Pengolahan Sinyal:IC OP-AMP
Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp) dikemas dalam suatu rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). Salah satu tipe operasional amplifier (Op-Amp) yang populer adalah LM741. IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut.
Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut. IC LM741 memiliki kemasan DIP 8 pin
Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. IC LM741 berisi satu buah Op-Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis rangkaian. Pada kenyataannya IC Op-Amp terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan.
- Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, karena akan merusak IC.
- Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V.
- Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum.
Pada sebuah peguat operasional (Op-Amp) dikenal beberapa istilah yang sering dijumpai, diantaranya adalah :
- Tegangan ofset masukan (input offset voltage) Vio menyatakan seberapa jauh v+ dan v terpisah untuk mendapatkan keluaran 0 volt.
- Arus offset masukan (input offset current) menyatakan kemungkinan seberapa berbeda kedua arus masukan.
- Arus panjar masukan (input bias current) memberi ukuran besarnya arus basis (masukan).
- Harga CMRR menjamin bahwa output hanya tergantung pada (v+) – (v-), walaupun v+ dan v- masing-masing berharga cukup tinggi.
Untuk menghindari keluaran yang berosilasi, maka frekuensi harus dibatasi, unity gain frequency memberi gambaran dari data tanggapan frekuensi.hal ini hanya berlaku untuk isyarat yang kecil saja karena untuk isyarat yang besar penguat mempunyai keterbatasan sehingga output maksimum hanya dihasilkan pada frekuensi yang relative rendah.
Bentuk dan Simbol IC Op-Amp
Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier atau penguat operasional) diantaranya adalah :
- Masukan non-pembalik (Non-Inverting)
+ - Masukan pembalik (Inverting)
– - Keluaran
Vout - Catu daya positif
+V - Catu daya negatif
-V
Fungsi Op-Amp
Fungsi dari Op-Amp adalah sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan, baik DC ataupun AC juga sebagai penguat Diferensiasi Impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah.
Op-Amp banyak dimanfaatkan dalam peralatan-peralatan ekeltronik sebagai penguat, sensor, mengeraskan suara, buffer sinyal, menguatkan sinyal, mengitegrasikan sinyal.
Selain itu, digunakan pula dalam peraturan tegangan, filter aktif, intrumentasi, pengubah analog ke digital dan sebaliknya.
Karakteristik Op-Amp
Pada umumnya, Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp itu ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input).
Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup.
Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan.
Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan.
Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.
Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu