op amp ideal

Penguat Operasional Navigasi Tutorial: 1 dari 8

  Penguat Operasional Ideal Serta resistor dan kapasitor, Penguat Operasional, atau Op-amp karena mereka lebih sering disebut, adalah salah satu blok bangunan dasar dari Sirkuit Elektronik Analog.Penguat operasional adalah perangkat linier yang memiliki semua sifat-sifat yang diperlukan untuk mendekati ideal DC amplifikasi dan karena itu digunakan secara ekstensif dalam pengkondisian sinyal, penyaringan atau untuk melakukan operasi matematika seperti menambah, mengurangi, integrasi dan diferensiasi.Sebuah Amplifier Operasional yang ideal pada dasarnya adalah perangkat tiga terminal yang terdiri dari dua input impedansi tinggi, yang disebut Input Pembalikan, ditandai dengan tanda negatif atau "minus", (-) dan yang lain disebut Input Non-pembalik, ditandai dengan tanda positif atau "plus" (+).Terminal ketiga merupakan port keluaran op-amp yang dapat baik tenggelam dan sumber baik tegangan atau arus. Dalam penguat operasional linier, sinyal keluaran adalah faktor amplifikasi, yang dikenal sebagai amplifier gain (A) dikalikan dengan nilai sinyal input dan tergantung pada sifat dari sinyal input dan output, bisa ada empat klasifikasi yang berbeda dari operasional penguat.Tegangan - Tegangan "dalam" dan Tegangan "keluar"
  Lancar - Lancar "pada" dan sekarang "keluar"
  Transkonduktansi - Tegangan "dalam" dan sekarang "keluar"
  Transresistance - Lancar "pada" dan Tegangan "keluar" Karena sebagian besar sirkuit berurusan dengan amplifier operasional tegangan amplifier, kita akan membatasi tutorial di bagian ini hanya penguat tegangan, (Vin dan Vout).The diperkuat sinyal output dari Operasional Amplifier adalah perbedaan antara dua sinyal yang diterapkan pada dua input. Dengan kata lain sinyal output adalah sinyal diferensial antara dua input dan tahap input Operasional Amplifier sebenarnya penguat diferensial seperti yang ditunjukkan di bawah ini.Differential Amplifier 

Rangkaian di bawah ini menunjukkan bentuk umum dari penguat diferensial dengan dua input ditandai V1 dan V2. Kedua transistor identik TR1 dan TR2 keduanya bias pada titik operasi yang sama dengan emitter mereka terhubung bersama dan kembali ke common rail,-Vee dengan cara resistor Re.Differential Amplifier Masukan Differential Amplifier Rangkaian beroperasi dari pasokan ganda + Vcc dan-Vee yang menjamin pasokan konstan. Tegangan yang muncul pada output, Vout dari penguat adalah perbedaan antara sinyal masukan dua sebagai dua input dasar dalam anti-fase satu sama lain.Sehingga bias maju transistor, TR1 meningkat, bias maju transistor TR2 berkurang dan sebaliknya. Kemudian jika dua transistor yang sangat cocok, arus yang mengalir melalui resistor emitor umum, Re akan tetap konstan.Seperti sinyal input, sinyal output juga seimbang dan karena kolektor tegangan baik ayunan dalam arah yang berlawanan (anti-fase) atau dalam arah yang sama (di-fase) sinyal tegangan output, yang diambil dari antara dua kolektor, dengan asumsi sirkuit seimbang sempurna nol perbedaan antara dua tegangan kolektor. Hal ini dikenal sebagai Common Mode Operasi dengan gain mode umum dari penguat menjadi gain output ketika input adalah nol.Penguat Operasional Ideal juga memiliki satu output (meskipun ada yang dengan output diferensial tambahan) dari impedansi rendah yang direferensikan ke terminal kesamaan dan harus mengabaikan sinyal modus umum yaitu, jika sinyal yang identik diterapkan untuk kedua pembalik dan input non-pembalik tidak ada harus berubah ke output.Namun, dalam amplifier nyata selalu ada beberapa variasi dan rasio perubahan tegangan output berkaitan dengan perubahan umum tegangan input mode disebut Common Modus Rasio penolakan atau CMRR.Penguat Operasional sendiri memiliki sangat tinggi loop terbuka DC gain dan dengan menerapkan beberapa bentuk Tanggapan Negatif kita dapat menghasilkan suatu rangkaian penguat operasional yang memiliki gain karakteristik yang sangat tepat yang tergantung hanya pada umpan balik yang digunakan. Penguat operasional hanya merespon perbedaan antara tegangan pada terminal input dua, umum dikenal sebagai "Differential Input Voltage" dan bukan potensi bersama mereka. Kemudian jika potensi tegangan yang sama diterapkan pada kedua terminal output yang dihasilkan akan menjadi nol. Sebuah Penguat gain Operasional umumnya dikenal sebagai Open loop Diferensial Gain, dan diberi simbol (Ao).Sirkuit setara untuk Penguat Operasional Idealpenguat operasional yang ideal
Op-amp Karakteristik Idealized 

PARAMETER KARAKTERISTIK ideal Buka Loop Gain, (Avo) Tak terbatas - Fungsi utama dari sebuah penguat operasional adalah untuk memperkuat sinyal input dan gain loop terbuka lebih yang dimilikinya lebih baik. Gain loop terbuka adalah gain dari op-amp tanpa umpan balik positif atau negatif dan untuk penguat yang ideal gain akan terbatas tapi khas nilai riil berkisar dari sekitar 20.000 sampai 200.000.
  Impedansi masukan, (Zin) Tak terbatas - impedansi input adalah rasio tegangan input untuk masukan saat ini dan dianggap tak terbatas untuk mencegah arus yang mengalir dari sumber pasokan ke dalam amplifier masukan sirkuit (Iin = 0). Nyata op-amp memiliki masukan kebocoran arus dari beberapa pico-amp untuk beberapa mili-amp.
  Impedansi keluaran, (Zout) Nol - Output impedansi dari penguat operasional yang ideal diasumsikan nol bertindak sebagai sumber tegangan internal yang sempurna dengan tidak ada resistansi internal sehingga dapat pasokan sebanyak sekarang yang diperlukan untuk beban. Resistansi internal ini secara efektif dalam seri dengan beban sehingga mengurangi tegangan output yang tersedia untuk beban. Nyata op-amp memiliki output impedansi dalam kisaran 100-20Ω.
  Bandwidth, (BW) Tak terbatas - Sebuah penguat operasional yang ideal memiliki respon frekuensi yang tak terbatas dan dapat memperkuat sinyal frekuensi dari DC ke AC frekuensi tertinggi sehingga oleh karena itu diasumsikan memiliki bandwidth yang tak terbatas. Dengan nyata op-amp, bandwidth terbatas oleh produk-Gain Bandwidth (GB), yang sama dengan frekuensi dimana gain amplifier menjadi kesatuan.
  Tegangan offset, (Vio) Nol - The amplifier keluaran akan menjadi nol ketika perbedaan tegangan antara pembalik dan input non-pembalik adalah nol, sama atau ketika kedua input didasarkan. Nyata op-amp memiliki beberapa jumlah output tegangan offset.
  Dari "ideal" karakteristik di atas, kita dapat melihat bahwa resistansi masukan tak terbatas, sehingga tidak ada arus yang mengalir baik terminal input ("aturan saat ini") dan bahwa diferensial tegangan offset masukan adalah nol ("aturan tegangan"). Hal ini penting untuk mengingat dua sifat karena mereka akan membantu kita memahami cara kerja Operasional Amplifier berkaitan dengan analisis dan desain rangkaian op-amp.Namun, Penguat Operasional nyata seperti umumnya tersedia uA741, misalnya tidak memiliki keuntungan yang tak terbatas atau bandwidth tapi memiliki khas "Open Loop Gain" yang didefinisikan sebagai amplifier keluaran amplifikasi tanpa sinyal umpan balik eksternal terhubung dan khas penguat operasional adalah sekitar 100dB di DC (nol Hz). Output gain ini menurun linear dengan frekuensi ke "Unity Gain" atau 1, pada sekitar 1MHz dan ini ditunjukkan dalam kurva berikut loop terbuka mendapatkan respon.

Curve Respon Frekuensi loop terbukaLoop terbuka Respon FrekuensiDari kurva respon frekuensi ini kita dapat melihat bahwa produk dari gain terhadap frekuensi konstan pada setiap titik sepanjang kurva. Juga bahwa gain (0dB) frekuensi kesatuan juga menentukan gain dari penguat pada setiap titik sepanjang kurva. Konstan ini umumnya dikenal sebagai produk Bandwidth Laba atau GBP.Oleh karena itu, GBP = Keuntungan x Bandwidth atau A x BW.Sebagai contoh, dari grafik di atas gain dari penguat di 100kHz = 20dB atau 10, makaGBP = 100.000 Hz x 10 = 1.000.000.Demikian pula, keuntungan pada 1kHz = 60dB atau 1000, sehinggaGBP = 1,000 x 1,000 = 1.000.000. Hal yang sama!.Gain Tegangan (A) penguat dapat ditemukan dengan menggunakan rumus berikut:gain tegangandan dalam Decibel atau (dB) diberikan sebagai:dB gain
Sebuah Amplifier Bandwidth OperasionalBandwidth penguat operasional adalah rentang frekuensi dimana gain tegangan dari penguat di atas 70,7% atau-3dB (0dB mana adalah maksimum) nilai output maksimum seperti ditunjukkan di bawah.Curve Respon FrekuensiDi sini kita telah menggunakan garis 40dB sebagai contoh. -3dB atau 70,7% dari Vmax bawah titik dari kurva respons frekuensi diberikan sebagai 37dB. Mengambil garis di sampai memotong dengan kurva GBP utama memberi kita titik frekuensi tepat di atas garis 10kHz sekitar 12 sampai 15kHz. Kita sekarang dapat menghitung ini lebih akurat seperti yang kita sudah tahu GBP penguat, dalam hal ini 1MHz tertentu.Contoh No1.Menggunakan rumus 20 log (A), kita dapat menghitung bandwidth penguat sebagai:37 = 20 log A Oleh karena itu, A = anti-log (37 ÷ 20) = 70,8GBP ÷ A = Bandwidth, oleh karena itu, 1.000.000 ÷ 70,8 = 14.124 Hz, atau 14kHzKemudian bandwidth dari penguat pada gain 40dB diberikan sebagai 14kHz seperti yang diperkirakan sebelumnya dari grafik.Contoh No2.Jika gain dari penguat operasional dikurangi setengahnya mengatakan 20dB dalam kurva respon frekuensi di atas,-3dB titik sekarang akan berada di 17dB. Hal ini kemudian akan memberikan penguat operasional gain keseluruhan 7.08, sehingga A = 7.08.Jika kita menggunakan rumus yang sama seperti di atas, ini keuntungan baru akan memberi kita bandwidth sekitar 141.2kHz, sepuluh kali lebih dari pada titik 40dB. Oleh karena itu dapat dilihat bahwa dengan mengurangi keseluruhan "gain loop terbuka" dari sebuah penguat operasional bandwidth-nya meningkat dan sebaliknya. Dengan kata lain, bandwidth penguat operasional sebanding dengan gain. Juga, titik ini-3dB umumnya dikenal sebagai "setengah power point", sebagai kekuatan output penguat adalah setengah nilai maksimum pada nilai ini.Penguat Operasional RingkasanKita tahu sekarang bahwa amplifier operasional adalah keuntungan DC penguat diferensial sangat tinggi yang menggunakan satu atau lebih jaringan umpan balik eksternal untuk mengendalikan respon dan karakteristik. Kita dapat menghubungkan resistor eksternal atau kapasitor untuk op-amp dalam sejumlah cara yang berbeda untuk membentuk dasar "bangunan Blok" sirkuit seperti Pembalikan, Non-Pembalikan, Pengikut Tegangan, Menyimpulkan, Diferensial, Integrator dan Diferensiator jenis amplifier.Operasional Amplifier Simbol Op-amp Simbol Sebuah Amplifier Operasional "ideal" atau sempurna adalah perangkat dengan karakteristik khusus tertentu seperti terbatas gain Ao loop terbuka, resistansi masukan tak terbatas Rin, output nol Rout resistensi, bandwidth tak terbatas 0 sampai ∞ dan offset nol (output adalah persis nol ketika masukan adalah nol).Ada jumlah yang sangat besar dari operasional amplifier IC tersedia untuk memenuhi setiap aplikasi mungkin dari standar bipolar, presisi, kecepatan tinggi, kebisingan rendah, tegangan tinggi, dll baik dalam konfigurasi standar atau dengan transistor JFET internal. Penguat operasional tersedia dalam paket IC baik tunggal, ganda atau quad op-amp dalam satu perangkat tunggal. Yang paling umum tersedia dan digunakan semua penguat operasional dalam kit elektronik dasar dan proyek merupakan standar industri μA-741.uA741 Operasional Amplifier