Spesifikasi Unit OP-AMP ~ Fauzan Wafi

Pada rangkaian ini digunakan instrument voltmeter DC untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Umumnya bentuk penyusunan pararel berdasarkan pada tempat komponen listrik hendak diukur.

B. Bahan

1. Resistor

Pada rangkaian yang ada pada blog ini menggunakan resistor sebagai bahan untuk menghambat tegangan dan arus yang masuk pada op-amp.

4. OP-amp

Pada simulasi rangkaian materi unit spesifikasi op-amp digunakan op-amp dengan model LM358N, berikut merupakan gambar op-amp LM358N dan pinoutnya

Berikut merupakan Datasheet dari op-amp LM358

3. Ground

Grounding listrik juga bisa diartikan sebagai sistem pertanahan pada suatu instalasi listrik yang mampu meniadakan beda potensial dengan cara mengalirkan arusnya ke tanah atau bumi.

3. Dasar Teori [kembali]

A. Resistor

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. Berikut adalah simbul resistor

Lazimnya resistor bisa diklasifikasikan menjadi sejumlah jenis, diantaranya yakni jenis resistor tetap (Fixed Resistor), jenis resistor variabel atau nilai berubah (Variable Resistor), Thermistor, dan LDR.

1. Resistor Tetap (fixed resistor)
Fixed Resistor atau resistor tetap merupakan jenis resistor yang mempunyai nilai resistansi atau hambatan tetap. Nilai resistansi atau hambatan resistor ini seringkali ditandai dengan gelang kode warna yang ada pada badan resistor. Resistor tetap memiliki sejumlah ukuran atau batas maksimum daya yang bisa dilewatkan.

Berdasarkan batas keterampilan melewatkan daya itu resistor tetap dipecah dalam sejumlah ukuran kapasitas daya sebagai berikut ini : 1/16 watt, 1/8 watt, 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, 2 watt, 3 watt, 5 watt, 10 watt, 20 watt. Di samping itu, jenis resistor menurut bahannya bisa diklasifikasikan menjadi : resistor komposisi karbon, resistor film karbon, dan resistor film logam.

Selanjutnya resistor tetap dapat dihitung menggunakan 3 cara, yaitu :

1. Menggunakan Rumus

Rumus hukum ohm yang lazim digunakan untuk menghitung resistor adalah R = V/I.

2. Menggunakan alat untuk membahaca resistansi, seperti ohmmeter.

3. Dengan membaca gelang warna pada resistor

Berikut ini penjelasan mengenai kode warna pada komponen resistor.

Resistor dengan 4 warna
Warna pada gelang 1 dan 2 menunjukkan koefisien nilai, untuk gelang 3 sebagai pengali (multiplier), dan gelang 4 sebagai ambang batas toleransi.

Resistor dengan 5 warna
Warna pada gelang 1, 2, dan 3 menunjukkan koefisien nilai, gelang 4 sebagai pengali (multiplier), dan untuk gelang ke-5 sebagai ambang batas toleransi.

Resistor dengan 6 warna
Warna gelang 1, 2, dan 3 menunjukkan koefisien nilai, gelang 4 sebagai pengali (multiplier), dan gelang ke-5 sebagai ambang batas toleransi sedangkan untuk gelang ke-6 menunjukan koefisien suhu.

Contoh pembacaan nilai kode warna tahanan resistor 4 gelang:

Nilai resistor dengan 4 gelang warna diatas:

Gelang ke-1 berwarna coklat = 1

Gelang ke-2 berwarna jingga/orange = 3

Gelang ke-3 berwarna biru = 6 atau 106 atau 1 Megaohm

Gelang ke-4 berwarna emas = ± 5%

Nilai resistor = 13 * 106 dengan toleransi ±5%
Nilai resistor = 13.000.000 ohm = 13 Megaohm dengan toleransi ±5%
Nilai toleransi resistor = 13.000.000 x 5% = 650.000 ohm
Nilai batas maksimum resistor = 13.000.000 + 650.000 = 13.650.000 ohm
Nilai batas minimum resistor = 13.000.000 - 650.000 = 12.350.000 ohm
Resistor dapat dikatakan masih baik apabila memiliki nilai hambatan lebih besar sama dengan 12.350.000 ohm dan lebih kecil sama dengan 13.650.000 ohm (12.350.000 ohm < nilai R < 13.650.000 ohm)

2. Resistor Nilai Berubah (variable resistor)
Variable Resistor yakni jenis resistor yang nilai resistansinya bisa ditentukan dan diubah-ubah cocok keinginan. Variable resistor bisa diklasifikasikan menjadi :

a. Potensiometer
Potensiometer merupakan jenis variable resistor yang nilai resistansinya bisa berubah-ubah dan ditata dengan teknik memutar porosnya melewati tuas yang ada pada potensiometer. Nilai resistansi potensiometer seringkali tertulis pada badan potensiometer dalam format kode angka.

b. Trimpot

Untuk menata nilai resistansinya, seringkali dibutuhkan sebuah alat tolong seperti obeng kecil guna dapat memutar porosnya.

c. Rheostat
Rheostat yakni jenis variable resistor yang bisa beroperasi pada tegangan dan arus yang tinggi. Rheostat tercipta dari lilitan kawat bahan resistif dan untuk menata nilai resistansinya memakai penyapu yang bergerak di unsur atas toroid.

3. Thermistor (thermal resistor)
Thermistor merupakan jenis resistor yang mempunyai kepekaan tinggi terhadap suhu atau temperature. Thermistor yaitu jenis resistor yang mempunyai kepekaan tinggi terhadap suhu atau temperature.

4. LDR
LDR yaitu singkatan dari Light Dependant Resistor. LDR merupakan jenis resistor yang mempunyai kepekaan tinggi terhadap intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima maka semakin rendah resistansi resistor tersebut.

B. Spesifikasi Unit Op-amp

Pada bagian ini, kita membahas bagaimana spesifikasi pabrikan dibaca untuk unit op-amp biasa. Sebuah IC op-amp bipolar yang populer adalah 741 yang dijelaskan oleh informasi yang diberikan pada Gambar dibawah berikut. Op-amp tersedia dalam beberapa paket, DIP 8-pin dan flatpack 10-pin termasuk di antara bentuk-bentuk yang lebih umum. Peringkat maksimum absolut pada rentang suhu udara bebas operasi (kecuali dinyatakan lain). kami membahas bagaimana spesifikasi pabrikan dibaca untuk unit op-amp biasa.

Peringkat maksimum absolut pada rentang suhu udara bebas operasi (kecuali dinyatakan lain)

Catatan :

Semua nilai tegangan, kecuali dinyatakan lain adalah sehubungan dengan titik tengah antara Vcc+ dan Voc-.
Tegangan diferensial berada di terminal input-nonpembalik sehubungan terminal input pembalik.
Besarnya tegangan masukan tidak boleh melebihi besar tegangan suplai (15 v), mana yang lebih kecil.
Output dapat dikorsleting ke ground atau catu daya. Untuk UA741M saja, durasi hubung pendek yang tidak terbatas berlaku pada (atau dibawah) suhu wadah 125°C.
Untuk pengoperasian di atas suhu udara bebas 25°C, lihat kurva penurunan disipasi, bagian 2. Dalam paket J dan JG, chip UA741C dipasang dengan paduan; Chip uA741C dipasang di kaca.

Electrical listrik pada suhu udara bebas yang ditentukan, Vcc+ = 15V, Vcc- = -15V

Karakteristik Operasi, Vcc+ = 15V, Vcc- = 15V, TA = 25°C

3.1. Peringkat Maksimum Absolut [kembali]

Peringkat Maksimum Absolut memberikan informasi tentang suplai tegangan terbesar yang dapat digunakan, seberapa besar ayunan sinyal input, dan seberapa besar gaya yang dapat dioperasikan perangkat. Tergantung pada versi tertentu dari 741 yang digunakan, tegangan suplai terbesar adalah suplai ganda ±18 V atau ±22 V. Selain itu, IC internal dapat menghilang dari 310 hingga 570 mW tergantung pada paket IC yang digunakan.

Beberapa nilai tipikal untuk digunakan dalam contoh dan masalah

Contoh :

3.2. Karakteristik Listrik [kembali]

Berikut tabel mengenai karakteristik dari kelistrikan

V10 Tegangan Offset Input : Tegangan offset input terlihat biasanya 1 mV, tetapi bisa mencapai 6 mV. Tegangan offset keluaran kemudian dihitung berdasrkan rangkaian yang digunakan. Jika kondisi terburuk yang mungkin menarik ialah nilai maksimum harus di gunakan. Nilai tipikal adalah nilai yang lebih umum diharapkan saat menggunakan op-amp.
I10 Arus Offset Input : Arus offset input terdaftar biasanya 20 nA, sedangkan nilai yang diharapkan adalah 200 nA.
IIB Arus Bias Input : Arus bias input biasanya 80 nA dan mungkin sebesar 500 nA.
VICR Rentang Tegangan Input Mode Umum : Parameter ini mencantumkan tegangan input yang dapat bervariasi (menggunakan suplai ±15 V), sekitar ±12 hingga ±13 V. Amplitudo input yang lebih besar (besar dari nilai ini mungkin akan mengakibatkan distorsi output dan harus dihindari.
VOM Ayunan Tegangan Keluaran Puncak Maksimum : Parameter ini mencantumkan nilai terbesar yang mungkin berbeda dari keluaran (menggunakan ±15 V). Tergantung pada rangkaian gain loop tertutup. Sinyal input harus dibatasi untuk menjaga agar output tidak bervariasi dengan jumlah yang tidak lebih besar dari ±12 V, dalam kasus terburuk, atau dengan ±14 V.
AVD Amplikasi Tegangan Diferensial Sinyal Besar : Loop terbuka dari op-amp. Sementara nilai minimum 20 V/mV atau 20.000 V/V terdaftar, pabrikan juga mencatumkan nilai tipikal 200 V/mV atau 200.000V/V.
ri Resistansi Input : Resistansi input op-amp ketika diukur pada loop terbuka biasanya 2 MΩ tetapi juga hanya 0,3 MΩ atau 300 kΩ. Dalam rangkaian loop tertutup, impedensi input ini bisa jauh lebih besar.
rο Resistansi Output : Resistansi output op-amp biasanya terdaftar sebagai 75 Ω. Tidak ada nilai minimum atau maksimum yang diberikan oleh pabrikan untuk op-amp ini. Dalam rangkaian loop tertutup, impedensi output bisa lebih rendah, tergantung pada penguatan rangkaian.
Ci Kapasitansi Input : Untuk pertimbangan frekuensi tinggi, akan sangat membantu untuk mengetahui bahwa input ke op-amp biasanya memiliki kapasitansi 1,4 pF, nilai yang umumnya kecil dibandingkan dengan kabel liar.
CMRR Rasio Penolakan Mode Umum : Parameter op-amp terlihat biasanya 90 dB tetapi bisa mencapai 70 dB. Karena 90 dB sama dengan 31622,78. Op-amp memperkuat kebisingan (input umum) lebih dari 30.000 kali lebih sedikit daripada input perbedaan.
ICC Arus Suplai : Op-amp menarik banyak 2,8 mA, biasanya dari suplai tegangan ganda, tetapi arus yang ditarik bisa sedikitnya 1,7 mA. Parameter ini membantu pengguna menentukan ukuran suplai tegangan yang akan digunakan. Ini juga dapat digunakan untuk menghitung daya yang dihamburkan oleh IC (PD = 2VCCICC).
PD Disipasi Daya Total : Daya total yang dihamburkan oleh om-amp biasnya 50 mW tetapi bisa mencapai 85 mW. Mengacu pada parameter sebelumnya, op-amp akan disipasi sekitar 50 mW ketika menarik sekitar 1,7 mA menggunakan suplai ganda 15 V. Pada tegangan siplai yang lebih kecilm arus yang ditarik akan lebih sedikit dan daya total yang dihamburkan juga akan lebih sedikit.

3.3. Karakteristik Operasi [kembali]

Kelompok nilai lain yang digunakan untuk menggambarkan operasi op-amp pada sinyal yang bervariasi disajikan pada tabel berikut.

3.4. Kinerja Op-amp [kembali]

Gambar dibawah ini mencakup beberapa kurva kinerja tipikal yang membandingkan sebagai fungsi dari tegangan suplai. Gain tegangan loop terbuka terlihat semakin besar dengan nilai tegangan yang lebih besar. Sementara informasi tabular sebelumnya memberikan informasi pada tegangan siplai tertentu kurva kinerja menunjukkan bagaimana penguatan tegangan dipengaruhi dengan menggunakan rentang nilai tegangan suplai.

Sebagai fungsi dari tegangan suplai. Konsumsi daya meningkat dengan nilai tegangan suplai yang lebih besar. Dua kurva lain menunjukkan bagaimana resistansi input dan output dipengaruhi oleh frekuensi, impedensi input menurun dan resistansi keluaran meningkat pada frekuensi yang lebih tinggi.

4. Rangkaian [kembali]

5. Prinsip Kerja [kembali]

Pada rangkaian ini menggunakan prinsip op-amp inverting amplifier, dengan komponen input Vin = 1mV, Rf = 360k Ohm, Rin = 12k Ohm, jadi ketika rangkaian dijalankan sumber tegangan dc akan memberikan tegangan input ke kaki inverting, yang kemudian akan memberikan Vout dari op-amp sebesar -30mV yang dihitung dengan rumus [Vout = (-Rf/Rin)*Vin]

6. Video Simulasi [kembali]

7. Contoh, Latihan, dan Soal Pilihan Ganda [kembali]

7.1. Contoh [kembali]

1). Tentukan penarikan arus dari catu daya ganda 12 V jika IC menghilang 500 mW !

Jawab :

Jika kita berasumsi bahwa setiap suplai memberikan setengah daya total ke IC, maka

Maka, setiap suplai harus menyediakan arus sebesar,

2). Dengan menggunakan spesifikasi yang tercantum dalam tabel "karakteristik dari kelistrikan". Hitung tegangan offset keluaran tipikal untuk sambungan sirkuit pada gambar berikut.

Jawab :

Output offset karena VIO dihitung menjadi :

Tegangan keluaran karena IIO dihitung sebagai :

Dengan asumsi bahwa kedua offset ini memiliki polaritas yang sama pada output, tegangan offset output total adalah :

7.2. Latihan [kembali]

1). Untuk karakteristik khas op-amp 741 (ro =75Ω , A=200Ω k), hitung nilai berikut untuk rangkaian pada gambar berikut.

(a). ACL

(b). Zi

(c). Zo

Jawab :

2). Menggunakan dibawah tentukan penguatan tegangan loop terbuka untuk tegangan pasokan V ±12 VCC

Jawab :

7.3. Soal Pilihan Ganda [kembali]

1). Memberikan informasi tentang pasokan tegangan terbesar apa yang dapat digunakan, seberapa besar ayunan sinyal input, dan seberapa besar daya perangkat ini mampu beroperasi. Hal tersebut merupakan fungsi dari...

a. Absolute Maximum Ratings

b. Electrical Characteristics

c. Operating Characteristics

d. Op-Amp Performance

e. a dan b benar

Jawab: a. Absolute Maximum Ratings

2). Dalam Op-Amp 741 pin yang berfungsi sebagai input adalah pin bernomor.....