Penguat operasional (
bahasa Inggris:
operational amplifier) atau yang biasa disebut
op-amp merupakan suatu jenis penguat
elektronika dengan
sambatan (bahasa Inggris:
coupling)
arus searah yang memiliki bati (
faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris:
gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk
sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri
741.
Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna.
Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti
penjumlahan dan
pengurangan terhadap
tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti
komparator dan
osilator dengan distorsi rendah.
Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki
karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal
tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat operasional ideal adalah:
- Bati tegangan tidak terbatas.
- Impedansi masukan tidak terbatas.
- Impedansi keluaran nol.
- Lebar pita tidak terbatas.
- Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol)
Aplikasi sirkuit
Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis sirkuit listrik.
Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:
Komparator (pembanding)
Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan batas simpal terbuka (
bahasa Inggris:
open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar.
Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan
semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat
operasional lainnya dan umum disebut juga dengan
komparator (bahasa Inggris:
comparator).
Komparator membandingkan dua
tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.
di mana
adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara
dan
.)
Penguat pembalik
Sebuah penguat pembalik menggunakan
umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.
Resistor R
f melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan.
Hal ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.
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.
Bati dari penguat ditentukan dari rasio antara R
f dan R
in, yaitu:
Tanda negatif menunjukkan bahwa keluaran adalah pembalikan dari masukan.
Contohnya jika R
f adalah 10.000 Ω dan R
in adalah 1.000 Ω, maka nilai bati adalah -10.000Ω / 1.000Ω, yaitu -10.
Penguat non-pembalik
Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:
atau dengan kata lain:
Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai
1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada
penguat operasional maka impedansi masukan bernilai
.
Penguat diferensial
Penguat diferensial digunakan untuk mencari
selisih dari dua
tegangan yang telah di
kalikan dengan
konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai
resistansi yaitu sebesar
untuk
dan
. Penguat jenis ini berbeda dengan
diferensiator. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:
Sedangkan untuk
dan
maka bati diferensial adalah:
Penguat penjumlah
Penguat penjumlah menjumlahkan beberapa tegangan masukan, dengan persamaan sebagai berikut:
- 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:
di mana
adalah waktu dan
adalah tegangan keluaran pada
.
Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai
tapis pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.
Diferensiator
Mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu dengan persamaan:
di mana
dan
adalah fungsi dari waktu.
Pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan cara mengganti
kapasitor dengan
induktor, namun tidak dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya yang besar.
Diferensiator dapat juga dilihat sebagai
tapis pelewat-rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.
Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Penguat_operasional