Rangkaian Operational Amplifier

Dalam artikel Mengenal IC Operational Amplifier, saya telah menjelaskan apa itu Op-Amp dan aplikasi umumnya. Pada pembahasan kali ini, saya akan melanjutkan pembahasan mengenai aplikasi lanjutan dari op-amp. Tidak hanya bisa digunakan sebagai penguat inverting dan non-inverting, op-amp juga bisa digunakan untuk keperluan lainnya. Apa saja? Berikut ulasannya.

Op-amp sebagai inverting summing amplifier

Summing Inverting Amplifier

Gambar di atas menunjukkan rangkaian inverting summing amplifier. Rangkaian tersebut mempunyai beberapa input (pada gambar terdapat 4 input) dan tidak ada batasan jumlahnya. Bisa 2, 3, 5 dst. Ada banyak cara untuk memahami cara kerja rangkaian inverting summing amplifier. Salah satu cara paling mudah adalah dengan menggunakan metode superposisi. Intinya, rangkaian ini bekerja berdasarkan rangkaian op-amp inverting amplifier, hanya saja ditambahkan ‘summing‘. Tegangan keluaran dari rangkaian ini adalah penjumlahan dari semua input yang dikalikan dengan penguatan pada masing-masing masukan. Secara matematis, persamaan tegangan keluaran dapat dinyatakan sebagai:

Op-amp sebagai non-inverting summing amplifier

Gambar di atas menunjukkan rangkaian summing non-inverting amplifier menggunakan op-amp. Hampir sama dengan rangkaian summing inverting amplifier, rangkaian ini juga mempunyai banyak input. Namun, bedanya adalah keluaran tegangan dari rangkaian ini memiliki polaritas yang sama dengan tegangan masukan. Metode paling mudah untuk memahami cara kerja rangkaian ini adalah metode Thevenin. Dengan metode Thevenin, rangkaian summing pada masukan non-iverting dapat disederhanakan dalam beberapa langkah:

Rangkaian summing pada masukan
Langkah 1
Langkah 2 : Rangkaian ekuivalen Thevenin
Rangkaian ekuivalen summing non-inverting amplifier

Perhatikan rangkaian ekuivalen summing non-inverting amplifier di atas. Rangkaian tersebut identik dengan rangkaian summing non-inverting amplifier. Sehingga kita dapat menghitung penguatannya, yaitu:

Maka, dapat diperoleh tegangan keluaran sebesar:

Op-amp sebagai differential amplifier

Rangkaian differential amplifier

Berbeda dengan rangkaian-rangkaian amplifier sebelumnya. Pada rangkaian differential amplifier, masukan diberikan pada kedua terminal (inverting dan non-inverting). Cara kerja rangkaian differential amplifier sangat simpel. Rangkaian ini akan menguatkan selisih (perbedaan) sinyal antara sinyal masukan pada terminal non-inverting dan terminal inverting. Untuk menghitung tegangan keluaran dari rangkaian ini, dapat digunakan metode superposisi.

Pertama, kita hitung keluaran tegangan untuk masukan non-inverting:

Kemudian hitung keluaran tegangan untuk masukan inverting:

Keluaran tegangan total dapat dinyatakan sebagai:

Jika R1 = R3 dan R2 = R4, maka persamaan keluaran total dapat disederhanakan menjadi:

Op-amp sebagai AC coupled amplifier

Terminologi AC coupled memiliki maksud bahwa hanya sinyal AC yang diperbolehkan melewati op-amp. Sinyal DC dan AC frekuensi rendah akan diblokir. Sebenarnya konsep AC coupled bisa diterapkan pada semua rangkaian op-amp. Namun, pada pembahasan ini saya hanya akan menjelaskan konsep AC coupled untuk rangkaian dasar inverting dan non-inverting amplifier saja.

Rangkaian inverting AC coupled amplifier

Pada rangkaian inverting AC coupled amplifier, perhitungan penguatan atau gain sedikit berbeda. Pada rangkaian ini dihitung juga losses yang terjadi. Penguatan total dihitung dengan persamaan:

di mana:

Av1 merupakan penurunan persamaan penguatan inverting amplifier dikarenakan adanya komponen kapasitor C1. Sehingga R1 diganti menjadi Z1 yang merupakan nilai impedansi dari resistor R1 dan kapasitor C1 yang disusun seri. Nilai impedansi Z1 dapat dihitung dengan rumus:

di mana nilai reaktansi C1 dapat dihitung dengan:

admin

Sederhana saja, yang penting bermakna dan bermanfaat.

You may also like...

Leave a Reply