OP AMP (AMPLIFIER)

Bahan presentasi ini dibuat untuk memenuhi 
tugas mata kuliah Elektronika kelas B

Dosen : Darwison, M.T


Oleh:
Novi Putri
1610952023

Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Universitas Andalas
Padang
2017

OP AMP 

(Amplifier)

 1. Pendahuluan
Dari kurva Karakteristik I-O tersebut amplifier bekerja pada karakteristik yang membentuk hubungan linear artinya semakin besar V_i maka semakin besar juga V_O dan sebaliknya. Operasi amplifier menghindari output dalam kondisi saturasi karena akan membuat cacat keluaran outputnya.

Gambar 1.1 Rangkaian dan kurva karakteristik I-O

Ciri-ciri rangkaian amplifier adalah adanya feedback (umpan balik) negatif dari output ke input inverting (-) op-amp.

2. Jenis - jenis Rangkaian Amplifier

A. Inverting Amplifier

Rangkaian inverting amplifier yaitu dengan input dimasukkan ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa sebesar 180 derajat.

Untuk mencari turunan penguatan tegangan A_CL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 2.1. Dalam analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga  tegangan differensial  E_d = 0, artinya V_A (tegangan di titik A) = 0 sehingga arus yang melewati R_i sama dengan arus yang melewati R_f karena arus yang masuk ke kaki inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya sangat besar. Adapun rangkaian pengganti untuk menghitung arus I adalah seperti gambar 2.2

Dengan E_d = 0 maka V_A = 0 sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I.

Gambar 2.3 Rangkaian untuk menghitung arus I

Dengan 

  maka dapat dicari A_CL , yaitu; 

Bentuk gelombang tegangan output V_O dan karakteristik I-O nya yaitu:

- Inverting Adder Amplifier

Rangkaian inverting adder amplifier (pembalik) adalah seperti gambar 2.6

Gambar 2.6 Rangkaian inverting adder amplifier

Dengan memakai hukum Kirchoff  dimana arus masuk sama dengan arus keluar yaitu

sehingga arus di R_f sama dengan jumlah arus di R₁, R₂ dan R₃.

Syarat op-amp ideal adalah E_d = 0 sehingga V_A = 0

maka,

Jika input lebih dari 3 maka dapat dipakai persamaan umum sebagai berikut:

Bentuk gelombang tegangan output V_O adalah seperti pada gambar 2.7

Gambar 2.7 Bentuk gelombang tegangan output V_O dengan input tegangan dc

Rangkaian inverting adder amplifier dengan 3 input bertegangan ac seperti gambar 2.8 dan hasil simulasi pada gambar 2.9

Gambar 2.8 Rangkaian inverting adder amplifier dengan 3 input bertegangan ac

Gambar 2.9 Bentuk gelombang tegangan output V_O dengan input tegangan ac

B. Non Inverting Amplifier

Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) yaitu input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga tegangan output yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input.

Dengan syarat op-amp ideal E_d = 0 maka V_A = V_i sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I.

Gambar 2.12 Rangkaian untuk menghitung arus I

Dengan  

  maka dapat dicari A_CL rangkaian non inverting amplifier, yaitu;  

Adapun hasil simulasi bentuk gelombang I-O  dan karakteristik I-O nya yaitu:

- Non Inverting Adder Amplifier

Gambar 2.15 Rangkaian non inverting adder amplifier

Syarat op-amp ideal adalah E_d = 0 sehingga V_A = V_i

maka,                        substitusi I 

substitusi V_i

jika R₁ = R₂ = R_i = R_f = R maka V_O = V₁ + V₂ 

Jika memakai tiga input  maka rumus tegangan V_O dapat dicari dengan metoda loop tertutup tersebut, adapun turunan rumus V_O adalah:

Selesaikan dua persamaan diatas dengan metoda matrik untuk mencari I₁, didapatkan;

 

jika R₁ = R₂ = R₃ = R_i = R_f = R maka dan bila R_f = 2R maka  

Gambar 2.16 Rangkaian non inverting adder amplifier dengan 3 input

C. Voltage Follower

Rangkaian voltage follower atau buffer dimana A_CL = 1, adalah seperti pada gambar 2.17

Gambar 2.17 rangkaian voltage follower

Syarat op-amp ideal adalah E_d = 0 maka V_O = V_i sehingga   

Bentuk gelombang tegangan input dan gelombang tegangan output adalah sama karena A_CL = 1 dan sefasa karena V_i diinputkan ke kaki non inverting.

D. Differential Amplifier

Rangkaian Differential Amplifier adalah seperti pada gambar 2.20

Gambar 2.20 rangkaian Differential Amplifier

Rangkaian Differential Amplifier adalah menghasilkan selisih

 dari dua input yang satu diinputkan ke kaki inverting dan yang satu lagi diinputkan ke kaki non inverting.  Untuk mendapatkan rumus maka pertama digroundkan V₂ sehingga rangkaian menjadi rangkaian non inverting amplifier. 

Gambar 2.21 rangkaian Non inverting Amplifier

Untuk mendapatkan rumus  maka digroundkan V₁ sehingga rangkaian menjadi rangkaian inverting amplifier.

dimana,

Gambar 2.22 rangkaian inverting Amplifier

maka,

Bentuk gelombang tegangan input V₁ dan V₂ serta gelombang tegangan output V_O adalah

Gambar 2.23 (a) Bentuk gelombang tegangan input V₁ dan V₂ , (b) bentuk gelombang tegangan V_O

3. HTML (Download Disini)
4. Rangkaian (Download Disini)

Referensi :

1.   Boylestad, R. and Nashelsky, L., 1999, “Electronic Devices and Circuit Theory”, Prentice Hall, New Jersey.

2.  Hayt, W. H. and Neudeck, G. W., “Electronic Circuit Analysis and Design”, Houghton Mifflin Company, Boston.

3.  Coughlin, R. F. and Driscoll F. F., 1985, “Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

4.  Paynter, R. T.,1997, ”Introductory Electronic Devices and Circuits”, Prentice Hall, New Jersey.

5. Malvino, 1985, “ Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor: Pangantar Transistor dan Rangkaian Terpadu”, Penerbit Erlangga.

6.  Mike Tooley, 2002, “ Rangkain Elektronika: Prinsip dan Aplikasi”, Penerbit Erlangga

7.  Darwison, 2008, “Diktat Elektronika Analog”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

8.  Darwison, 2011, “Diktat Dasar Elektronika”, Teknik Elektro – Unand, Padang.

9.  Darwison, 2011, “Panduan Praktikum Dasar Elektronika Digital”, Teknik Elektro – Unand, Padang.