Penguat Operasional (disingkat op-amp) adalah penguat tegangan tinggi dengan mode masukan diferensial yang terhubung langsung, biasanya dengan keluaran ujung tunggal. Penguat ini dapat menghasilkan potensial keluaran (relatif terhadap ground) yang ratusan ribu kali lebih besar daripada beda potensial pada masukan. Penguat ini mendapatkan namanya karena awalnya terutama digunakan dalam rangkaian komputasi analog seperti operasi penjumlahan dan pengurangan.

Prinsip Kerja Penguat Operasional

Masukan diferensial dari penguat operasional mencakup tegangan masukan non-pembalik dan tegangan masukan pembalik. Penguat operasional ideal hanya menguatkan selisih antara kedua tegangan tersebut, yang disebut tegangan masukan mode diferensial. Tegangan keluaran penguat operasional diberikan oleh rumus berikut:

Vout = (V+ - V-) * Ado

di mana Ado adalah penguatan diferensial loop terbuka dari penguat operasional.

Penguat Operasional Ideal

Penguat operasional yang ideal biasanya memiliki karakteristik berikut:

1. Penguatan loop terbuka tak terhingga (Ado = +∞): Sifat penting dari penguat operasional ideal adalah bahwa dalam keadaan loop terbuka, sinyal diferensial pada input memiliki penguatan tegangan tak terhingga besar, yang membuat penguat operasional sangat cocok untuk menambahkan konfigurasi umpan balik negatif dalam aplikasi praktis.

2. Impedansi masukan tak terhingga (Zin/Rin = ∞): Terminal masukan dari penguat operasional ideal tidak memungkinkan arus apa pun mengalir masuk, artinya, sinyal arus pada terminal V+ dan V- selalu nol, yang berarti impedansi masukan tidak terhingga.

3. Tegangan offset masukan nol

4. Lebar pita tak terhingga (BW = ∞) dengan pergeseran fasa nol dan laju perubahan tak terhingga: Penguat operasional yang ideal akan memperkuat sinyal masukan frekuensi apa pun dengan penguatan diferensial yang sama, tanpa berubah karena perubahan frekuensi sinyal.

5. Impedansi keluaran nol (Zout/Rout = 0): Terminal keluaran penguat operasional ideal merupakan sumber tegangan sempurna. Berapa pun arus yang mengalir ke beban penguat berubah, tegangan keluaran penguat tetap konstan, artinya, impedansi keluarannya nol.

6. Tanpa kebisingan

7. Rasio penolakan mode umum tak terhingga (CMRR = ∞): Penguat operasional ideal hanya dapat merespons perbedaan tegangan antara terminal V+ dan V-, artinya, hanya menguatkan bagian (V+ - V-). Bagian umum dari kedua sinyal masukan (yaitu, sinyal mode umum) diabaikan sepenuhnya.

8. Rasio penolakan catu daya tak terbatas

Semua idealisasi ini tidak dapat sepenuhnya terwujud. Resistor dan kapasitor ekuivalen dapat digunakan dalam model penguat operasional untuk mensimulasikan parameter penguat operasional nyata yang tidak terbatas atau tidak nol. Dengan cara ini, perancang dapat memperhitungkan pengaruh-pengaruh ini dalam kinerja keseluruhan rangkaian akhir. Dampak beberapa parameter pada desain akhir mungkin dapat diabaikan, tetapi parameter lain yang sebenarnya membatasi kinerja akhir harus dihitung.

Desain Aplikasi Umum

(1) Penguat Loop Tertutup Pembalik

Gambar di atas menunjukkan rangkaian penguat loop tertutup pembalik. Dengan asumsi penguat loop tertutup ini menggunakan penguat operasional ideal, karena penguatan loop terbukanya tak terhingga, kedua terminal masukan penguat operasional tersebut merupakan ground virtual. Selain itu, karena impedansi masukan tak terhingga, arus dari Vin ke V- sama dengan arus dari V- ke Vout, sehingga:

(2) Penguat Loop Tertutup Non-Pembalik

Gambar di atas menunjukkan rangkaian penguat loop tertutup non-pembalik. Umpan balik negatif menentukan penguatan loop tertutup Acl=Vout/Vin melalui resistor pembagi tegangan Rf dan Rg. Keseimbangan tercapai ketika Vout cukup untuk membuat tegangan pada terminal pembalik sama dengan Vin. Oleh karena itu, penguatan tegangan seluruh rangkaian adalah 1 + Rf/Rg. Rumus tegangan keluarannya adalah:

(3) Ular berbisa

Gambar di atas menunjukkan rangkaian penjumlah. Dalam kondisi penguat operasional ideal, karena impedansi masukan tak terhingga, arus yang melalui R1 sama dengan arus yang melalui R2, dan demikian pula, arus yang melalui R3 sama dengan arus yang melalui R4. Jadi:

(V1-V+)/R1=(V+-V2)/R2

(Vout-V-)/R3=V_/R4

Juga karena hubungan pendek virtual, ada: V+=V_

Maka dapat disimpulkan bahwa :Vout=V1+V2

(4) Rangkaian Integrator

Gambar di atas menunjukkan rangkaian integrator. Dalam kondisi penguat operasional ideal, penguatan loop terbuka tak terhingga, tegangan pada terminal masukan pembalik sama dengan tegangan pada terminal non-pembalik, dan karena impedansi masukan tak terhingga, arus yang melalui R1 sama dengan arus yang melalui C1.

Arus yang melewati R1 i=V?/R?

Arus yang melewati C1 i=C·dU./dt

Jadi Vout =((-1/(R?·C?)·fV?dt

Tegangan keluaran sebanding dengan integral tegangan masukan terhadap waktu, itulah sebabnya ia disebut rangkaian integrator.

(5) Rangkaian Diferensiator

Gambar di atas menunjukkan rangkaian diferensiator. Dalam kondisi penguat operasional ideal, penguatan loop terbuka tak terhingga, tegangan pada terminal masukan pembalik sama dengan tegangan pada terminal non-pembalik, dan karena impedansi masukan tak terhingga, arus yang melalui R1 sama dengan arus yang melalui C1.

Jika V1 adalah tegangan DC yang diterapkan secara tiba-tiba, keluaran Vout berhubungan dengan pulsa yang berlawanan arah dengan V1.

Slkor SL8634XS14 Op-amp Umum SOP-14

Tentang kami SLKOR:

SLKOR, yang berkantor pusat di Shenzhen, Tiongkok, merupakan perusahaan teknologi tinggi nasional yang sedang berkembang pesat di sektor semikonduktor daya. Dengan pusat R&D di Beijing dan Suzhou, tim teknis intinya berasal dari Universitas Tsinghua. Sebagai inovator dalam teknologi perangkat daya silikon karbida (SiC), SLKORProduk-produknya digunakan secara luas dalam kendaraan energi baru, pembangkit listrik fotovoltaik, IoT industri, dan elektronik konsumen, menyediakan solusi semikonduktor penting bagi lebih dari 10,000 klien di seluruh dunia.

Perusahaan ini mengirimkan lebih dari 2 miliar unit setiap tahunnya, dengan MOSFET SiC dan dioda SBD pemulihan ultra cepat generasi ke-5 yang menetapkan tolok ukur industri dalam rasio efisiensi dan stabilitas termal. SLKOR memegang lebih dari 100 paten penemuan dan menawarkan 2,000+ model produk, terus memperluas portofolio IP-nya di seluruh perangkat daya, sensor, dan IC manajemen daya. Sertifikasi termasuk ISO 9001, EU RoHS/REACH, dan kepatuhan CP65 menunjukkan komitmen teguh perusahaan terhadap inovasi teknologi, lean manufacturing, dan pembangunan berkelanjutan.