Penguat Operasional Ideal dan Riil Pengantar Analisis Rangkaian

Tujuan Pembelajaran Mengenal rangkaian penguat operasional, perilaku penguat operasional ideal dan riil

Pendahuluan Penguat operasional (operational amplifier, OpAmp) adalah rangkaian yang berperilakusebagai sumber tegangan dependen yang dikendalikan oleh selisih tegangan pada inputnya Penguat operasional saat ini merupakan rangkaian terintegrasi .

Penguat Operasional Penguat operasional mempunyai dua terminal input tegangan positif (noninverting, v1) dan negatif (inverting, v2) dan terminal output (vo) Hubungan input output dengan A penguatan tegangannya

Penguat operasional ideal Karakteristik Terminal input tidak membebani rangkaian lain (tidak menarik arus, arus masuk nol) Terminal output tidak terbebani rangkaian lain (tegangan output tetap) Penguatan tak hingga (input nol, output tidak nol) I=0 I bebas vd=0 vo v tetap I=0 Dengan penguatan tak hingga, input nol akan memberikan nilai output bebas. Nilai ini akan ditentukan interaksi rangkaian luar opamp secara matematis X/0 = ∞ untuk X≠0 sehingga ∞x0 = X X bernilai bebas

Penguat Operasional Riil Karakteristik (tidak memenuhi karakteristik opamp ideal) Ada resistansi input Ri (besar, orde MW atau lebih) Ada resistansi output (kecil, orde 10W atau kurang) Penguatan terbatas (besar, orde 104 atau lebih) Opamp Ideal A=∞ A≠∞

Ketidakidealan Lain Tegangan output terbatas (oleh tegangan catu daya, nilai maksimum/ saturasi mendekati tegangan catu daya) Adanya tegangan offset (tegangan output tidak nol saat selisih tegangan input nol) Perlu rangkaian kompensasi tegangan offset di luar opamp (Opamp modern memiliki rangkaian kompensasi tegangan offset internal) V+ tegangan catu daya positif V- tegangan catu daya negatif

Penguat Operasional Riil Salah satu opamp populer adalah tipe 741 Berikut ini foto dan gambar koneksi pin sebuah 741 Dua huruf di depan 741 adalah kode nama pabrik, tanda bundar menyatakan nomor pin 1 berurutan melawan arah jarum jam

Analisis Rangkaian dengan Opamp Ideal Opamp ideal mempunyai resistansi input tak hingga sehingga arus masuk terminal input selalu nol. Pada keadaan tersebut, selisih tegangan kedua terminal input v1 dan v2 nol. Pada rangkaian linier rangkaian opamp selalu memiliki umpan balik negatif (output dihubungkan melalui rangkaian luar ke input inverting) Vd = V1-V2 = 0 II=0 V1 = V2 vI v2 I2=0 Vo Gunakan tegangan output vo sebagai variabel rangkaian

Analisis Opamp dengan SPICE Opamp tidak dianggap dapat dianggap ideal Gunakan model dengan resistor dan sumber tegangan dependen Pilih nilai Ri dan A yang cukup besar dan Ro yang cukup kecil Misalnya Ri 1GW RO 1mW A 1O6

Contoh 0527.01 Dengan menganggap opamp ideal tentukan tegangan output vo rangkaian berikut

Contoh 0527.01 Selisih tegangan pada kedua terminal input nol Opamp mempunyai umpan balik dari terminal ouput ke terminal input inverting Arus dari resistor 40W hanya mengalir ke resistor 10W Arus masuk terminal input opamp nol I=0 I1 VB 4V I2 VA