Penguat Operasional, Umpan Balik Positif Opsional Radio – Penguat operasional( kerap op amp ataupun opamp) merupakan penguat tekanan elektronik high- gain yang digabungkan DC dengan input diferensial serta, umumnya, output berakhir tunggal.
Penguat Operasional, Umpan Balik Positif Opsional Radio
Dalam bentuk ini, suatu op amp menciptakan kemampuan keluaran( relatif kepada sirkuit ground) yang umumnya 100. 000 kali lebih besar dari beda potensial antara halte masukannya. Penguat operasional berawal dari pc analog, di mana mereka dipakai buat melaksanakan pembedahan matematika di sirkuit yang tergantung pada linier, non- linier, serta gelombang.
rfconcepts.com – Ketenaran op amp sebagai gulungan pembuat di sirkuit analog sebab keserbagunaannya. Dengan memakai korban balik minus, karakter susunan op- amp, penguatannya, impedans masukan serta keluarannya, luas pita, dan lain- lain.
Didetetapkan oleh bagian eksternal serta mempunyai sedikit ketergantungan pada koefisien temperatur ataupun keterbukaan metode pada op amp itu sendiri.
Dilansir dari kompas.com, Op amp digunakan secara luas di perangkat elektronik saat ini, termasuk beragam perangkat konsumen, industri, dan ilmiah. Banyak op amp IC standar harganya hanya beberapa sen; namun, beberapa penguat operasional terintegrasi atau hibrida dengan spesifikasi kinerja khusus mungkin berharga lebih dari US $ 100 dalam jumlah kecil. Op amp dapat dikemas sebagai komponen atau digunakan sebagai elemen sirkuit terintegrasi yang lebih kompleks.
Baca Juga : Mengenal Lebih Dekat Tentang Broadcasting
Op amp adalah salah satu jenis penguat diferensial. Jenis penguat diferensial lainnya termasuk penguat diferensial penuh (mirip dengan op amp, tetapi dengan dua keluaran), penguat instrumentasi (biasanya dibangun dari tiga op amp), penguat isolasi (mirip dengan penguat instrumentasi, tetapi dengan toleransi terhadap kesamaan -tegangan mode yang akan menghancurkan op amp biasa), dan penguat umpan balik negatif (biasanya dibangun dari satu atau lebih op amp dan jaringan umpan balik resistif).
Input diferensial penguat terdiri dari input non-pembalik (+) dengan tegangan V + dan input pembalik (-) dengan tegangan V−; idealnya op amp hanya memperkuat perbedaan tegangan antara keduanya, yang disebut tegangan input diferensial. Tegangan keluaran op amp Vout diberikan oleh persamaan
Di mana AOL adalah gain loop terbuka dari penguat (istilah “loop terbuka” mengacu pada tidak adanya loop umpan balik eksternal dari output ke input).
Penguat loop terbuka
Besaran AOL biasanya sangat besar (100.000 atau lebih untuk op amp sirkuit terintegrasi), dan oleh karena itu perbedaan yang cukup kecil antara V + dan V- mendorong amplifier ke dalam clipping atau saturasi. Besaran AOL tidak dikontrol dengan baik oleh proses manufaktur, sehingga tidak praktis menggunakan penguat loop terbuka sebagai penguat diferensial yang berdiri sendiri.
Tanpa umpan balik negatif, dan umpan balik positif opsional untuk regenerasi, sebuah op amp bertindak sebagai pembanding. Jika masukan pembalik ditahan di arde (0 V), dan tegangan masukan Vin yang diterapkan ke masukan non-pembalik adalah positif, keluaran akan menjadi positif maksimum; jika Vin negatif, keluaran akan menjadi negatif maksimum.
Karena tidak ada umpan balik dari keluaran ke salah satu masukan, ini adalah rangkaian loop terbuka yang bertindak sebagai pembanding.
Penguat loop tertutup
Jika operasi yang dapat diprediksi diinginkan, umpan balik negatif digunakan, dengan menerapkan sebagian dari tegangan keluaran ke masukan pembalik. Umpan balik loop tertutup sangat mengurangi penguatan sirkuit.
Ketika umpan balik negatif digunakan, penguatan dan respons keseluruhan rangkaian ditentukan terutama oleh jaringan umpan balik, bukan oleh karakteristik op-amp.
Jika jaringan umpan balik terbuat dari komponen dengan nilai yang relatif kecil terhadap impedansi masukan op amp, nilai AOL respons loop terbuka op amp tidak terlalu memengaruhi kinerja rangkaian.
Dalam konteks ini, impedansi masukan tinggi pada terminal masukan dan impedansi keluaran rendah pada terminal keluaran merupakan fitur yang sangat berguna dari sebuah op amp.
Respons rangkaian op-amp dengan rangkaian masukan, keluaran, dan umpan baliknya ke suatu masukan secara matematis ditandai dengan fungsi transfer; merancang rangkaian op-amp agar memiliki fungsi transfer yang diinginkan dalam bidang teknik kelistrikan. Fungsi transfer penting di sebagian besar aplikasi op amp, seperti di komputer analog.
Pada penguat non-pembalik di sebelah kanan, adanya umpan balik negatif melalui pembagi tegangan Rf, Rg menentukan penguatan loop tertutup ACL = Vout / Vin. Ekuilibrium akan terbentuk ketika Vout cukup untuk “menjangkau dan menarik” input pembalik ke tegangan yang sama seperti Vin. Dengan demikian, penguatan tegangan seluruh rangkaian adalah 1 + Rf / Rg.
Sebagai contoh sederhana, jika Vin = 1 V dan Rf = Rg, Vout akan menjadi 2 V, persis jumlah yang dibutuhkan untuk menjaga V− pada 1 V. Karena umpan balik yang diberikan oleh jaringan Rf, Rg, ini adalah tertutup- sirkuit loop.
Cara lain untuk menganalisis hasil rangkaian ini dengan membuat asumsi berikut (biasanya valid):
Ketika sebuah op amp beroperasi dalam mode linier (yaitu, tidak jenuh), perbedaan tegangan antara pin non-pembalik (+) dan pin pembalik (-) sangat kecil.
Impedansi input antara pin (+) dan (-) jauh lebih besar daripada resistansi lain di rangkaian.
Karakteristik op-amp
Op amp yang ideal
Sebuah op amp yang ideal biasanya dianggap memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
Penguatan loop terbuka tak terbatas G = vout / vin
Impedansi masukan tak terbatas Rin, dan arus masukan nol
Tegangan offset masukan nol
Rentang tegangan keluaran tak terbatas
Bandwidth tak terbatas dengan pergeseran fasa nol dan laju perubahan tegangan tak terbatas
Rout impedansi keluaran nol
Nol kebisingan
Rasio penolakan mode umum tak terbatas (CMRR)
Rasio penolakan catu daya tak terbatas.
Cita-cita ini dapat diringkas dengan dua “aturan emas”:
Dalam loop tertutup, output berusaha melakukan apa pula yang diperlukan untuk membuat analogi titik berat antara input nihil.
Masukan tidak menarik arus.
Ketentuan awal cuma legal dalam permasalahan lazim di mana op amp dipakai dalam konsep loop tertutup( korban balik minus, di mana terdapat rute tanda yang diumpankan kembali dari output ke input pembalik). Aturan- aturan ini umumnya dipakai selaku pendekatan awal yang bagus buat menganalisa ataupun merancang susunan op- amp.
Tidak satu juga dari angan- angan ini bisa direalisasikan dengan sempurna. Suatu op amp jelas bisa dimodelkan dengan patokan non- infinite ataupun non- zero memakai resistor serta kapasitor yang sebanding dalam bentuk op- amp.
Setelah itu bisa memasukkan efek- efek ini ke dalam kemampuan totalitas dari susunan akhir. Sebagian patokan bisa jadi nyatanya mempunyai dampak yang bisa diabaikan pada konsep akhir sedangkan yang lain menggantikan batas faktual dari kemampuan akhir yang wajib dievaluasi.
Keuntungan terbatas
Penguatan loop terbuka tidak terbatas dalam penguat operasional yang ideal tetapi terbatas dalam penguat operasional nyata. Perangkat tipikal menunjukkan penguatan DC loop terbuka mulai dari 100.000 hingga lebih dari 1 juta.
Selama gain loop (yaitu, hasil dari loop terbuka dan gain umpan balik) sangat besar, penguatan rangkaian akan sepenuhnya ditentukan oleh jumlah umpan balik negatif (yaitu, tidak tergantung pada penguatan loop terbuka).
Dalam kasus di mana penguatan loop tertutup harus sangat tinggi, penguatan umpan balik akan sangat rendah, dan penguatan umpan balik rendah menyebabkan penguatan loop rendah; dalam kasus ini, penguat operasional akan berhenti berfungsi secara ideal.
Impedansi masukan hingga
Impedansi masukan diferensial dari penguat operasional didefinisikan selaku impedansi antara 2 masukannya; impedansi masukan bentuk biasa merupakan impedansi dari tiap masukan ke ground.
Penguat operasional input MOSFET kerap mempunyai sirkuit proteksi yang dengan cara efisien menghubung pendek perbandingan input apa juga yang lebih besar dari ambang kecil, alhasil impedansi input bisa nampak amat kecil dalam sebagian pengetesan.
Tetapi, sepanjang penguat operasional ini dipakai dalam aplikasi korban balik minus gain besar yang khas, sirkuit proteksi ini tidak hendak aktif. Bias masukan serta arus bocor yang dipaparkan di dasar ini merupakan patokan konsep yang lebih berarti buat aplikasi penguat operasional ideal.
Impedansi keluaran bukan nol
Impedansi keluaran rendah penting untuk beban impedansi rendah; untuk beban ini, penurunan tegangan pada impedansi keluaran secara efektif mengurangi penguatan loop terbuka.
Dalam konfigurasi dengan umpan balik negatif penginderaan tegangan, impedansi keluaran penguat diturunkan secara efektif; dengan demikian, dalam aplikasi linier, rangkaian op-amp biasanya menunjukkan impedansi keluaran yang sangat rendah.
Output impedansi rendah biasanya memerlukan arus diam yang tinggi (yaitu, idle) pada tahap output dan akan menghilangkan lebih banyak daya, sehingga desain berdaya rendah dapat dengan sengaja mengorbankan impedansi output yang rendah.
Arus masukan
Karena persyaratan bias atau kebocoran, sejumlah kecil arus (biasanya ~ 10 nanoamperes, nA, untuk op amp bipolar, puluhan picoampere, pA, untuk tahap masukan JFET, dan hanya beberapa pA untuk tahap masukan MOSFET) mengalir ke masukan.
Ketika resistor besar atau sumber dengan impedansi keluaran tinggi digunakan di rangkaian, arus kecil ini dapat menghasilkan penurunan tegangan besar yang tidak dimodelkan.
Jika arus masukan cocok, dan impedansi yang keluar dari kedua masukan cocok, maka tegangan yang dihasilkan pada setiap masukan akan sama. Karena penguat operasional beroperasi pada perbedaan antara inputnya, tegangan yang cocok ini tidak akan berpengaruh.
Arus input lebih sering terjadi pada ketidakcocokan. Perbedaannya disebut arus offset masukan, dan bahkan dengan resistansi yang cocok, tegangan offset kecil (berbeda dari tegangan offset masukan di bawah) dapat dihasilkan. Tegangan offset ini dapat membuat offset atau melayang pada penguat operasional.
Tegangan offset masukan
Tegangan ini, yang diperlukan di terminal masukan op amp untuk menggerakkan tegangan keluaran ke nol. Dalam penguat yang sempurna, tidak akan ada tegangan offset masukan.
Baca Juga : Stasiun Radio Tertua di Amerika, KDKA (AM)
Tetapi, itu terdapat dalam op amp yang sesungguhnya sebab ketidaksempurnaan dalam penguat diferensial yang ialah langkah masukan dari beberapa besar fitur ini. Tekanan offset masukan memunculkan 2 permasalahan: Awal, sebab penguatan tekanan besar penguat, perihal ini dengan cara virtual membenarkan kalau keluaran penguat hendak hadapi saturasi bila dioperasikan tanpa korban balik minus, apalagi kala halte masukan dihubungkan bersama.
Kedua, dalam loop tertutup, bentuk korban balik minus, tekanan offset masukan diperkuat bersama dengan tanda serta ini bisa memunculkan permasalahan bila amplifikasi DC akurasi besar dibutuhkan ataupun bila tanda masukan amat kecil.
Penguatan mode umum
Penguat operasional yang sempurna hanya memperkuat perbedaan tegangan antara dua inputnya, sepenuhnya menolak semua tegangan yang umum untuk keduanya. Namun, tahap input diferensial dari penguat operasional tidak pernah sempurna, yang mengarah ke penguatan tegangan umum ini sampai tingkat tertentu.
Ukuran standar cacat ini disebut rasio penolakan mode umum (dilambangkan dengan CMRR). Meminimalkan penguatan mode umum biasanya penting dalam amplifier non-pembalik (dijelaskan di bawah) yang beroperasi pada amplifikasi tinggi.
Penolakan catu daya
Output dari penguat operasional yang sempurna akan sepenuhnya independen dari catu dayanya. Setiap penguat operasional nyata memiliki rasio penolakan catu daya terbatas (PSRR) yang mencerminkan seberapa baik op amp dapat menolak perubahan tegangan suplai.
