Sabtu, 23 Mei 2009

Penguat Operasional

OP-AMP

Penguat Operasional atau disingkat Op-amp adalah merupakan sutu penguat differensial berperolehan sangat tinggi yang terterkopel DC langsung, yang dilengkapi dengan umpan balik untuk mengendalikan karakteristik tanggapannya secara menyeluruh

Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar atau lebih persisnya analog.


Dalam skema dasar Op-amp sebagaimana ditunjukkkan dalam gambar 2.26, dan rangkaian penggantinya dalam gambar 2.27, sejumlah besar penguat Op-amp. memiliki sebuah masukan diferensial dengan tegangan V2 dan V1, yang diberkan secara berturut-turut terminal pembalik (inverting) dan terminal bukan pembalik (non inverting)

Perolehan antara V0 dan V1 positif (bukan kebalikan, non inverting) sedangkan penguatan antara V0 / V2 negatif (kebalikan, inverting).


Penguat
Operasional Ideal

  • Resistansi masukan Ri = .
  • Resistansi keluaran R0 = 0.
  • Perolehan Tegangan Av = - .
  • Lebar pita = .
  • V0 = 0 kalau V1 = V2 tidak tergantung pada besarnya V1.
  • Karakteristiknya tidak tergantung temperatur / suhu.

Sifat-sifat dari sebuah penguat operasional ideal adalah ;


Comparator (Pembanding)


  • Sebagaimana ditunjukkan dari namanya, komparator secara harfiah berarti membandingkan, dalam hal ini adalah membandingkan dua macam tegangan pada kedua masukannya


Dalam prakteknya tegangan yang satu dicatu oleh suatu acuan (reference) yang besarnya tetap, sedangkan yang lainnya oleh suatu masukan tegangan yang variable, bilamana tersambung (on). Apabila masukan non inverting lebih positif dari masukan inverting-nya, maka akan diperoleh keluaran maksismum positif. Dan bilamana masukan inverting lebih positif dibandingkan masukan non invertingnya, maka akan diperoleh keluaran maksimum negatif


Cara kerja sebuah komparator dapat diumpamakan sebagai sebuah penguat operasianal tanpa resistor umpan balik, sehingga memiliki penguatan yang sangat tinggi. Penguat operasional dengan modus seperti ini menyebabkan keluaran berayun secara penuh bila mendapat sinyal masukan relatif kecil. Bila masukan membalik dihubungkan dengan tanah tegangan masuk yang amat kecil (dalam pecahan millivolt) sudah cukup untuk membuat op-amp menjadi jenuh




Misalnya, bila catu berharga 5 V, maka kepatuhan keluarannya berkisar antara –13 V sampai +13 V. Pada IC 741C, bati tegangan simpal terbuka biasanya berharga 100.000. dengan demikian tegangan masuk yang dibutuhkan untuk mengahasilkan kejenuhan positif adalah






Tegangan ini amat kecil sehingga karakteristik transfer pada gambar 2.27. tampaknya mempunyai transisi (peralihan) vertikal pada Vin = 0 V. Transisi ini sebenarnya tidak vertikal. Pada 741C tegangan masuk +0,13 V akan menyebabkan kejenuhan positif dan –0,13 V mengakibatkan kejenuhan negatif






Karena tegangan masuk yang dibutuhkan untuk menghasilkan kejenuhan amat kecil, maka transisi pada gambar 2.28. tampak seperti vertikal, sebagai pendekatan kita akan menganggapnya sebagai vertikal, ini berarti bahwa tegangan masuk negatif mengakibatkan kejenuhan negatif

Di dalam sebuah Op-amp. yang berfungsi sebagai pembanding catu tunggal yang terdiri dari masukan inverting dan masukan non inverting terdapat rangkaian yang identik

PENGUAT GANDENGAN DC

ELEKTRONIKA DASAR
Dalam praktek biasanya untuk memperoleh suatu penguatan yang cukup besar, dapat
dilakukan dengan menggandeng beberapa penguat atau biasa dikenal dengan penguat
bertingkat. Untuk menjaga agar tegangan panjar (bias) pada suatu tahap tidak
terganggu oleh tahap sebelum dan berikutnya, maka antara penguat-penguat tersebut
dipisahkan dengan kapasitor. Rangkaian semacam ini lebih dikenal dengan penguat
gandengan RC. Penguat gandengan RC hanya bekerja untuk isyarat AC.
Bila isyarat berupa arus/tegangan DC atau bolak-balik dengan frekuensi sangat
rendah, maka diperlukan rangkaian penguat gandengan DC. Pada penguat ini, antara
transistor yang satu dengan yang lainnya dihubungkan secara langsung. Ada beberapa
cara untuk memperoleh penguat gandengan DC diantaranya adalah penguat diferensial
dan penguat hubungan Darlington.
Penguat yang muthakhir tersusun sebagai rangkaian terpadu (integrated circuit-
IC). Dengan IC memungkinkan kita untuk menyusun ribuan transistor ke dalam suatu
permukaan silikon (chip) dengan luas hanya beberapa mm2. Satu hal yang
menguntungkan dengan IC adalah dengan tanpa kapasitor, kita dapat menghasilkan
penguat dengan frekuensi respon sampai mendekati DC.
14.1 Penguat Diferensial
Untuk mengerti bagaimana penguat diferensial bekerja, perlu kita pelajari keadaan
panjar DC dari rangkaian dasarnya seperti ditunjukkan pada gambar 14.1. Masukan
dapat diumpankan pada ujung-ujung basis B1 dan B2. Perbedaan (difference) isyarat
pada kedua ujung inilah yang akan dikuatkan, sehingga kita menyebutnya sebagai
penguat diferensial.
14 PENGUAT GANDENGAN DC
Penguat Gandengan DC 171
Cara menghitung keadaan panjar dari penguat tersebut tidak berbeda dengan
pada penguat transistor tunggal. Dengan kedua basis ditanahkan seperti pada gambar
14.1, kita mempunyai
VE » -0,6 volt karena
VBE » -0,6 volt
dengan salah satu atau kedua transistor yang bekerja.
Gambar 14.1 Rangkaian dasar penguat deferensial
Permasalahannya adalah bagaimana membuat kedua transistor bekerja secara sama.
Selama keduanya mempunyai tegangan basis yang sama (0 volt) dan tegangan emitor
yang sama (~ -0,6 volt), keduanya mempunyai karakteristik yang identik. Khususnya,
karena
þ ý ü
î
í ì
- ÷÷
ø
ö
ç çè
æ
- = exp 1
T
BE
E o V
v
i I
kita memerlukan transistor dengan harga Io yang hampir sama. Kenyataannya Io
berharga sangat variatif untuk satu transistor ke transistor lainnya dan juga terhadap
Q
L1
B 1
R
I
T
-VEE
E
R
RL2
1 VE Q2
B 2
+ VCC
172 ELEKTRONIKA DASAR
temperatur sehingga untuk mendapatkan pasanngan Io yang serasi terkadang menjadi
masalah yang serius.
Namun demikian saat dua transistor dibuat bertetangga pada rangkaian
terintegrasi, maka mereka akan memiliki karakteristik dasar dan temperatur yang relatif
sama dan secara otomatis akan menjadi serasi. Salah satu ukuran keserasian tersebut
adalah dengan melihat harga “tegangan offset masukan”, yaitu selisih antara kedua
harga VBE, diperlukan untuk menjamin adanya kesamaan arus yang mengalir. Biasanya
selisih ini berharga dari 50 mV – 5 mV.
Arus total yang melewati kedua emitor adalah
( ( )) T EE E I = - 0,6 - -V / R (14.1)
karenanya untuk dua transistor yang identik kedua arus emitor adalah sebesar
/ 2 E1 E2 T I = I = I (14.2)
Besarnya arus kolektor keduanya adalah hampir sama dengan harga arus emitor di atas,
sehingga kedua tegangan kolektor adalah sebesar
C C CC E L V =V =V - I R 1 2 (14.3)
14.2 Pengoperasian Modus Bersama (Common-mode Operation -CM)
Rangkaian pada gambar 14.2 memperlihatkan bahwa isyarat vi diumpankan pada kedua
basis. Karena vi dipakai bersama sebagai masukan, maka keadaan ini disebut “masukan
modus bersama”
Penguat Gandengan DC 173
Gambar 14.2 Pengoperasian mudus bersama
Kita mungkin berharap sistem dapat memberikan keluaran beberapa ratus mV
dengan masukan beberapa mV, tetapi kenyataanya tidak demikian. Tegangan emitor
akan tetap sekitar 0,6 volt di bawah tegangan basis, sehingga tidak akan berharga terlalu
jauh dari -0,6 V. Karenanya besarnya arus total
T ( EE ) E I = V - 0,6 / R
hanya akan sedikit berubah. Akibat adanya rangkaian yang simetri, dengan harga vBE
yang identik pada kedua transistor, kedua arus emitor akan tetap berharga sekitar
/ 2 E1 E2 T I = I » I
sehingga tegangan kolektor juga berubah sedikit.
Selanjutnya besarnya penguatan dapat dihitung dengan menggunakan rangkaian
setara seperti telah dibicarakan pada bab sebelumnya.
Q
i
L1
v
vo1
R
I
T
-VEE
E
R
RL2
1 Q
o2
2
v
+ VCC
174 ELEKTRONIKA DASAR
Gambar 14.3 Rangkaian setara operasi modus bersama
Pada rangkaian setara operasi modus bersama seperti terlihar pada gambar 14.3, kita
melihat
( )
i E
e t e E i E e
v R
i i v R v R r
/
2 / /
2
1
»
= = = +
(14.4)
dan besarnya tegangan keluaran adalah
( ) i E L
o e L
v R R
v v i R
/ 2
01 2
» -
= = -a
(14.5)
sehingga penguatan pada masing-masing transistor adalah sebesar
o i L E v / v » -R / 2R (14.6)
Karena RL dan RE mempunyai harga yang hampir sama maka penguatan
tegangan yang dihasilkan sangat rendah (biasanya kurang dari satu). Jika perbedaan
keluaran o1 o2 v - v digunakan, maka penguatan akan berharga nol, maka RL1 dan RL2
mestinya terdapat keserasian (identik).
i
ie
re
vo1
L1
aie
v
R
i
R
it
E
re
ie
RL2
aie
v
vo2
Penguat Gandengan DC 175
Hambatan masukan dari isyarat-kecil pada masing-masing basis diberikan oleh
( ( ))
( )
E
i i E
i e
i i b
R
v v R
v i
r v i
b
b
b
2
/ / 2
/ / 1
/
=
=
= +
=
(14.7)
suatu harga yang cukup besar.
Rangkaian di atas, karena sifat simetrinya, berperilaku seperti sepasang penguat
transistor yang paralel tanpa adanya resistor emitor bypassed 2RE.
14.3 Pengoperasian Modus Diferensial (Differential-Mode Operation-DM)
Pada dasarnya pada pengoperasian ini, kedua masukan diberi tegangan yang besarnya
berbeda. Gambar 14.4 menunjukkan kedua tegangan masukan besarnya sama tetapi
berbeda tanda dan rangkaian setara untuk masukan isyarat- kecil rangkaian ini diberikan
pada gambar 14.5. Dari gambar 14.5 terlihat bahwa
( )
2 2
1 1
1 2
e e e
e e e
e e e E
v v i r
v v i r
v i i R
- - =
- =
= +
(14.8)
Gambar 14.4 Pengoperasian modus diferensial
Q
L1
+ v
R
-VEE
E
R
RL2
1 Q2 -
+ VCC
v
176 ELEKTRONIKA DASAR
Gambar 14.5 Rangkaian setara pengoperasian modus diferensial
sehingga untuk transistor yang identik dimana e e e r = r = r 1 2 didapat
( ) e e e e v i i r 2 1 2
= - 1 + (14.9)
karenanya
1 2
0
e e
e
i i
v
= -
=
(14.10)
Pada kondisi di atas, kita berharap bahwa kenaikan tegangan emitor karena
masukan bada basis 1 dilawan oleh penurunan tegangan karena masukan pada basis 2.
Dengan demikian setiap transistor mempunyai emitor yang ditanahkan (ac) dan bekerja
secara terpisah sebagai penguat emitor-ditanahkan. Penguatan tegangan dan hambatan
masukan dapat dituliskan sebagai
V L e A = -R / r (14.11)
dan i e r = b r (14.12)
Utuk masukan yang berharga besar, analisa di atas tidak sesuai lagi.
ie1
re1
o1
+
v
L1
v
R
R
it
E
ve
re 2
ie 2
v
RL2
-
vo2
Penguat Gandengan DC 177
14.4 Pengoperasian Ujung-Tunggal (Single-ended Operation)
Jika tegangan isyarat-kecil v dimasukkan ke salah satu basis dengan basis
ditanahkan, rangkaian setara rangkaian dimaksud seperti diperlihatkan pada gambar
14.6. Biasanya E e R >> r , sehingga v dapat diambil dari ujung re seri dengan tanah
(ground) dan v v / 2 e = . Karenanya kita mempunyai
( )
e
e e e
v r
i v v r
/
/
2
1
1
=
= -
(14.13)
Gambar 14.6 Pengoperasian ujung-tunggal
dan juga
L e
e L
o e L
v R r
i R
v i R
/ 2
1
1
= -
» -
= -a
(14.14)
dan besarnya penguatan tegangan adalah
( ) V L e A R / 2 r 1 = - (14.15)
Demikian juga untuk keluaran 2 berlaku
ie1
re1
vo1
L1
v
R
R
it
E
ve
re 2
ie 2
RL2
vo2
178 ELEKTRONIKA DASAR
V L ( e ) A R / 2 r 2 = +
Jika keluaran diambil secara diferensial, yaitu jika o1 o2 v - v digunakan sebagai
output, maka besarnya penguatan tegangan adalah
( ) o o L e v v / v R / r 1 2 - = - (14.16)
Besarnya hambatan masukan diberikan oleh
( )
e
e
e
i b
r
v v r
v i
r v i
b
b
b
2
/ /
( 1) /
/
2
1
=
»
= +
=
(14.17)
Rangkaian di atas menunjukkan bahwa dengan tanpa pemasangan kapasitor kita
mendapatkan penguatan tegangan dan hambatan masukan yang sebanding dengan
penguat emitor ditanahkan.
Pada penguat emitor-bersama kita memerlukan resistor RE untuk mendapatkan
tegangan panjar yang tepat, namun kita harus memasang kapasitor paralel (shunt)
dengan emitor ke tanah.
14.5 Pasangan Berekor-Panjang (Long-tailed Pair)
Dalam praktek kita menginginkan penguatan diferensial dari kedua masukan
( ) b1 b2 v - v . Jika ( ) b1 b2 v - v mempunyai harga yang kecil dibandingkan dengan b1 v
dan b2 v , maka perlu kiranya mengurangi penguatan modus bersama (CM). Sudah kita
dapatkan bahwa besarnya penguatan untuk CM adalah
CM L E A = -R / 2R (lihat bagian 14.2)
maka pengurangan penguatan dapat dilakukan dengan menaikkan RE, yang tidak secara
langsung melibatkan penguatan DM yaitu
Penguat Gandengan DC 179
DM L e A = -R / r (lihat bagian 14.3)
Namun dengan menaikkan harga RE , secara langsung akan menaikkan harga VEE, untuk
menjaga agar arus emitor tetap konstan.
Ada cara lain yang lebih baik agar IE selalu berharga tetap, yaitu dengan
menambah satu transistor Q3 seperti terlihat pada gambar 14.7 yang biasa disebut
sebagai pasangan berekor panjang. Jadi rangkaian tambahan ini berfungsi sebagai
“sumber arus tetap”.
Gambar 14.7 Rangkaian pasangan berekor panjang
Gambar 14.8 Rangkaian pengikut emitor
Q
-15
2k4
5k1
-15
3k9
vb1
2k4
Q3
v
3k9
1 Q2
+15
b2
vi
-v
EE
R
E
vo
+ VCC
180 ELEKTRONIKA DASAR
14.6 Rangkaian Pengikut Emitor
Rangkaian pengikut emitor atau penguat kolektor-ditanahkkan seperti terlihat pada
gambar 14.8 dapat juga digunakan sebagai penggandeng DC.
Pendekatan pertama dari karakteristik rangkaian di atas adalah dengan melihat
keluarannya
= - 0,6 o i v v
yaitu bahwa keluaran pada emitor “mengikuti” masukan (dimana harganya akan
berubah-ubah terhadap tanah).
Kita dapat menggunakan pendekatan rangkaian setara isyarat-kecil untuk
menghitung penguatan tegangan dan hambatan masukannya seperti terlihat pada
gambar 14.9. Besarnya penguatan tegangan adalah
( ) o i E E e v / v = R / R + r (14.18)
dimana harganya akan mendekati satu karena biasanya E e R >> r .
Gambar 14.9 Rangkaian setara pengikut-emitor
vi
i e
E
ib
C
B
R
E
re
vo
bi e
Penguat Gandengan DC 181
Besarnya hambatan masukan adalah
( ( ))
( )
( )( ) E e
i e
i b i e
R r
v i
v i v i
= + +
= +
= +
1
1 /
/ / / 1
b
b
b
yaitu in E r » b R (14.19)
yang mempunyai harga jauh lebih besar dibandingkan dengan hambatan masukan pada
penguat emitor ditanahkan (b re).
Jika arus beban o i diambil dari keluaran, maka kita mendapatkan
( )
( ) o e o E
i e e e o E
v i i R
v i r i i R
= -
= + -
dan juga
e o o E i = i + v / R
( )
i o e
E
e
o
i o o o E e
v i r
R
r
v
v v i v R r
- = ÷÷
ø
ö
ç çè
æ
+
= + +
1
/
( ) ( ) o i E E e o e E E e v = v ´ R / R + r - i ´ r R / R + r (14.20)
Suku pertama pada ruas kanan persamaan 14.20 adalah merupakan tegangan
keluaran tanpa beban, dan suku kedua adalah penurunan tegangan keluaran pada
hambatan o r , dengan demikian
( ) o e E e E r = r R / r + R (yaitu e E r // R )
atau
o e r » r
suatu harga hambatan keluaran yang sangat rendah
Jika pengikut emiter diberi masukan S v dengan hambatan sumber S R , besarnya
keluaran memungkinkan untuk dihitung dengan menggunakan hambatan masukan yang
telah diketahui harganya, dari
182 ELEKTRONIKA DASAR
i s E ( S E ) v = v ´ b R / R + b R
dan kemudian
( ) o i E E e v = v ´ R / R + r (14.21)
Untuk menentukan hambatan keluaran kita perlu memperhatikan bahwa S R
menyebabkan turunnya tegangan, dari S v ke i v , dari
= /(b + 1) b S e S i R i R
sehingga total penurunan tegangan ke o v adalah
+ = ( + /(b + 1)) b S e e e e S i R i r i r R (14.22)
Dibandingkan dengan hambatan keluaran pada gambar 14.9 yang besarnya sama
dengan e r , maka besarnya hambatan keluaran adalah sebesar
/ b o e S r » r + R (14.23)
14.7 Pasangan Darlington (Darlington-Pair)
Karena penguatan tergantung pada harga b , maka memproduksi transistor dengan b
yang tinggi banyak memberi keuntungan. Tetapi untuk maksud tersebut diperlukan
lapisan yang sangat tipis pada daerah basis yang akan mengakibatkan transistor
mempunyai tegangan dadal (breakdown voltage) rendah.
Untuk mencapai maksud tersebut di atas bisa dilakukan dengan menghubungkan
dua transistor yang biasa disebut dengan pasangan Darlington seperti terlihat pada
gambar 14.10. Pasangan transistor tersebut terdapat di pasaran dalam paket dengan
ujung-ujung kaki E’, B’ dan C’.
Penguat Gandengan DC 183
Gambar 14.10 Rangkaian pasangan Darlington
Jika kita berasumsi arus masukan i seperti diperlihatkan pada gambar 14.10 dan
menghitung arus yang mengalir, akan didapat penguatan efektif ( ' / ') C B b = I I adalah
1 2
1 2 1 2
b b
b b b b b
»
= + +
Pasangan Darlington sering juga digunakan dengan arus emitor yang relatif
tinggi, sehingga 2 b relatif kecil; jika tidak Q1 mempunyai berarus rendah sehingga 1 b
bisa berharga kecil. Namun demikian dengan mudah kita mendapatkan
b = 50 ´100 = 5000
Kita mungkin berangan-angan dapat menghitung e r dari arus emitor dari Q2.
Namun demikian Q2 dikendalikan dari sumber (Q1) yang memiliki arus yang sangat
rendah, karenanya memiliki hambatan keluaran yang tinggi. Oleh sebab itu harga e r
efektif pasangan Darlington diberikan oleh
2 1 2 / b e e e r = r + r
Q
B' Q2
1
E '
(b+ 1)i
b1+ (
) (b2+ 1)i
1
b
1
1
b i
b(b+
b1 + (
C'
)i
2 + b1b2) i
184 ELEKTRONIKA DASAR
Namun 1 2 2 / b E E I = I dan juga e1 2 e2 r = b r , dengan demikian harga e r efektif
diberikan oleh
2 2 e e r = r
Transistor pasangan Darlington banyak dimanfaatkan pada rangkaian pengikut
emitor tenaga-tinggi, utamanya pada penguat daya audio.
Contoh 1.
Hitung parameter kinerja penguat diferensial seperti terlihat pada gambar 14.7
untuk berbagai isyarat masukan. Transistor penyusun diasumsikan identik dengan
b = 250 dan toleransi 1 %.
Jawab:
Pertama kita harus menghitung besarnya tegangan panjar DC
15 2,4 /(2,4 5,1) 4,8 volt 3 = - ´ + = - B V
Jadi 5,4 volt 3 = - E V
= (- 5,4 - -15)/ 2,4 k�� = 4 mA T I
Jadi 2 mA 1 2 = = E E I I (transistor identik)
15 2 3,9 7,2 volt 1 2 = = - ´ = + C C V V
0,6 volt 1 2 = = - E E V V (jika basis ditanahkan)
Semua angka-angka di atas mempunyai toleransi 0,1 V atau 1 %, namun nilai ini tidak
penting untuk dikoreksi. Untuk masing-masing transistor kita mempunyai
re = 25 mV/2mA
= 12,5 W
Untuk pengoperasian diferensial, masukan isyarat-kecil (misalnya ± 1 mV),
emitor dalam kondisi ditanahkan (ac) dan Q1 dan Q2 masing-masing mempunyai
penguatan sebesar
Penguat Gandengan DC 185
/ = 3900 / 12,5 = 312 L e R r
sehingga tipe isyarat akan seperti
v t b 0,001 sin w 1 = +
v t b 0,001 sin w 2 = -
v t C 0,312 sin w 1 = -
v t C 0,312 sin w 1 = +
Besarnya keluaran diferensial C1 C2 v - v adalah 2 ´ 2 ´ 0,312 = 1,25 volt p - p . Untuk
masukan diferensial, hambatan masukan adalah
3,125k

12,5

= = 250 ´ = i e r b r
sedangkan untuk masukan ujung-tunggal besarnya hambatan masukan adalah
k

= 2 = 6,25 i e r b r
dan untuk masukan modus bersama besarnya hambatan masukan adalah
k

2,4k 600

= = 250 ´ = i E r b R
Dengan menggunakan pendekataan seperti pada gambar 14.3, besarnya fraksi masukan
modus bersama yang ada pada sambungan B-E adalah
/( ) 6,25 / 2400 0,0026 2
1
2
1 + » = e E e r R r
jadi walaupun dengan masukan sebesar 2 volt p-p akan hanya mengubah vbe sebesar
±2,6 mV, dengan demikian masih pada pengoperasian isyarat-kecil.
Jika kita mengasumsikan harga efektif RE sebesar 100 kW, besarnya keluaran
modus bersama pada kolektor adalah sebesar
186 ELEKTRONIKA DASAR
( )
( )
0,0195 volt (peak)
1 volt 3900/200000
/ 2
= ±
= ± ´
= - o L E i v R R v
Karena adanya toleransi sebesar 1% untuk RL1, RL2, harga di atas dapat berubah-ubah
pada kisaran ±0,0002 volts. Keluaran diferensial ( ) o1 o2 v - v akan berharga paling besar
±0,4 mV (peak).
Jika masukan berupa isyarat modus bersama yang tergabung (superimpossed)
dengan isyarat diferensial sebesar 2 mV(p-p), maka keluaran sebesar 312 mV(p) dari
isyarat DM akan menenggelamkan isyarat keluaran 20 mV(p) dari CM. dengan
menggunakan keluaran diferensial, perbedaanya akan naik sebesar 624 mV(p) sampai
0,4 mV(p).
Contoh 2.
Sebuah rangkaian pengikut emitor memiliki nilai
= = 15 volt CC EE V V
= 100 ohm E R
Rangkaian memiliki masukan S v dengan hambatan masukan S R ; S v berupa gelombang
sinus yang berosilasi di sekitar 0 volt. Tentukan kinerja rangkaian untuk
i) = 0 dan S R
ii) k

=1 S R
dengan pertama-tama menggunakan transistor tunggal dengan b = 50, kemudian dengan
menggunakan pasangan Darlington dengan b = 5000.
Jawab :
(i) Dengan menggunakan transistor sederhana dengan = 0 S R kita mempunyai
E V = -0,6 V
dan juga
V/100 144 mA

= 14,4 = E I
Kita perlu menggunakan
Penguat Gandengan DC 187
= 25 mV /144 mV = 0,174  e r
Besarnya penguatan adalah
/( + )=100 /100,174 = 0,9983 E E e R R r
Besarnya hambatan masukan adalah
= 50 ´100 = 5 k E b R
Besarnya hambatan keluaran adalah
= 0,174  e r
(ii) Dengan =1 k S R dan untuk transistor tunggal; jika E I sebesar 144 mA, B I akan
berharga ~ 3 mA, memberikan penurunan tegangan pada S R sebesar 3 V. Kita dapat
menghitung lebih rinci sebagai berikut. Kita mempunyai
B S E E EE 0 - I R - 0,6 - I R = -V
memberikan
÷
ø
ö ç
è
= æ +
50
1000
14,4 100 E I
=120 mA E I
= -15 + 0,12 ´100 = -3 V E V
= 25 mV/120 mA = 0,208 e r
Besarnya hambatan masukan pada basis adalah
= 5000  E b R
dan juga
0,832
6
5
100,208
100
Penguatan
= ´ =
+
´
+
=
E S
E
E e
E
R R
R
R r
R
b
b
20
0,208 20
Hambatan keluaran /
=
= +
= + b e S r R
Kita melihat bahwa S R = 1000 W penurunan kinerja transistor yang cukup serius.
(iii) Dengan S R = 0 dan dengan menggunakan pasangan Darlington, kita mempunyai
188 ELEKTRONIKA DASAR
= E V -1,2 V (kurang lebih)
dan juga
= 13,8 V/100  =138 mA E I
(25 mA/I ) 2 0,362  E = ´ = e r
Besarnya penguatan adalah
/( + )=100 /100,362 = 0,9964 E E e R R r
Besarnya hambatan masukan adalah
= 5000 ´100  = 500 k E b R
Besarnya hambatan keluaran adalah
= 0,362  e r
Terlihat dengan rangkaian transistor tunggal, hanya hambatan masukan yang mengalami
peningkatan.
(iv) Dengan =1 k S R dan pasangan Darlington; kita dapat mengabaikan penurunan
pada B S I R sehingga
» 138 mA E I
= 0,362  e r
Besarnya hambatan masukan pada basis adalah
= 5000 k E b R
dengan demikian
0,9944
501
500
0,9964
Penguatan
= =
+
´
+
=
E S
E
E e
E
R R
R
R r
R
b
b
masih berharga sangat dekat dengan satu
0,562
0,362 1000 / 5000
Hambatan keluaran /
=
= +
= + b e S r R
Terlihat bahwa dengan menggunakan pasangan Darlington dapat memberikan
hambatan masukan yang lebih tinggi, dapat menurunkan efek dari hambatan sumber
pada penguatan dan hambatan keluaran.

Dasar OP OP-AMP

Dasar – dasar OP OP-AMP :
  • Karakteristik Op-Amp
  • Modus penguatan Op-Amp
Karakteristik OP OP-AMP
  • Penguatan tegangan tak hingga (Av = ~)
  • Impedansi Masukan Tak hingga (Zin = ~)
  • Bandwidth Tak Hingga (BW = ~)
  • Impedansi keluaran tak hingga (Zout = ~)
  • Vout = 0 jika Vin = 0
Modus Penguatan
  • Modus Loop terbuka
  • Modus Loop tertutup
  • Penguatan Satu
Modus Loop Terbuka
  • Av = ~
  • Vout = (Vsign(Vb-Va))90%*Vcc
Modus Loop Tertutup
  • Av = Rf / Rin
Penguatan Satu
  • Av = 1