OP-AMP JENIS DAN BENTUK KEMASANNYA

OP-AMP JENIS DAN BENTUK KEMASAN

OP-AMP atau operasional amplifier dapat diinterpretasikan sebagai amplifier atau penguat yang siap/mudah difungsikan atau dioperasikan. Op-amp termasuk dalam kelompok komponen berupa rangkaian terintegrasi (terpadu) IC. Berikut adalah salah satu contoh rangkaian terintegrasi / terpadu atau yang sering disingkat IC.

Komponen IC ( Integrated Circuit ) adalah istilah yang dipakai secara umum untuk menyatakan benda yang tampak seperti pada gambar di samping.

Sebenarnya IC dibedakan kedalam kelompok “ Digital “ dan “ Analog “, IC Analog biasanya termasuk dari bagian IC linear. IC ini merupakan rangkaian integrasi kumpulan dari beberapa komponen aktip diskrit seperti transistor, Dioda atau FET dan lain – lainnya serta komponen pasip seperti resistor, kapasitor dan lain-lainnya.

IC linear biasanya digunakan sebagai penguat, filter, pengali frekuensi ( Frequency Multiplier ) serta modulator yang biasanya memerlukan komponen dari luar agar sempurna seperti kapasitor, resistor dan lain-lainnya. Mayoritas IC linear adalah OP-AMP, yang biasanya digunakan sebagai penguat, filter aktip, integrator dan differensiator serta untuk aplikasi – aplikasi lainnya.

Sedangkan OP-AMP yang untuk keperluan rangkaian khusus seperti aplikasi komparator, regulator tegangan supply dan fungsi – fungsi khusus yang lainnya termasuk penguat daya besar.

Beberapa fungsi IC linear yang umum dan khusus akan diberikan lengkap beserta contohnya, termasuk kode produksi sampai ke bentuk model kemasannya.

Wah ... cape ... nanti lagilah diperbaiki ...

OP-AMP (PENGENALAN LANJUTAN)

Perkembangan OP-AMP (Operational Amplifier)

Pengembangan rangkaian terpadu IC luar telah ada sejak tahun 1960, pertama telah dikembangkan pada “ chip “ silikon tunggal. Rangkaian terpadu itu merupakan susunan antara transistor, dioda sebagai penguat beda dan pasangan Darlington.

Industri semikonduktor Fairchild memperkenalkan IC OP-AMP pertama kali mA 702, yang mana merupakan pengembangan IC OP-AMP yang lain sebelumnya, dimana tegangan sumber ( Catu Daya ) dibuat tidak sama yaitu + U_cc = + 12 V dan - U_EE = - 6 V, dan resistor inputnya rendah sekali yaitu ( 40 KW ) dan gain tegangan ( 3600 V/V ). IC tipe mA702 ini tidak direspon oleh industri- industri lain karena tidak universal.

Tahun 1965 Fairchild memperkenalkan IC MA709 merupakan kelanjutan sebagai tandingan dari mA702. Dengan banyak kekhususan tipe mA709 mempunyai tegangan sumber yang simetris yaitu + U_CC = 15 V dan – U_EE = -15 V,resistan input yang lebih tinggi ( 400 KW ) dan gain tegangan yan lebih tinggi pula (45.000 V/v). IC mA709 merupakan IC linear pertama yang cukup baik saat itu dan tidak dilupakan dalam sejarah dan merupakan generasi OP-AMP yang pertama kali. Generasi yang  pertama OP-AMP dari Motorola yaitu MC1537.

Beberapa hal kekurangan OP-AMP generasi pertama yaitu :

1. Tidak adanya proteksi hubung singkat. Karena OP-AMP sangat rawan terhadap hubung singkat ke ground, maka seharusnya proteksi ini penting.
2. Suatu kemungkinan problem “ latch up “. Tegangan output dapat di “ latch up “ sampai pada beberapa harga yang karena kesalahan dari perubahan inputnya.
3. Memerlukan Jaringan frekuensi eksternal sebagai kompensasi ( dua kapasitor dan resistor ) untuk operasi yang stabil.

Selanjutnya tahun 1968 teknologi OP-AMP dikembangkan oleh Fairchild dengan IC mA741 yang telah dilengkapi proteksi hubung singkat , stabil, resistor input yang lebih tinggi ( 2 MW ), gain tegangan yang ekstrim ( 200.000 V/V ) dan kemampuan offset null ( zerro offset ). OP-AMP 741 termasuk generasi kedua dan IC yang lain juga termasuk OP-AMP generasi kedua yaitu LM101, LM307, mA748 dani MC1558 merupakan OP-AMP yang berfungsi secara umum sebagaimana LM307.

Untuk tipe – tipe OP-AMP yang khusus seperti mengalami peningkatan dari segii kegunaan atau fungsinya seperti : LM318 (dengan kecepatan tinggi sekitar 15 MHZ). Lebar band kecil dengan “ slew rate “ 50 V/mS. IC mA 771 merupakan OP-AMP dengan input bias arus yang rendah yaitu 200 pA dan “ slew rate “ yang tinggi 13 V/mS. Lalu mA714 yaitu IC OP-AMP yang presisi dengan noise rendah (1,3 mA/1⁰C), offset tegangan yang rendah ( 75 mV ), offset arus yang rendah ( 2,8 nA ).

Tipe IC OP-AMP lain yaitu mA791 merupakan OP-AMP sebagai penguat daya (Power Amplifier) dengan kemampuan arus output 1A. Dan IC OP-AMP mA776 adalah OP-AMP yang multi guna bisa diprogram. Generasi – generasi yang akhir inilah yang banyak dijumpai dalam pameran – pameran untuk pemakaian – pemakaian khusus.

IC linear dalam pengembangannya tidak cukup hanya disitu saja bahkan sudah dibuat blok – blok sesuai keperluan seperti untuk keperluan konsumen (audio, radio dan TV), termasuk keperluan industri seperti (timer, regulator dan lain-lainnya). Bahkan belakangan ini dikembangkan OP-AMP dengan teknologi BI - FET dan “ laser trimming “. Karena dengan teknologi BI - FET lebar band bisa ditekan dan “ slew rate “ cepat, bersama ini pula bias arus rendah dan offset input arus rendah. Contoh tipe OP-AMP BI – FET LF351, dan LF353 dengan input bias ( 200  pA ) dan offset arus ( 100 pA ), bandwidth gain unity yang besar ( 4 MHZ ), dan “ slew rate “ yang cepat (13 V/MS ) dan ditambah lagi pin kaki – kakinya sama dengan IC mA741 (yang ganda) dan IC MC1458 ).

Industri Motorola melanjutkan pengembangan OP-AMP dengan teknologi “ trimming dan BI-FET “ ( disingkat TRIMFET ) untuk memperoleh kepresisian karakteristik input dengan harga yang rendah, contoh MC34001 / MC34002 / MC34004 masing – masing adalah OP-AMP tunggal, ganda dan berjumlah empat ( guard )

OP-AMP (OPERASIONAL AMPLIFIER) - PENGENALAN

OP-AMP PENGERTIAN

Penguat operasi (“ Operational Amplifier “) atau sering disingkat dengan OP-AMP ialah komponen linear yang terdiri dari beberapa komponen diskrit yang terintegrasi dalam bentuk “ chip “ (IC : Intregated Circuits) . OP-AMP biasanya mempunyai 2 ( dua ) buah input yaitu input pembalik (Inverting Input) dan input bukan pembalik (Non Inverting Input) serta 1 ( satu ) buah output. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar simbol OP-AMP berikut ini : 

Gambar 1.1 Simbol OP-AMP

Sinyal yang diumpankan kepada Input OP-AMP bisa berupa tegangan searah (DC) maupun tegangan bolak-balik (AC). Sedangkan output OP-AMP tergantung input yang diberikan. 

1. Jika input OP-AMP diberi tegangan searah dengan input “ Non Inverting “ ( + ) lebih besar dari pada input inverting ( - ), maka pada output OP-AMP akan positip ( + ).
2. Sebaliknya jika input “ Non Inverting “ ( + ) lebih kecil dari pada input “ inverting “ ( - ), maka output OP-AMP akan negatip ( - ). 
3. Jika input OP-AMP diberi tegangan bolak-balik dengan input “ Non Inverting “ ( + ), maka pada output OP-AMP akan sephasa dengan inputnya tersebut. 
4. Sebaliknya jika input “ Inverting “ ( - ) diberi sinyal / tegangan bolak – balik sinus, maka pada output OP-AMP akan berbalik phasa terhadap inputnya. 

Dalam kondisi terbuka (open) maksudnya .. tidak ada komponen umpan balik dari output ke input .. besarnya tegangan output ( Uo ) adalah ....

Keterangan :

• Uo = Tegangan output
• AoL = Penguatan “ open loop “ 
• Ui1 = Tegangan input Non Inverting
• Ui2 =Tegangan input Inverting

Parameter OP-AMP

Pada keadaan ideal OP-AMP mempunyai sifat- sifat yang penting yaitu : 

1. Open loop voltage gain ( AoL ) Penguatan tegangan pada keadaan terbuka ( open loop voltage gain ) untuk frekuensi rendah adalah sangat besar sekitar 100.000 atau sekitar 100 dB. 
2. Input impedance ( Zin ) Impedansi input pada kedua terminal input kondisi “ open loop “ tinggi sekali sekitar 1 M, untuk OP-AMP yang dibuat dari FET, impedansi inputnya sekitar 10 6 M lebih. 
3. Output impedance ( Zo ) Impedansi output pada kondisi “ open loop “ rendah sekali, sekitar 100 lebih kecil.
4. Input bias current ( Ib ) Kebanyakan OP-AMP pada bagian inputnya menggunakan transistor bipolar, maka arus bias pada inputnya adalah kecil. Level amplitudonya tidak lebih dari mikro Ampere. 
5. Supply voltage range ( Us ) Tegangan sumber untuk OP-AMP mempunyai range minimum dan maksimum yaitu untuk OP-AMP yang banyak beredar dilapangan / dipasaran sekitar  3 V sampai  15 V.
6. Input voltage range ( Ui max ) Range tegangan input maksimum sekitar 1 Volt atau 2 Volt atau lebih dibawah dari tegangan sumber Us.
7. Output voltage range ( Uo max ) Tegangan output maksimum mempunyai range antara 1 Volt atau 2 Volt lebih dibawahnya tegangna sumber ( supply voltage ) Us. Tegangan output ini biasanya tergantung tegangan saturasi OP-AMP.
8. Differensial input offset voltage ( Uio ) Pada kondisi ideal output akan sama dengan nol bila kedua terminal inputnya digraund-kan. Namun pada kenyataannya semua piranti OP-AMP tidak ada yang sempurna, dan biasanya terjadi ketidak seimbangan pada kedua terminal inputnya sekitar beberapa millivolt. Tetapi jika input ini dibiarkan untuk dikuatkan dengan OP-AMP dengan model “ closed loop “, maka tegangan output bisa melebihi saturasinya. Karena itu biasanya setiap OP-AMP pada bagian luar dilengkapi dengan rangkaian offset tegangan nol ( zero offset voltage ) 
9. Common mode rejection ratio ( CMRR ) Secara ideal OP-AMP menghasilkan output yang proporsional dengan / terhadap beda kedua terminal input, dan menghasilkan output sama dengan nol jika sinyal kedua input simultan yang biasa disebut “ Common mode “. Secara praktik sinyal “ Common mode “ tidak diberikan pada inputnya dan dikeluarkan pada outputnya. Sinyal CMRR ( Common Mode Rejection Ratio ) selalu diekspresikan dengan rasio dari penguatan sinyal beda OP-AMP dengan harga sebesar 90 dB. 
10. Transition frequency ( fT ) Secara umum OP-AMP pada frekuensi rendah mempunyai penguatan tegangan sekitar 100 dB. Kebanyakan OP-AMP mempunyai frekuensi transisi fT setiap 1 MHZ dan penguatan pada harga sebesar 90 dB. Gambar 1 2 Frekuensi Respon OP-AMP  
    
11. Slew rate (s ) Untuk penormalan batas lebar band ( bandwidth limitations ) yang biasa disebut juga sebagai “ slew rate limiting “, yaitu suatu efek untuk membatasi rate maksimum dari perubahan tegangan output piranti OP-AMP. Normalnya” slew rate “ Volt per mikro detik ( V/ S ), dan rangenya sebesar 1 V / S sampai 10 V / S pada OP-AMP yang sudah populer. Efek lain dari “ slew rate “ adalah membuat “bandwidth “lebih besar untuk sinyal output yang rendah dari pada sinyal output yang besar. 

Karakteristik OP-AMP

Dari parameter–parameter penting yang dipunyai OP-AMP, karakteristiknya tidak jauh berbeda dengan parameternya. Besarnya level magnitude dari tegangan beda pada input yang absolut kecil akan mempengaruhi perubahan level tegangan output.

Jelasnya jika Referensi tegangan yang digunakan = 1 Volt, hanya diperlukan hanya sekitar 200 V untuk membuat output dari saturasi level negatip ke level positip. Perubahan ini disebabkan oleh sebuah pergeseran dari hanya 0,02 % pada sinyal 1 Volt input. Rangkaian ini yang menyebabkan fungsinya menjadi fungsi komparator tegangan yang presisi atau detektor seimbang (balance detector). 

 Gambar 3 Karakteristik Transfer Rangkaian Komparator Tegangan Beda

Gambar di atas menunjukkan pada kita bahwa op amp yang beroperasi sebagai penguat differensial akan merespon setiap terjadinya keadaan pada kedua inputnya yaitu input membalik (-) dan input tidak membalik (+) yang dapat di narasikan sebagai berikut:

1. Jika harga tegangan di input membalik dan tegangan di input tidak membalik sama, maka output op-amp sama dengan nol. (lihat keterangan dalam kotak merah sebelah kiri).
2. Jika harga tegangan di input membalik lebih tinggi dibanding tegangan di input tidak membalik, maka output op-amp menuju saturasi mendekati Vcc negatif. (lihat keterangan dalam kotak biru)
3. Jika harga tegangan di input tidak membalik (+) lebih tinggi dibanding tegangan di input membalik (-), maka output op-amp menuju saturasi mendekati Vcc positif. (lihat keterangan dalam kotak merah kanan)