Pengertian Op-Amp Beserta Prinsip Kerja & Fungsinya

Baca Cepat Buka

Finoo.id – Pengertian Op-Amp Beserta Prinsip Kerja & Fungsinya. Di dunia elektronika, op-amp merupakan istilah yang sudah sangat umum diketahui, bukan?

Op-amp digunakan dalam berbagai aplikasi dalam bidang elektronika, seperti elektronika audio, pengatur tegangan dc, tapis aktif, penyearah presisi, pengubah digital ke analog, elektronika nuklir, dan banyak lagi.

Namun, sebenarnya apa itu op-amp, karakteristiknya, dan prinsip kerjanya? Pada artikel ini, kita akan membahas topik tersebut mengenai op-amp.

Sejarah Op-Amp

Penggunaan penguatan operasional sebenarnya dimulai sejak zaman dahulu, tepatnya sekitar tahun 1940. Namun, istilah penguatan operasional atau Op-Amp baru dikenal secara luas pada tahun 1947.

Pada waktu itu, seorang ilmuwan bernama Jhon Ragazzini melakukan percobaan ilmiah dengan menggunakan tabung hampa udara (vacuum tube). Penguatan operasional yang diciptakan oleh Jhon Ragazzini memiliki ukuran sekitar 3,8 × 5,4 × 10,4 cm. Alat tersebut harus dioperasikan dengan tegangan sebesar 300 volt agar dapat berfungsi.

Jika pada masa lampau penguatan operasional menggunakan tabung hampa udara, maka tidak demikian pada era modern saat ini. Komponen tabung hampa udara telah digantikan oleh transistor. Selain itu, tabung hampa udara juga telah dikemas dalam bentuk rangkaian IC (Integrated Circuit) yang lebih praktis. Selain itu, Op-Amp juga tidak membutuhkan daya listrik yang sebesar saat awal diciptakan.

Pengertian Op-Amp

Op-Amp atau Amplifier Operasional adalah salah satu jenis IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik.

Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor, dan kapasitor yang saling terhubung dan terintegrasi.

Hal ini memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.

Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau amplifier operasional juga sering disebut sebagai penguat operasional.

Secara umum, Op-Amp dikemas dalam bentuk IC, di mana sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari satu rangkaian Op-Amp saja atau beberapa rangkaian Op-Amp.

Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu paket IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, Dual Op-Amp, dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang memiliki rangkaian Op-Amp serta rangkaian utama lainnya di dalamnya.

Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan), yaitu Input Inverting dan Input Non-Inverting, serta satu output (keluaran).

Amplifier operasional bekerja dengan menggunakan dua tegangan catu simetris, yaitu tegangan catu positif (+V) dan tegangan catu negatif (-V).

Fungsi Op-Amp

Op-Amp, atau Operational Amplifier, adalah suatu perangkat elektronik yang sangat berguna dalam bidang elektronika. Fungsinya sebagai pendeteksi serta penguat sinyal input dalam arus listrik searah (DC) dan bolak-balik (AC). Op-Amp dapat melakukan operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian sinyal.

Selain itu, Op-Amp juga memiliki kemampuan untuk memperkuat diferensiasi impedansi input tinggi serta penguat bagi output impedansi rendah. Dengan kemampuan ini, Op-Amp menjadi komponen penting dalam banyak peralatan elektronik. Berikut adalah beberapa tujuan peralatan yang menggunakan Op-Amp sebagai salah satu komponen penyusunnya:

Sensor: Op-Amp dapat digunakan dalam sensor-sensor elektronik untuk memperkuat sinyal-sinyal sensor sebelum diolah lebih lanjut.
Filter aktif: Op-Amp sering digunakan dalam rangkaian filter aktif untuk menghilangkan atau mengurangi komponen frekuensi yang tidak diinginkan dalam sinyal.
Penguat: Op-Amp dapat digunakan sebagai penguat sinyal untuk meningkatkan amplitudo sinyal dengan tingkat penguatan yang dapat diatur.
Peraturan tegangan: Op-Amp digunakan dalam rangkaian regulator tegangan untuk menjaga tegangan output tetap pada level yang diinginkan.
Buffer sinyal: Op-Amp dapat digunakan sebagai buffer untuk memperkuat sinyal input dan menjaga impedansi output tetap rendah.
Instrumentasi: Op-Amp digunakan dalam peralatan pengukuran dan instrumentasi untuk memperkuat sinyal yang lemah dan memperbaiki rasio sinyal-ke-noise.
Mengintegrasikan sinyal: Op-Amp dapat digunakan dalam rangkaian integrator untuk menghasilkan keluaran yang merupakan integral dari sinyal input.
Memperkuat volume suara: Op-Amp dapat digunakan dalam rangkaian penguat audio untuk memperkuat volume suara pada perangkat audio seperti amplifier.
Memperkuat sinyal: Op-Amp sering digunakan untuk memperkuat sinyal yang lemah, misalnya dalam penerima radio atau pemrosesan sinyal.
Konversi sinyal analog ke sinyal digital: Op-Amp dapat digunakan dalam rangkaian konversi analog-ke-digital untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yang dapat diproses lebih lanjut oleh perangkat digital.

Prinsip Kerja Op-Amp

Op-Amp bekerja dengan membandingkan nilai dari kedua inputnya. Input inverting dan non-inverting pada perangkat tersebut menentukan besarnya tegangan yang dihasilkan oleh outputnya.

Terdapat dua prinsip kerja Op-Amp, yaitu:

Jika tegangan input inverting dan non-inverting dalam amplifier operasional memiliki nilai yang sama, maka output yang dihasilkan akan bernilai nol.
Namun, jika kedua input memiliki nilai yang berbeda, maka output pada Op-Amp akan menghasilkan nilai tertentu.

Pada Op-Amp, terdapat dua jalur yang dilalui oleh sumber tegangan, yaitu jalur tegangan positif dan jalur tegangan negatif. Ketika potensial input non-inverting (+) lebih rendah daripada potensial input inverting (-), maka output yang dihasilkan akan bernilai positif.

Sebaliknya, jika potensial input inverting lebih tinggi daripada potensial input non-inverting, maka output akan memiliki nilai negatif.

Bentuk dan Simbol IC Op-Amp

Terminal yang terdapat pada simbol Op-Amp (Amplifier Operasional atau penguat operasional) meliputi:

Input non-pembalik (Non-Inverting) +
Input pembalik (Inverting) –
Output Vout
Catu daya positif +V
Catu daya negatif -V

Karakteristik Op-Amp

Karakteristik faktor penguatan atau gain pada Op-Amp umumnya ditentukan oleh resistor eksternal yang terhubung antara output dan input pembalik (Inverting Input).

Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut sebagai Konfigurasi Lingkar Tertutup atau Closed-Loop Configuration.

Umpan balik negatif tersebut mengakibatkan pengurangan penguatan atau gain, sehingga menghasilkan penguatan yang dapat diukur dan dikendalikan.

Tujuan dari pengurangan gain pada Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya kebisingan yang berlebihan dan juga untuk mencegah respon yang tidak diinginkan.

Sementara itu, pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, penguatannya memiliki nilai tak terhingga (∞), sehingga tegangan outputnya hampir atau mendekati tegangan Vcc.

Secara umum, Op-Amp atau Penguat Operasional yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut:

Av = ∞: Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka atau tak terhingga.
Voo = 0: Tegangan Offset Keluaran adalah nol (Output Offset Voltage).
Zin = ∞: Impedansi Masukan tak terhingga (Input Impedance).
Zout = 0: Impedansi Output adalah nol (Output Impedance).
BW = ∞: Lebar Pita tak terhingga (Bandwidth).
Karakteristik tidak berubah dengan perubahan suhu.

Baca Juga :

Penutup

Demikianlah penjelasan yang telah disampaikan mengenai pengertian Op-Amp. Sebagai sebuah komponen elektronik yang fundamental, Op-Amp memiliki peran penting dalam dunia elektronik dan teknologi. Berbagai aplikasi dari alat ini mencakup penggkalian tegangan, pengurangan noise, dan pembuatan filter.

Peran dan penggunaan Op-Amp ini tentunya masih akan terus berkembang seiring kemajuan teknologi yang ada. Semoga dengan adanya artikel finoo.id ini, pembaca dapat menambah wawasan dan pemahaman terkait Op-Amp.

Selalu bersemangat untuk belajar dan mengeksplorasi lebih jauh tentang dunia elektronik, karena setiap pengetahuan yang kita miliki akan membawa kita satu langkah lebih dekat menuju masa depan yang lebih cerdas dan canggih.