Penguat operasional, atau lebih dikenal sebagai op-amp, adalah suatu blok penguat yang memiliki dua masukan dan satu keluaran. Op-amp umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu (integrated circuit – IC) yang banyak dijumpai di pasaran. Meskipun ukurannya kecil dan harganya terjangkau, penguat operasional memiliki peran penting dalam berbagai aplikasi elektronik. Artikel ini akan membahas dasar-dasar fungsi dan konfigurasi penguat operasional, serta memberikan wawasan tentang cara kerjanya.
Daftar Isi
Mengenal Penguat Operasional
Sebelum memahami lebih lanjut tentang penguat operasional, mari kita mengenal komponen dasar elektronik dari sebuah op-amp. Penguat operasional memiliki tiga terminal, yaitu masukan tak membalik (v+), masukan membalik (v-), dan keluaran (vo). Jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan membalik (v-), maka pada daerah frekuensi tengah, isyarat keluaran akan “berlawanan fase” (berlawanan tanda) dengan isyarat masukan. Sebaliknya, jika isyarat masukan dihubungkan dengan masukan tak membalik (v+), maka isyarat keluaran akan “sefase” dengan isyarat masukan.
Penguat operasional biasanya memerlukan catu daya ±15 V. Namun, dalam menggambarkan rangkaian, hubungan catu daya sering kali dihilangkan agar lebih mudah dipahami. Idealnya, jika kedua masukan memiliki besaran yang sama, maka keluaran akan berharga nol dan tidak akan tergantung pada perubahan sumber daya. Dengan kata lain, (v+) = Av-vo, di mana A adalah angka yang sangat besar dan tidak tergantung pada besarnya beban luar yang terpasang.
Konfigurasi Penguat Operasional Tak Membalik
Salah satu fungsi penguat operasional yang umum adalah sebagai penguat tak membalik (non-inverting amplifier). Fungsi ini memungkinkan penguatan isyarat masukan tanpa mengubah fase isyarat keluaran. Berikut adalah skema konfigurasi penguat operasional tak membalik:
Pada gambar di atas, terlihat bahwa isyarat masukan (vs) diberikan pada masukan tak membalik. Konfigurasi penguatan ditentukan oleh resistor r1 dan r2 yang membentuk jaringan pembagi tegangan. Resistor r2 dan r1 bertindak sebagai pengatur tingkat penguatan (gain) dan memberikan umpan balik (va) yang diperlukan pada masukan membalik. Karena tegangan umpan balik cenderung menyamai tegangan masukan tak membalik, maka va = vs.
Menghitung Penguatan Tegangan
Rumus penguatan tegangan (Av) pada penguat operasional tak membalik adalah:
Av = vout = r2/va + 1/r1
Sehingga, tegangan keluaran (vout) dapat dihitung dengan rumus:
Vout = r2/r1 + 1
Dengan menggunakan rumus ini, kita dapat menentukan penguatan tegangan dari penguat operasional tak membalik berdasarkan nilai resistor r1 dan r2 yang digunakan dalam rangkaian.
Kesimpulan
Penguat operasional (op-amp) adalah komponen penting dalam dunia elektronik. Artikel ini telah membahas dasar-dasar fungsi dan konfigurasi penguat operasional tak membalik, di mana penguatan isyarat masukan dapat dilakukan tanpa mengubah fase isyarat keluaran. Dengan pemahaman ini, Anda dapat merancang rangkaian penguat operasional yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi tertentu.
FAQ
- Apakah penguat operasional hanya tersedia dalam bentuk IC? Penguat operasional umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu (IC), tetapi ada juga model penguat operasional diskrit yang bisa dirakit secara manual.
- Apa perbedaan antara masukan tak membalik dan masukan membalik pada penguat operasional? Masukan tak membalik (v+) menghasilkan isyarat keluaran yang sefase dengan masukan, sedangkan masukan membalik (v-) menghasilkan isyarat keluaran yang berlawanan fase.
- Berapa nilai catu daya yang biasanya dibutuhkan oleh penguat operasional? Penguat operasional umumnya memerlukan catu daya ±15 V, tetapi ada juga model dengan persyaratan catu daya yang berbeda.
- Apa fungsi umpan balik pada penguat operasional tak membalik? Fungsi umpan balik pada penguat operasional tak membalik adalah untuk menyamakan tegangan pada masukan membalik dengan tegangan masukan tak membalik, sehingga mencapai penguatan yang diinginkan.
- Dapatkah saya merancang penguat operasional dengan penguatan yang lebih tinggi dari 1? Ya, Anda dapat merancang penguat operasional dengan penguatan yang lebih tinggi dari 1 dengan menggunakan nilai resistor r1 dan r2 yang sesuai.
