Transcript 05a_OpAmp

OPERATIONAL AMPLIFIER
Suatu IC yang terdiri atas 2 terminal input, 1
terminal output, dan 2 terminal power supply
Penampilan fisik
Simbol dalam elektronika
Kaki input
2
V-
3
V+
Kaki OpAmp
-
6
+
4
-Vs
7
+Vs
V output
Vo
IC 741
NC +Vcc
NC
8 7 6 5
Catu daya simetris
- +
Diagram kaki IC →
1 2 3 4
NC
-Vcc
OPERATIONAL AMPLIFIER
OpAmp Ideal
OpAmp merupakan penguat selisih tegangan: vd = v+ - v- , antara
kedua sinyal masukan dengan besar penguatan tegangan open-loop :
AOL
v0

vd
atau VO = AOL (V+ - V_)
+ V cc
+
v-
+
vd
-
+
v+
+
v-
v+
-
-
V cc
+
vd
-
vo
+
vo
-
Dimana
VO = Output
AOL = Gain
V+ = input non inverting
V_ = input inverting
OPERATIONAL AMPLIFIER
SIFAT-SIFAT OpAmp IDEAL
1. Penguatan tegangan open-loop/ Gain (AOL) = - (negative infinite)
2. Impedansi masukan (Rd) antara terminal 1 dan 2 besarnya tak
hingga; sehingga arus input adalah nol
3. Impedansi keluaran sangat kecil, tegangan keluaran tidak pengaruhi
beban
4. Tidak dipengaruhi frekuensi sinyal
5. Vo = 0 untuk Vi = 0 (offset zero)
OPERATIONAL AMPLIFIER
Terminal label “-“ disebut inverting input, dimana v_ dikuatkan
secara terbalik atau berlawanan fase dengan output, sebaliknya
terminal label “+” disebut non-inverting input dimana output akan
sefase dengan v+
Besar penguatan Op Amp (AOL) berada pada range 104 sampai 107
Tegangan maksimum output disebut tegangan jenuh, yang nilainya
sekitar 2 Volt di bawah tegangan catu dayanya (Vcc), dengan kata
lain, amplifier linier pada range:
-(Vcc-2) < vo < (Vcc-2)
Kegunaan OpAmp (1)
1. Penguatan membalik (inverting amp)
2. Penguatan tak membalik (noninverting amp)
3. Penanding (komparator), dll
OPERATIONAL AMPLIFIER
Penguatan membalik (inverting amp)
Pada rangkaian penguat pembalik, input non-inverting nya (+) terhubung
ke ground. Sinyal masukan dihubungkan ke input inverting (-) melalui
sebuah resistor R1 dan arus feedback negatif dihubungkan dengan resistor
feedback (RF).
Pada titik A, sesuai dengan hukum Kirchoff :
i1 = iF + iIN
karena iIN = 0, maka
i1 = iF
iF
i1
A
vs
R1
v2
ii
n
RF
-
+
vd
-
Rd
+
v s  v d v d  vo

R1
RF
vo
Karena
vo
 AOL   , maka vd = 0
vd
Sehingga :
v s  0 0  vo

R1
RF
VS
v s  vo

R1
RF
VO
VOUT = (-RF/RIN) VIN
vo
R
 F
vs
R1
OPERATIONAL AMPLIFIER
Penguatan tak membalik (noninverting amp)
Pada rangkaian penguat tak membalik, input non-inverting nya (+)
terhubung dengan sinyal masukan. Input inverting (-) dihubungkan dengan
ground melalui sebuah resistor R1 dan arus feedback negatif dihubungkan
dengan resistor feedback (RF).
Dari
iF
B
vIN
VIN
VO = AOL (VIN - VAB)
RF
A
R1
VO = AOL (V+ - V_)
VO = AOL (VIN – [R1/(R1+RF)]VO)
+
vd
-
Rd
+
vo
VO/AOL = VIN – [R1/(R1+RF)]VO
Dimana VO/AOL≈ 0 maka:
VIN = [R1/(R1+RF)] VO
VO = [(R1+RF)/R1] VIN
VO = [1+ RF/R1] VIN
VOUT
Sifat:
• Dapat menguatkan AC / DC
• Impedansi input tinggi
• Impedansi output rendah
OPERATIONAL AMPLIFIER
Penanding (komparator)
Ide: Memanfaatkan nilai penguatan tak hingga dari OpAmp untuk
membandingkan antara 2 buah sinyal input yang masuk dalam OpAmp
VREF
VIN
-
VREF = [R2/(R1+R2)]VCC)
+
Dari:
R1
VCC
R2
Vo
VO = AOL (V+ - V_)
VO = AOL (VREF - Vin)
Sifat:
1. Jika VIN < VREF, maka VO menghantarkan :
Tegangan yang berharga positif (DC); tegangan yang sefase dgn VREF (AC)
2. Jika VIN > VREF, maka VO menghantarkan :
Tegangan yang berharga negatif (DC); tegangan dengan beda fase 180o dgn VREF (AC)
3. Karena penguatan tak hingga maka:
VO max = tegangan jenuh positif OpAmp
VO min = tegangan jenuh negatif OpAmp
OPERATIONAL AMPLIFIER
Catu daya simetris
Sebagai sumber tegangan untuk operasional dari OpAmp membutuhkan
catu daya simetris dengan beda potensial -12 V dan +12 V
Berikut adalah ilustrasi tegangan simetris
Jika 2 buah batere
1,5 V dihubungkan
seri maka beda
potensial yang
terukur adalah:
Jika pada titik
kontak batere
diberikan tap yang
dianggap sebagai
referensi (0 V),
maka:
Sumber tegangan yang memiliki dua buah terminal yang memiliki beda
potensial yang sama terhadap suatu referensi disebut sebagai catu daya
simetris, gambar sebelah kanan merupakan catu daya simetris
OPERATIONAL AMPLIFIER
Jika sebuah gelombang sinus masuk dalam suatu komparator, maka VOUT:
Contoh: Aplikasi komparator dengan diode
VIN
Jika VIN < > VREF maka led
biru menyala
RREF
VCC
Variable
Resistor
Jika VIN < > VREF maka led
merah menyala
+
RS
Resistor
pembatas arus
Jika VIN < > VREF maka led
hijau menyala
OPERATIONAL AMPLIFIER
Aplikasi catu daya simetris dengan travo stepdown
220 V
Kumparan
Primer
0V
24 V
12 V
Kumparan
Sekunder
0V
Travo merupakan
sumber arus AC.
Untuk mendapatkan
catu daya DC, maka
harus di berikan
sirkuit penyearah.
+VCC = +12V,
- VCC = -12V
Dianalogikan
dengan kondisi
batere diatas, maka
dapat dibuat catu
daya simetris dari
travo berikut
12 V
220 V
0V
12 V
220 V
0V
0V
12 V
Jembatan
diode
IC
regulator
tegangan +
7812
+12 V
Referensi
0V
0V
12 V
7912
-12 V
IC
regulator
tegangan -
OPERATIONAL AMPLIFIER
Contoh:
RF
Jika RF = 200 KΩ, R1 = 50 KΩ, berapa
penguatan rangkaian ini?
+
VIN
R1
100MOhm
Vo
100Ohm
Analisislah berapa VOUT yang dihasilkan,
berapakah penguatannya?
1,5 V
+
Vo
OPERATIONAL AMPLIFIER
Tugas:
1. Suatu batere 3 volt hendak dilemahkan menjadi - 300 μV berapa tahanan
feedback dan tahanan input, berikan gambar sirkitnya
2. Sebuah non inverting amp tahanan feedback (RF) 100 KΩ tahanan input
(R1) = 10 KΩ, berapa penguatan rangkaian ini, berikan gambar sirkitnya
A Senin 08 10 12
B SELASA Kuis 09 10 12
Menjelaskan prinsip kerja dan spasifikasi dari Op-Amp ideal.
Menjelaskan Terminal-terminal Op-Amp 741
Menjelaskan Non Inverting Amplifier dan Inverting Amplifier.
Menjelaskan catu daya simetris yang digunakan pada rangkaian Op Amp.
Menjelaskan berbagai jenis rangkaian penguat menggunakan Op Amp.
Menjelaskan faktor penguatan pada rangkaian penguat selisih.