Op - Amp (Operational Amplifier)

            Operational Amplifier atau di singkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp yang paling sering dipakai antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator.

Penguat operasional merupakan penguat masuk differensial berperolehan tinggi gandeng langsung. Istilah penguat operasional pertama kali digunakan oleh penguat dc (arus searah) yang membentuk operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, integrasi dan differensiasi dalam komputer analog. Di samping itu, OP AMP digunakan pula dalam pengatur tegangan, filter aktif, instrumentasi, pengubah analog ke digital dan digital ke analog, dan banyak penggunaan lain.

            Alasan penggunaan yang luas dari OP AMP adalah digunakan umpan-balik negatif. Penampilan penguat dengan elemen umpan balik terutama dikendalikan dengan ditentukan hanya oleh elemen-elemen umpan balik dan tidak tergantung pada karakteristik transistor, tahanan kapasitor yang membentuk penguat operasional. Kaerena elemen-elemen umpan balik umumnya pasif, dan penampilannya dapat diperkirakan.

            OP AM IC linear yang tidak mahal membentuk semua fungsi operasional diskrit yan disebutkan diatas. Sebagaimana tambahan, penguat operasional IC memberikan penampilan jauh lebih rumit, dan lebih baik serta stabilisasi temperatur.

Karakteristik OP - AMP

            Penguat operasional ideal mempunyai sifat-sifat berikut :

1.      Perolehan tegangan tak terhingga;

2.      Lebar pita tak terhingga

3.      Impedansi masuk tak terhingga;

4.      Impedansi keluar nol;

5.      Neraca sempurna, keluran nol kalau tegangan-tegangan yang sama ada pada dua terminal masukan;

6.      Karakteristik tidak berubah menurut temperatur.

Namun penguat operasional pada kenyataannya tidak ideal. Perolehan tegangan frekuensi rendah (dc) tidak “tak terhingga” tetapi ‘sangat tinggi’. Batas  hargakhasnya antara . Lebar pita juga terhingga kenyataannya, perolehan konstanta sampai beberapa ratus kilo hertz dan kemudian turun monoton dengan naiknya frekuensi. Impedansi masuk berada dalam batas dari 150 kΩ sampai beberapa ratus MΩ. Impedansi keluaran dari OP AMP praktis berada di antara 0,75 sampai 100Ω. Juga neraca sempurna tidak tercapaia dalam OP AMP praktis.

Beberapa Penggunaan OP – AMP

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:

1.                  Komparator (pembanding)

Komparator (pembanding) merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati 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.

   

2.                  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. Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.

  o   (karena adalah bumi maya (bahasa Inggris: virtual ground)

  o   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.

3.                  Penguat non-pembalik

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 .

4.                  Penguat diferensial

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar R₁    

6.                  Integrator

Penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu. Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat-tinggi dan dapat digunakan untuk rangkaian tapis aktif.

7.                  Diferensiator

            Diferensiator mendiferensiasikan sinyal hasil pembalikan terhadap 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.