OPERATIONAL AMPLIFIER (OP-AMP) : PENJELASAN, FUNGSI DAN PENGAPLIKASIAN

Operational Amplifier (Op-Amp)
Op-Amp adalah singkatan dari Operational Amplifier. Merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. IC Op-Amp adalah piranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal, baik sinyal DC maupun sinyal AC. Pada umumnya, Op-Amp disimbolkan ke dalam simbol skematik Op-Amp seperti berikut ini :

Simbol Skematik Op-Amp

Berikut adalah bentuk fisik dari Op-Amp :

Bentuk Fisik Op-Amp

Fungsi Op-Amp
Fungsi dari Op-amp adalah sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah. OpAmp banyak dimanfaatkan dalam peralatan-peralatan elektronik sebagai penguat, sensor, mengeraskan suara, buffer sinyal, menguatkan sinyal, mengitegrasikan sinyal. Selain itu digunakan pula dalam pengaturan tegangan, filter aktif, intrumentasi, pengubah analog ke digital dan sebaliknya.

Aplikasi Op-Amp
1. Amplifier Inverting
Berikut adalah rangkaian amplifier inverting :

Amplifier Inverting

Untuk mencari penguatan / gain dari rangkaian amplifier inverting dengan Op-Amp dapat digunakan persamaan berikut :

2. Amplifier Non-Inverting
Berikut adalah rangkaian Amplifier Non-Inverting

Amplifier Non-Inverting

Untuk mencari penguatan / gain dari rangkaian amplifier non-inverting dengan Op-Amp dapat digunakan persamaan berikut :

3. Rangkaian Penjumlah (Adder)
Berikut adalah rangkaian penjumlah (adder) :

Rangkaian Penjumlah (Adder)

Untuk mencari tegangan keluaran dari rangkaian penjumlah  atau adder dengan Op-Amp dapat digunakan persamaan berikut :

4. Rangkaian Pengurang (Subtractor)
Berikut adalah rangkaian pengurang (subtractor) menggunakan Op-Amp :

Subtractor 1 Op-Amp

Untuk mencari tegangan keluaran dari rangkaian pengurang atau subtractor dengan Op-Amp dapat digunakan persamaan berikut :

Selain subtractor dengan 1 Op-Amp, terdapat subtractor yang menggunakan 2 Op-Amp dan 3 Op-Amp. Berikut adalah rangkaian keduanya :

Substractor 2 Op-Amp

Substractor 3 Op-Amp

5. Buffer
Buffer pada suatu rangkaian elektronika digunakan untuk menjaga arus agar tetap pada nilai yang telah ditentukan. Berikut adalah rangkaian buffer :

Buffer

6. Komparator
Berikut adalah rangkaian komparator :

Komparator

Untuk mendapatkan Vru dan Vrl, dapat digunakan persamaan berikut :

7. Differensiator
Berikut adalah rangkaian differensiator :

8. Rangkaian Differensial
Rangkaian differensial yang banyak digunakan dipasaran dapat dilihat pada gambar berikut :

Rangkaian Differensial Yang Banyak Digunakan

Untuk mendapatkan tegangan keluaran dari rangkaian differensial, maka dapat digunakan persamaan berikut :

Untuk mencari nilai-nilai komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian differensiator, maka dapat digunakan persamaan berikut :

9. Integrator
Berikut adalah rangkaian integrator :

Rangkaian Integrator

Rangkaian integrator yang biasa digunakan dapat dilihat pada gambar berikut :

Rangkaian Integrator Yang Banyak Digunakan

Tegangan keluaran integrator dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :

Untuk mencari nilai-nilai komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian integrator, maka dapat digunakan persamaan berikut :

10. Rangkaian Pengendali Proporsional Integral (PI) Analog

Rangkaian Proporsional Integral (PI)

Fungsi alih dari rangkaian proporsional integral (PI) dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :

Keluaran dari rangkaian PI dapat diketahui dengan persamaan transformasi balik berikut :

Berikut adalah grafik keluaran dari rangkaian PI jika masukannya adalah berupa fungsi step :

Kurva Keluaran Rangkaian PID Masukan Fungsi Step

Untuk mencari nilai-nilai komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian PI, maka dapat digunakan persamaan berikut :

11. Rangkaian Pengendali Proporsional Integral Differensial (PID) Analog 

Rangkaian Proporsional Integral Differensial (PID)

Fungsi alih dari rangkaian proporsional integral (PI) dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :

Keluaran dari rangkaian PID dapat diketahui dengan persamaan transformasi balik berikut :

Berikut adalah grafik keluaran dari rangkaian PID jika masukannya adalah berupa fungsi step :

Kurva Keluaran Rangkaian PID Masukan Fungsi Step

Sumber Gambar : danm.ucsc.edu