Penguat Operasi (Op-Amp)

Op-Amp adalah salah satu jenis penguat sinyal yang banyak dipergunakan dalam instrumen. + Vcc + _ Za ia Keluaran Inverting Input Non Inverting Input - Vee Op-Amp Dalam rangkaian loop terbuka memiliki faktor penguatan yang sangat tinggi. Op-amp umumnya dicatu secara simetris, namum kadang kala dicatu secara uni polar (+V dan ground).

Op - Amp Karakteristik masukan op-amp masukan Keluaran +Vcc Tetap _ V - VEE Tetap t V masukan Keluaran

Impedansi masukan tinggi (Za), ia  0. Impedansi keluaran rendah Karakteristik Op-Amp Impedansi masukan tinggi (Za), ia  0. Impedansi keluaran rendah Faktor penguatan loop terbuka tinggi. + _ Za ia Keluaran Inverting Input Non Inverting Input V1 Vo V2 Vo = G ( V2 – V1 ) ia = 0  V1  V2

Penguatan loop terbuka + _ +Vcc - VEE V1 V2 Vo Penguatan loop terbuka Jika V2 > V1  Vo = +Vcc V2 <= V1  Vo = -VEE Op-Amp sbg Buffer + _ LM 324 GND + _ +Vcc - VEE Vin Vo Vo = Vin

Penguat Inverting Vo + _ +Vcc - VEE Vin ia A B R1 i1 R2 i2 Ia = 0  VA = VB = 0 i1 = i2 + ia i1 = i2 Vin - VA R1 VA - Vo R2 = Vo = - ( ) Vin R2 R1 V Vo Vin t

Penguat non Inverting Vo + _ +Vcc - VEE Vin ia A B R1 i1 R2 i2 ia = 0  VA = VB = Vin 0 - VA R1 VA - Vo R2 = - Vin R1 Vin - Vo R2 = Vo = ( ) Vin R1 + R2 R1 Vin Vo t V

Penguat Selisih. i1 = i4 ; i2 = i3; VA = VB Vo + _ +Vcc - VEE V1 ia A B R1 i1 R4 i4 V2 R2 R3 i2 i3 VB = R3 R3 + R2 V2 V1 - VA R1 VA - Vo R4 = R1R3 + R4R3 R1(R2 + R3) R4 R1 V0 = V2 - V1 Vo = (V2 – V1) Rf Ri R1 = R2 = Ri ; R3 = R4 = Rf

Integrator I1 = Ic VA = 0

Derivator (turunan) iC = iR , VA = 0

wheatstone bridge R1 // R2 R3 // R4 Semua resistor diganti dg R (sensor), perubahan resistor R R1 = R2 = R3 = R4 = R

R1 = R2 = R (sensor), R3 = R4 = R (tetap). R1 = -R2 = R

Contoh Empat buah strain gauge dengan resistansi masing-masing 120  dipergunakan untuk mengukur gaya. + _ - VEE Vo Rf = 10 k  120/2 Rf R  5 R 5 V + _ - VEE Vo Rf = 10 k  R1 R2 R3 R4 Rf VCC

Misal R = 2  untuk gaya 20 N, maka: V2 – V1 = R  5/R = 5  2/120 = 0.083 volt Vo = 10 000  0.083 / 60 = 13.83 volt 20 N Jadi untuk gaya 20 N, maka keluaran alat ukur adalah 13.83 volt Jika Vcc = 12V maka keluaran op-amp akan lebih kecil dari 12V

Contoh lain: Misal NTC dipergunakan untuk mengukur suhu media air. Pada kondisi normal suhu air = 26C dan RNTC = 1 k. Pada suhu 30 C RNTC = 950 . Resistansi tetap (R) dipilih dengan nilai 500 . Hitunglah keluaran penguat (Vo). + + 5V NTC Vs R Vo 10 k 3 k 5 k + 12 V VA VB

Jawab: Pada kondisi normal 26C : R Vs =  5 V = (500/1500)  5 V = 1.67 V Pada suhu 30C  Vs = (500/1450)  5 V = 1.72 V Dalam hal ini Vs = VA R + RNTC VREF – VB VB - Vo 3000 10 000 = Dalam hal ini VA = VB = Vs Misal Pada kondisi normal Vo dibuat = 0 V

VREF – 1.67 1.67 - 0 3000 10 000 =  VREF = 2.17 volt Pada suhu 30C 2.17 – 1.72 1.72 - Vo 3000 10 000 = VREF – VB VB - Vo 3000 10 000 =  Vo = 1.72 – 1.5 = 0.22 Volt Dengan cara yang sama Hitunglah jika Resistor 10 k diganti dengan 50k .

PR Sebuah LDR dengan tahanan awal 115 k dipergunakan untuk mendeteksi garis putih. Tahanan LDR untuk warna hitam adalah 75 k dan untuk warna putih adalah 50 k. Buatlah rangkaian transducer dan penguat sehingga keluarannya bisa dibinerisasi dengan tegangan ambang 3 volt. 2. Sebuah penguat selisih dipergunakan untuk merubah selang tegangan input 0.3mV – 0.8 mV menjadi selang 0 – 5 V. Hitunglah nilai resistansi dan tegangan tetap yang harus diberikan pada penguat.

Terima Kasih

Transistor Bipolar

Pada transistor NPN, emitor lebih negatif dibanding basis dan basis lebih negatif dibanding kolektor. Pada transistor PNP, emitor lebih positif dibanding basis dan basis lebih positif dibanding kolektor. 95% arus emitor ie akan mengalir dari emitor ke kolektor, 5% ie akan mengalir dari emitor ke basis  arus bias maju.

Vbe = tegangan bias basis adalah tegangan untuk menghasilkan bias maju. = 0.3 volt untuk bahan germanium = 0.6 volt untuk bahan silikon.

Penguatan statis adalah penguatan tanpa sinyal masukan (penguatan arus DC). Ic R1 R2 Is Vb Vcc 0 V IS = Vcc R1 + R2 Vbe = R2 Vcc R1 + R2 Ic = Vcc - Vce R3 Ic = hfe Ib

Untuk NPN, jika terjadi aliran arus dari kolektor ke basis, maka transistor dikatakan mengalami kebocoran. Arus bocoran = Icbo terjadi akibat pemanasan. Untuk mengatasi ketidak stabilan akibat arus bocoran, maka pada emitor dipasang tahanan tetap. R3 Ic R1 R2 Is Vcc 0 V R4 Vce Ie Pada kondisi jenuh, Vce = 0.1 volt. Pada kondisi tersumbat Vce = Vcc. Kondisi jenuh adalah kondisi saat Ic dan Ie mencapai maksimum. Kondisi tersumbat terjadi saat Ic dan Ie sama dengan nol. Disipasi daya = Ic x R3.

Terima Kasih