Karakteristik Penguat Operasional Tak-Membalik (Non-inverting Amplifier)

Op-Amp, kependekan dari penguat operasional adalah bagian utama elektronik analog. Penguat operasional adalah komponen elektronik berpasangan DC yang memperkuat Tegangan dari input diferensial menggunakan umpan balik resistor. 

Op-Amps populer karena keserbagunaannya karena dapat dikonfigurasi dengan banyak cara dan dapat digunakan dalam berbagai aspek. Rangkaian op-amp terdiri dari beberapa variabel seperti bandwidth, impedansi masukan, dan keluaran, margin keuntungan, dll. Kelas op-amp yang berbeda memiliki spesifikasi yang berbeda bergantung pada variabel tersebut, MAKALAH ELEKTRONIKA DAYA RANGKAIAN CHOOPER

Ada banyak op-amp yang tersedia dalam paket rangkaian terintegrasi (IC) yang berbeda, beberapa op-amp ic memiliki dua atau lebih op-amp dalam satu paket. LM358, LM741, LM386 adalah beberapa IC Op-amp yang umum digunakan. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang Op-amp dengan mengikuti bagian rangkaian Op-amp kami.

Sebuah op-amp memiliki dua pin masukan diferensial dan satu pin keluaran bersama dengan pin daya. Kedua pin input diferensial tersebut adalah pin pembalik atau pin Negatif dan Non-pembalik atau Positif. Op-amp memperkuat perbedaan tegangan antara dua pin input ini dan memberikan output yang diperkuat melalui pin Vout atau outputnya.

Tergantung pada jenis masukannya, op-amp dapat diklasifikasikan sebagai Pembalik atau Non-pembalik. Dalam tutorial ini, kita akan mempelajari cara menggunakan op-amp dalam konfigurasi noninverting.

Dalam konfigurasi non-pembalik, sinyal masukan diterapkan melintasi terminal masukan non-pembalik (terminal positif) dari op-amp. Oleh karena itu, keluaran yang diperkuat menjadi "dalam fasa" dengan sinyal masukan.

Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, Op-amp membutuhkan umpan balik untuk memperkuat sinyal masukan. Hal ini umumnya dicapai dengan menerapkan sebagian kecil dari tegangan keluaran kembali ke pin pembalik (Jika konfigurasi non-pembalik) atau di pin non-pembalik (Dalam kasus pin pembalik), menggunakan jaringan pembagi tegangan.

Konfigurasi Penguat Operasional Non-pembalik

Pada gambar atas, sebuah op-amp dengan konfigurasi Non-pembalik ditampilkan. Sinyal yang perlu diperkuat menggunakan op-amp diumpankan ke pin positif atau Non-pembalik dari rangkaian op-amp, sedangkan Pembagi tegangan yang menggunakan dua resistor R1 dan R2 memberikan sebagian kecil dari keluaran ke pembalik. 

pin dari rangkaian op-amp. Kedua resistor ini memberikan umpan balik yang diperlukan ke op-amp. Pada kondisi yang ideal, pin input op-amp akan memberikan impedansi input yang tinggi dan pin output berada pada impedansi output yang rendah.

Amplifikasi tergantung pada dua resistor umpan balik (R1 dan R2) yang terhubung sebagai konfigurasi pembagi tegangan. R2 disebut sebagai Rf (resistor Umpan Balik)

Output pembagi tegangan yang dimasukkan ke pin non-pembalik penguat sama dengan Vin, karena titik persimpangan Vin dan pembagi tegangan terletak di node ground yang sama.

Karena ini, dan karena Vout bergantung pada jaringan umpan balik, kita dapat menghitung penguatan tegangan loop tertutup seperti di bawah ini.

Keuntungan dari Op-amp Non-pembalik

Karena Tegangan keluaran Pembagi Tegangan sama dengan Tegangan masukan, Pembagi Vout = Vin

Jadi, Vin / Vout = R1 / (R1 + Rf)

Atau, Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Keuntungan tegangan total penguat (Av) adalah Vout / Vin

Jadi, Av = Vout / Vin = (R1 + Rf) / R1

Dengan menggunakan rumus ini kita dapat menyimpulkan bahwa gain tegangan loop tertutup dari penguat operasional Non-Pembalik adalah,

Av = Vout / Vin = 1 + (Rf / R1)

Jadi, dengan faktor ini, penguatan op-amp tidak boleh lebih rendah dari penguatan satu atau 1. Selain itu, penguatan akan bernilai positif dan tidak boleh dalam bentuk negatif. Keuntungan secara langsung tergantung pada rasio Rf dan R1.

Nah, yang menarik adalah, jika kita menempatkan nilai resistor umpan balik atau Rf sebagai 0, maka gain akan menjadi 1 atau satu. Dan jika R1 menjadi 0, maka penguatannya tak terhingga. Tapi itu hanya mungkin secara teoritis. Pada kenyataannya, ini sangat bergantung pada perilaku op-amp dan penguatan loop terbuka.

Op-amp juga dapat digunakan untuk menambah tegangan input tegangan sebagai penguat penjumlah.

Contoh Praktis Penguat Non-pembalik

Kami akan merancang rangkaian op-amp non-pembalik yang akan menghasilkan penguatan tegangan 3x pada keluaran yang membandingkan tegangan masukan.

Kami akan membuat input 2V di op-amp. Kami akan mengkonfigurasi op-amp dalam konfigurasi noninverting dengan kemampuan penguatan 3x. Kami memilih nilai resistor R1 sebagai 1.2k, Kami akan mencari tahu nilai resistor Rf atau R2 dan akan menghitung tegangan keluaran setelah amplifikasi.

Karena penguatan tergantung pada resistor dan rumusnya adalah Av = 1 + (Rf / R1)

Dalam kasus kami, keuntungannya adalah 3 dan nilai R1 adalah 1.2k. Jadi nilai Rf adalah,

3 = 1 + (Rf / 1.2k)

3 = 1 + (1.2k + Rf / 1.2k)

3,6k = 1,2k + Rf

3,6k - 1,2k = Rf

Rf = 2,4k

Setelah amplifikasi, tegangan keluaran akan menjadi

Av = Vout / Vin

3 = Vout / 2V

Vout = 6V

Rangkaian contoh ditunjukkan pada gambar di atas. R2 adalah resistor umpan balik dan keluaran yang diperkuat akan menjadi 3 kali dari masukan.

Voltage Follower atau Unity Gain Amplifier

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, jika kita menjadikan Rf atau R2 sebagai 0, itu berarti tidak ada hambatan pada R2, dan Resistor R1 sama dengan tak terhingga maka gain penguatnya akan menjadi 1 atau akan mencapai gain satu. 

Karena tidak ada resistansi pada R2, output disingkat dengan input negatif atau input terbalik dari op-amp. Karena penguatannya adalah 1 atau satu, konfigurasi ini disebut sebagai konfigurasi penguat gain atau pengikut atau penyangga tegangan.

Saat kita meletakkan sinyal input melintasi input positif op-amp dan sinyal output sefase dengan sinyal input dengan penguatan 1x, kita mendapatkan sinyal yang sama di seluruh output penguat. Dengan demikian tegangan keluaran sama dengan tegangan masukan. Voltase keluar = Voltase masuk.

Jadi, itu akan mengikuti tegangan input dan menghasilkan sinyal replika yang sama di seluruh outputnya. Inilah mengapa disebut rangkaian pengikut tegangan.

Impedansi masukan dari op-amp sangat tinggi jika digunakan konfigurasi pengikut tegangan atau penguatan kesatuan. Terkadang impedansi input jauh lebih tinggi dari 1 Megaohm. 

Jadi, karena impedansi input yang tinggi, kita dapat menerapkan sinyal lemah di seluruh input dan tidak ada arus yang mengalir di pin input dari sumber sinyal ke amplifier. Di sisi lain, impedansi keluaran sangat rendah, dan itu akan menghasilkan masukan sinyal yang sama, di keluaran.

Dalam konfigurasi pengikut tegangan gambar di atas ditampilkan. Outputnya langsung terhubung melintasi terminal negatif op-amp. Keuntungan dari konfigurasi ini adalah 1x.

Seperti yang kita tahu,

Keuntungan (Av) = Vout / Vin

Jadi, 1 = Vout / Vin

Vin = Vout.

Karena impedansi masukan yang tinggi, arus masukan adalah 0, sehingga daya masukan juga 0. Pengikut tegangan memberikan penguatan daya yang besar di seluruh outputnya. Karena perilaku ini, Pengikut tegangan digunakan sebagai rangkaian penyangga.

Selain itu, konfigurasi buffer menyediakan faktor isolasi sinyal yang baik. Karena fitur ini, digunakan rangkaian voltage follower pada filter aktif tipe Sallen-key dimana tahapan filter diisolasi satu sama lain menggunakan konfigurasi op-amp voltage follower.

Ada rangkaian penyangga digital juga tersedia, seperti 74LS125, 74LS244 dll.

Karena kita dapat mengontrol penguatan penguat non-pembalik, kita dapat memilih beberapa nilai resistor dan dapat menghasilkan penguat non-pembalik dengan rentang penguatan variabel.

Amplifier non-pembalik digunakan di sektor elektronik audio, serta di ruang lingkup, mixer, dan berbagai tempat di mana logika digital dibutuhkan dengan menggunakan elektronik analog.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini