MAKALAH DASAR ELEKTRONIKA PENGUAT OPERASIONAL

MAKALAH DASAR ELEKTRONIKA PENGUAT OPERASIONAL

Dosen Pengampu

Muhammad Jumnahdi,

ST.,M.T., Oleh:

Aldimasrefi Taruna 1021611003 Alvareza Chairofta 1021611004 Febby Akhbar Fitriyan 1021611023

Ristian Aldi 1021611054

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG

2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNYA sehingga makalah ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan memberikan sumbangan baik materi maupun pikirannya.

Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.

Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.

Balunijuk, 21 November 2017 Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL...

KATA PENGANTAR...

DAFTAR ISI...

I. PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...

1.2 Rumusan Masalah...

1.3 Tujuan Dan Manfaat...

II. PEMBAHASAN...

2.1 Definisi Op-Amp...

2.2 Rangkaian Op-Amp...

2.3 Diagram Op-Amp...

2.4 Fungsi Op-Amp...

2.4.1 Amplifier Operasional: Op-Amp Ideal...

2.5 Jenis-jenis Op-Amp...

2.6 Karakteristik Op-Amp...

III. PENUTUP...

3.1 KESIMPULAN

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di dalam suatu alat ukur elektronik tentu memiliki sensor untuk dapat melakukan pengukuran pada suatu sistem. Namun terkadang sinyal input dari yang akan diukur sangatlah kecil sehingga alat ukur tidak dapat membacanya dengan baik dan tepat. Oleh sebab itu digunakanlah suatu komponen yang dapat menguatkan sinyal input sehingga alat ukur dapat membacanya dengan baik. Komponen yang dapat menguatkan sinyal input ini biasa disebut dengan operasional amplifier.

Operasional amplifier atau op-amp ini merupakan salah satu komponen analog yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi op-amp popular yang paling sering dibuat antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi op-amp yang paling dasar, dimana rangkaian feedback (umpan balik) negatif memegang peranan penting. Secara umum, umpanbalik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpanbalik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.

Untuk dapat menjalankan fungsinya dengan baik, op-amp harus memiliki umpan balik. Hampir seluruh rancangan rangkaian yang ada pada umumnya menggunakan umpan balik negatif untuk mengendalikan besarnya gain serta memperoleh operasi kerja op-amp linear. Umpan balik negatif dapat diperoleh melalui pengunaan komponen-komponen rangkaian, misalnya resistor, yang dihubungkan di antara terminal keluaran op-amp dan masukan pembalik op-amp yaitu terminal masukan yang bertanda ( - ). Rangkaian-

Pada makalah ini akan dibahas semua hal mengenai op-amp ini. Mulai dari definisi op-amp, teknik feedbacknya, model rangkaian op-amp, tipe-tipe op-amp, prinsip kerjanya, karakteristiknya, perhitungannya, dan akan dibahas pula bagaimana kondisi atau keadaan op-amp yang ideal. Sebagai tambahan akan dibahas juga mengenai apa itu termokopel, rangkaian pengkondisi sinyalnya dan apa saja tipe-tipe termokopel itu sendiri.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa itu Penguat Operasional (OP-AMP)?

2. Apa saja fungsi dan kegunaan Penguat Operasional (OP-AMP)?

3. Apa contoh dari IC OP-AMP?

4. Apa saja Jenis-jenis OP-AMP 1.3 Tujuan Dan Manfaat

Tujuan disusunnya makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah Dasar Elektronika semester ganjil dan menjawab pertanyaan yang ada pada rumusan masalah.

Manfaat dari penulisan makalah ini adalah untuk meningkatkan pengetahuan baik penulis maupun bagi pemnaca tentang Penguat Operasional (OP-AMP).

II. PEMBAHASAN

2.1 Definisi Op-Amp

Op-amp adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Op-amp biasa terdapat di pasaran berupa rangkaian terpadu (Integrated Circuit-IC). Penguat operasional tersusun dari beberapa rangakian penguat yang menggunakan transistor. Biasanya membuat perangkat dari op- amp lebih mudah dibandingkan membuat penguat dari transistor karena tidak memerlukan perhitungan titik kerja, bias, dll.

Op-amp merupakan perangkat yang sangat efisien dan serbaguna.

Aplikasinya menjangkau industri elektronik yang luas yang memenuhi persyaratan untuk pengkondisian sinyal, fungsi transfer khusus, instrumentasi analog, perhitungan analog, dan sistem desain khusus. Aset dari analog yaitu simpel dan presisi merupakan ciri sirkuit dengan menggunakan op-amp.

Selain itu aplikasi op-amp yang juga sering digunakan antara lain adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator. Saat ini, penggunaan umum penguat operasional telah diperluas untuk mencakup aplikasi seperti Amplifier DC, Amplifier AC, komparator, Driver Servo Valve, Driver Defleksi Yoke, Oscillators Distorsi rendah, AC ke DC Converter, multivibrators.

Pada op-amp memiliki 2 rangkaian feedback (umpan balik) yaitu feedback negatif dan feedback positif dimana feedback negatif pada op-amp memegang peranan penting. Secara umum, feedback positif akan menghasilkan osilasi sedangkan feedback negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur. Berikut adalah teknik feedback:

Vin

R² R¹

Vout + _

Vn

Vp

I

menggunakan umpan balik akan memiliki karakteristik operasi yang unggul pada pengorbanan keuntungan.

Gambar 1: Op-amp dengan menggunakan feedback.

Dengan umpan balik yang cukup, karakteristik amplifier loop tertutup menjadi sebuah fungsi dari elemen umpan balik. Dalam rangkaian umpan balik yang khas, gambar 1, elemen umpan balik adalah dua resistor. Ketepatan gain "loop tertutup” diatur oleh rasio dari dua resistor dan secara praktis independen terhadap amplifier "loop terbuka”. Dengan demikian, amplifikasi untuk hampir semua tingkat presisi dapat dicapai dengan mudah.

2.2 Rangkaian Op-Amp

Sebuah amplifier memiliki port input dan port output. Pada amplifier linier, sinyal output = A x sinyal input, dimana A adalah faktor amplifikasi atau gain. Berdasarkan sinyal input dan outputnya, ada empat tipe gain penguat, yaitu: gain tegangan (tegangan luar/ tegangan dalam), gain arus (arus luar/ arus dalam), transresistance (tegangan luar/ arus dalam), dan transconductance (arus luar/ tegangan dalam).

Model rangkaian sebuah amplifier ditunjukkan pada gambar 2. Port input berperan pasif, tidak menghasilkan tegangan sendiri, dan dimodelkan oleh element resistif Ri atau disebut juga resistansi input. Port output tegangannya bergantung pada sumber Avi secara seri dengan resistansi output Ro, dimana Vi

adalah perbedaan potensial antara terminal port input. Gambar 2 menunjukkan rangkaian amplifier yang lengkap yaitu yang mengandung sumber tegangan

R ^S

V ^S

V ⁱ

R ⁱ A V ⁱ R ^o

V ^o

R ^L

S O U R C E A M P L I F I E R L O A D

+

_

+

_

INPUT PORT OUTPUT PORT

beban resistansi output RL. Dari gambar 2, dapat dilihat bahwa kita memiliki tegangan-pembagi sirkuit di port input maupun port output dari amplifier. Hal ini mengharuskan kita untuk menghitung ulang nilai Vi dan Vo setiap kali sumber/ beban yang digunakan berbeda dengan menggunakan rumus berikut:

s i s

i

i V

R R

V R 









  ...(1)

i L o

L

o AV

R R

V R 









  ...(2)

Gambar 2: Model rangkaian amplifier.

2.3 Diagram Op-Amp

Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat push-pull kelas B. Gambar 3 (a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.

Gambar 3 (a): Diagram blok operasional amplifier.

Gambar 3 (b): Diagram skematik simbol operasional amplifier.

Simbol op-amp adalah seperti pada gambar 3 (b) dengan 2 input, non- inverting (+) dan input inverting (-). Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –Vee) namun banyak juga op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol rangkaian di dalam op-amp pada gambar 3 (b) adalah parameter umum dari sebuah op-amp. Rin adalah resitansi input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah resistansi output dan besar resistansi idealnya 0 (nol). Sedangkan AOL adalah nilai penguatan open loop dan nilai idealnya tak terhingga.

Karakteristik satu op-amp dapat berbeda dengan op-amp lain tergantung dari teknologi pembuatan dan desain IC-nya.

2.4 Fungsi Op-Amp

Pada mulanya op-amp digunakan untuk rangkaian perhitungan analog, rangkaian pengaturan instrumentasi. Fungsi utamanya adalah untuk melakukan operasi linier matematika (tegangan dan arus), integrasi dan penguatan. Namun kini op-amp dapat digunakan dimana saja, dalam berbagai bidang: reproduksi suara, system komunikasi, sistem pengolahan digital, elektronik komersial dan aneka macam perangkat hobbyist.

Salah satu fungsi yang penting dari op-amp adalah hubungan polaritas antara input terhadap output. Tegasnya, jika input pada (-) lebih positif daripada input pada (+), maka output akan menjadi negatif. Sebaliknya, jika input pada (-) lebih negatif daripada input pada (+), maka output akan menjadi positif.

(a) (b) Gambar 4: Hubungan antara input dan output.

2.4-1 Amplifier Operasional: Op-Amp Ideal

Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial) yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp ada yang dinamakan input inverting dan non-inverting. Op-amp ideal memiliki open