Op-Amp (Operational Amplifier) : Pengertian, Fungsi, Bentuk & Simbol dan Karakteristik Op-Amp

Pengertian Op-Amp (Operational Amplifier) – Operational amplifer atau yang lebih sering disebut dengan Op-Amp ini adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal listrik.

Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tingi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Operational Amplifier atau Op-Amp ini sering juga disebut dengan penguat operasional.

Umumnya, Op-Amp di kemas dalam bentuk IC (integrated circuit), sebuah IC Op-Amp dapa terdiri dari hanya 1 rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dar beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang di dalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.

Sebuah rangkaian Op-Amp mempunyai dua input yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta mempunya satu output. Sebuah Op-Amp juga mempunyai dua koneksi catu daya yaitu satu untuk car daya positif dan satu untuk catu daya negatif.

Bentk simbol Op-Amp adalah segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar berikut ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang paling populer adalah IC741.

Baca juga : Pengertian Transducer dan Jenis-jenis Transducer

Bentuk dan Simbol IC Op-Amp

Berikut bentuk dan simbol dari Op-Amp :

Rangkaian Dasar Operational Amplifier (Op-Amp) Penguat Diferensial

Pada penguat diferensial diatas terdapat dua sinyal Input yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua Input identik (Vid = 0), maka Output Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan Output (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.

Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Output penguat diferensial dihubungkan dengan Input penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2). 

Mode operasi dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) dapat diset dalam beberapa mode penguatan sebagai berikut.

Mode Loop Terbuka

Pada mode loop tertutup besarnya penguatan tegangan (Av) adalah besar tetapi tidak mecapai nilai maksimalnya dan dapat dituliskan sebagai berikut.

Mode Penguatan Terkendali

Pada mode operasi penguatan terkendali besarnya penguatan dari operasional amplifier (Op-Amp) dapat ditentukan dari nilai resistansi feedback dan input. Sehingga nilai penguatan tegangan (Av) pada mode operasi ini dapat dituliskan sebgai berikut.

Sehingga besarnya tegangan output adalah :

Mode Penguatan 1

Mode operasi penguatan 1 pada operasional amplifier (Op-Amp) sering disebut dengan istilah buffer (penyangga). Hal ini karena pada mode ini tidak terjadi penguatan tegangan (Av) bernilai 1. Konfigurasi ini berfungsi untuk memperkuat arus sinyal sehingga tidak drop pada saat diberikan beban terhadap sinyal input. Besarnya tegangan output (Vout) sama dengan tegangan input (Vin) karena penguatan tegangan (Av) operasional amplifier (Op-Amp)  bernilai 1.

Baca juga : Pengertian Piezoelectric Buzzer, Fungsi, Simbol dan Cara Kerja Piezoelectric Buzzer

Karakteristik Operational Amplifier (Op-Amp)

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya 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

Pada dasarnya, kondisi Op-Amp ideal hanya merupakan teoritis dan hampir tidak mungkin dicapai dalam kondisi praktis. Namun produsen perangkat Op-Amp selalu berusaha untuk memproduksi Op-Amp yang mendekati kondisi idealnya ini.

Oleh karena itu, sebuah Op-Amp yang baik adalah Op-Amp yang memiliki karakteristik yang hampir mendekati kondisi Op-Amp Ideal.