk cermin arus yang agak berbeda dengan resistor



Bagian dalam penguat operasional seri 741 seperti dijelaskan di dalam teks.

Sirkuit terintegrasi

penguat operasional seri

741 dalam kemasan

logam.

bernilai 5 K terhubungsecara seri dengan emitermembatasi arus kolektormenjadi hampir nol sehinggadapat menjadi hubunganimpedansi tinggi kepada catudaya negatif dan tidak

membebani sirkuit masukan.[9]

Keunikan lain dalam sirkuitinternal ditunjukkan denganwarna hijau, di mana keduaresistor bias transistorterhubung sedemikian hinggatidak terlihat adanya sinyalmasukan kepada basis

transistor.[9] Bila diasumsikantidak ada arus basis yangmengalir pada transistor, dan nilai sebesar 0,625 Volt maka menurut hukum Ohm akan diperlukan arus

sebesar 0,625 V 7,5 K = 0,0833 mA melalui resistor antara basis dan kolektor.[9] Arus tersebut juga harusmengalir melalui resistor antara basis dan emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit sebesar 0,0833 mA 4,5K = 0,375 V sehingga menghasilkan total tegangan jepit melalui dua resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V =

1,0 V.[9] Hal ini digunakan untuk memberikan beda tegangan internal sebesar 1 Volt berapa pun tegangan

keluaran keseluruhan sirkuit.[9]

Istilah-istilah

Dalam lembar spesifikasi penguat operasional, dapat ditemukan banyak istilah-

istilah yang berkaitan dengan kerja penguat operasional.[10] Beberapa istilah dandefinisinya antara lain:

: Margin fase, yaitu nilai absolut dari ingsut atau pergeseran fase simpal

terbuka di antara terminal keluaran dan masukan pembalik pada frekuensi

di mana modulus penguatan simpal terbuka adalah satu.[10]

: Margin bati, adalah timbalbalikan dari nilai penguatan tegangan

simpal terbuka pada frekuensi terendah di mana ingsut fase simpal terbuka

sedemikian rupa sehingga keluaran sefase dengan masukan pembalik.[10]

: Penguatan tegangan sinyal besar, yaitu nisbah dari ayunan tegangan

puncak ke puncak keluaran terhadap besar perubahan tegangan masukan

yang dibutuhkan.[10]

: Lebar pita bati satuan (bahasa Inggris: unity gain bandwidth) adalah

rentang frekuensi di mana bati penguatan tegangan simpal terbuka bernilai

lebih dari satu.[10]

: Kapasitansi masukan, yaitu nilai kapasitansi di antara dua terminal

masukan dengan salah satu masukan dibumikan.[10]

: Nisbah penolakan ragam bersama (bahasa Inggris: common-mode rejection ratio) adalahnisbah atau perbandingan nilai penguatan dari selisih tegangan listrik dalam penguatan ragam bersama

(bahasa Inggris: common-mode).[10] Nilai ini diukur dengan cara menentukan nisbah perubahan pada



Simbol penguat operasional pada

gambar sirkuit listrik.

Komparator.

tegangan listrik masukan ragam bersama terhadap perubahan yang dihasilkannya pada tegangan ofset.[10]

: Darab lebar-pita bati (bahasa Inggris: gain bandwidth product) adalah nilai hasil perkalian

antara nilai penguatan tegangan simpal terbuka dan frekuensi sinyal saat pengukuran tersebut.[10]

: Impedansi masukan ragam bersama, yaitu hasil penjumlahan paralel impedansi terhadap sinyal kecil

di antara tiap terminal masukan dengan bumi.[10]

: Impedansi keluaran, yaitu Impedansi terhadap sinyal kecil di antara terminal keluaran dengan bumi.[10]

Notasi Sirkuit

Simbol penguat operasional pada rangkaian seperti pada gambar di

samping, di mana: [11]

: masukan non-pembalik

: masukan pembalik: keluaran

: catu daya positif

: catu daya negatif

Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan

untuk memudahkan penggambaran rangkaian.[5]

Aplikasi sirkuit

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis sirkuit listrik.[5] Di bawah inidipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

Komparator (pembanding)

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpalterbuka (bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang

sangat besar.[5] Ada jenis penguat operasional khusus yang memangdifungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda daripenguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan

komparator (bahasa Inggris: comparator).[5]

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan

mana yang lebih tinggi.[5]

di mana adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara dan .)

Penguat pembalik



Penguat pembalik.

Penguat non-pembalik.

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.[12] Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan.

[12] Karena keluaran taksefase

sebesar 180, maka nilai keluaran tersebut secara efektif

mengurangi besar masukan.[12] Ini mengurangi batikeseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan

balik negatif.[12]

Di mana,

(karena adalah bumi maya

(bahasa Inggris: virtual ground)Sebuah resistor dengan nilai , ditempatkan di antara masukan non-

pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.[13]

Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara Rf dan Rin, yaitu:[12]

Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan. [12] Contohnya jika Rf adalah

10.000 dan Rin adalah 1.000 , maka nilai bati adalah -10.000 / 1.000, yaitu -10. [12]

Penguat non-pembalik

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai

berikut:[14]

atau dengan kata lain:

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukanterhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai .

Penguat diferensial

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta

tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar untuk dan .[14] Penguat

jenis ini berbeda dengan diferensiator.[14] Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:[14]



Penguat diferensial.

Penguat penjumlah.

Integrator.

Sedangkan untuk dan maka bati diferensial adalah:[14]

Penguat penjumlah

Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan

masukan, dengan persamaan sebagai berikut:[14]

Saat , dan saling

bebas maka:

Saat , maka:

Keluaran adalah terbalik.

Impedansi masukan dari masukan ke-n adalah

(di mana adalah bumi maya)

Integrator

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan

terhadap waktu, dengan persamaan:[14]

di mana adalah waktu dan adalah tegangan

keluaran pada .

Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapispelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian

tapis aktif.[15]

Diferensiator

Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan persamaan:[16]



Diferensiator.

di mana dan adalah fungsi dari waktu.

Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dariintegrator dengan cara mengganti kapasitor denganinduktor, namun tidak dilakukan karena harga induktor

yang mahal dan bentuknya yang besar.[16] Diferensiatordapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan

dapat digunakan sebagai tapis aktif.[15]

Referensi

1. ^ a b c d e f g h i (Inggris)Nave, Carl Rod (2006). "HyperPhysics - Operational Amplifier"(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/opamp.html) (dalam bahasa Inggris). Department ofPhysics and Astronomy, Georgia State University. Diakses 2010-05-08.

2. ^ Terjemahan istilah berdasarkan: "Glosarium" (http://pusatbahasa.diknas.go.id/glosarium/index.php). PusatBahasa Departemen Pendidikan Nasional. Diakses 2010-05-08.

3. ^ a b (Inggris)Carter, Bruce; Brown, Thomas. "Handbook of Operational Amplifier Applications"(http://focus.ti.com/lit/an/sboa092a/sboa092a.pdf). Texas Instruments. Diakses 2010-05-15. Unknownparameter |filetype= ignored (help)

4. ^ a b (Inggris)"The Philbrick Archive" (http://www.philbrickarchive.org/) (dalam bahasa Inggris). George A.Philbrick Researches (GAP/R) Archive. Diakses 2010-05-08.

5. ^ a b c d e f g h i j k l (Inggris)Hayt, William; Kemmerly, Jack; Durbin, Steven (2007). Engineering CircuitAnalysis (dalam bahasa Inggris) (ed. 7th). McGraw-Hill Higher Education. hlm. 173-205. ISBN 978-0-07-286611-7.

6. ^ a b c (Inggris) (1947) "Analysis of Problems in Dynamics by Electronics Circuits". Proceedings of IRE, Vol35, Institute of Radio Engineers. Diakses pada 2010-05-15.

7. ^ (Inggris)"LM324 Low Power Quad Operational Amplifier" (http://www.national.com/mpf/LM/LM324.html)(dalam bahasa Inggris). National Semiconductor. Diakses 2010-05-08.

8. ^ (Inggris)"KA741 Operational Amplifier" (http://www.fairchildsemi.com/pf/KA/KA741.html) (dalam bahasaInggris). Fairchild Semiconductor. Diakses 2010-05-08.

9. ^ a b c d e f g h i j k l m (Inggris)Bigelow, Ken (2009). "Inside the 741 Op-Amp" (http://www.play-hookey.com/analog/inside_741.html) (dalam bahasa Inggris). www.play-hookey.com. Diakses 2010-05-15.

10. ^ a b c d e f g h i j k (Inggris)Karki, Jim (1998). "Understanding Operational Amplifier Specifications"(http://focus.ti.com/lit/an/sloa011/sloa011.pdf). Texas Instruments. Diakses 2010-05-15.

11. ^ (Inggris)"What is Operational Amplifier (op-amp)"(http://www.hobbyprojects.com/electronics_component_symbols/what_is_operational_amplifier.html).HobbyProjects.com. Diakses 2010-05-08.

12. ^ a b c d e f g (Inggris)Horn, Delton (1994). Basic Electronics Theory (ed. 4). McGraw-Hill Professional.hlm. 342-343.

13. ^ (Inggris)Malmstadt, Howard; Enke, Enke; Crouch, Stanley (1981). Electronics and Instrumentation forScientists (dalam bahasa Inggris). The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. hlm. 118. ISBN 0-8053-6917-1.

14. ^ a b c d e f g (Inggris)"Application Note 31 Op Amp Circuit Collection" (http://www.national.com/an/AN/AN-31.pdf) (dalam bahasa Inggris). National Semiconductor. Diakses 2010-05-08. Unknown parameter|filetype= ignored (help)

15. ^ a b (Inggris)"Introduction to Filter"(http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/FilterBkgrnd/Filters.html). Diakses 2010-05-08.

16. ^ a b (Inggris)Chaniotakis, Manos; Cory, David (2006). "Fundamental Amplifier Circuits; Input/OutputImpedance" (http://ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/38FF6DFD-7C8F-4368-B9AC-AB96036B2F5F/0/23_op_amps2.pdf). MIT OpenCourseWare. Diakses 2010-05-10. Unknown parameter



|filetype= ignored (help)

Pranala luar

(Inggris) National Semiconductor Operational Amplifier Application Notes

(http://www.national.com/analog/amplifiers/application_notes)

(Inggris) A Differential Op-Amp Circuit Collection (http://focus.ti.com/lit/an/sloa064/sloa064.pdf)

Diperoleh dari "http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penguat_operasional&oldid=6621996"

Kategori: Elektronika

Halaman ini terakhir diubah pada 21.34, 5 April 2013.

Teks tersedia di bawah Lisensi Atribusi/Berbagi Serupa Creative Commons; ketentuan tambahanmungkin berlaku. Lihat Ketentuan Penggunaan untuk lebih jelasnya.

penguat operasional - wikipedia bahasa indonesia, ensiklopedia bebas

Documents