Op Amp sebagai Penguat Tak Membalik (Non-Inverting Amplifier)

Selain sebagai penguat membalik (inverting amplifier), op amp juga digunakan sebagai penguat tak membalik (non inverting amplifier). Pada kasus ini, tegangan input v_i dihubungkan dengan terminal/pin 3 yang merupakan pin non-inverting, sedangkan resistor \(R_1\) kaki satunya dihubungkan dengan pin 2 (pin inverting) dan kaki yang lainnya disambungkan ke ground. Perhatikan gambar berikut ini:

rangkaian noninverting amplifier

Gambar 1. Op amp sebagai penguat tak membalik

Berdasarkan gambar 1, pada simpul 1 diterapkan Hukum Arus Kirchhoff (KCL) maka:
\( ΣI_{masuk}=ΣI_{keluar} \)
\(i_1=i_2\)…………………………………………………………… (1)

Ubah bentuk dari arus ke tegangan menggunakan hukum Ohm;

\(i_1\): mengalir akibat adanya beda potensial antara simpul 0 dengan simpul 1 melalui \(R_1\), tegangan pada simpul 0 adalah 0 V karena merupakan ground. Maka:
\(i_1=(0-v_1)/R_1 =(-v_1)/R_1 \)
\(i_2\): mengalir karena adanya beda potensial antara simpul 1 dengan simpul 3 yang melalui \(R_f\), tegangan pada simpul 3 adalah tegangan output \(v_o\). Maka;
\(i_2=\frac{v_1-v_o}{R_f }\)

Menerapkan konsep op amp ideal

Tidak ada arus mengalir baik ke pin inverting maupun ke pin non-inverting artinya tidak ada beda potensial antara \(v_1\) dengan \(v_2\), maka \(v_1=v_2\). Perhatikan gambar 1, tegangan pada simpul 2 adalah tegangan input \(v_i\) maka;
\(v_1=v_2=v_i\)
Jadi persamaan \(i_1\) dapat juga ditulis;
\(i_1=v_i/R_1 \)
Persamaan \(i_2\) ditulis;
\(i_2=(v_i-v_o)/R_f \)
Persamaan (1) menjadi;
\((-v_i)/R_1 =(v_i-v_o)/R_f \)
\(-(R_f/R_1) v_i=v_i-v_o\)
\(-(R_f/R_1) v_i-v_i=-v_o\)
Dikali negatif;
\(v_o=(R_f/R_1) v_i+v_i\)
\(v_o=((\frac{R_f}{R_1}) +1) v_i\)………………………………………………… (2)

Soal

Perhatikan rangkaian berikut, berapakah tegangan output \(v_o\)?

soal penguat tak membalik

Gambar 2. Soal op amp sebagai penguat tak membalik

Jawab

Berdasarkan rangkaian pada gambar 2, sumber tegangan 4 V dihubungkan dengan pin non-inverting dan ground. Ini adalah ciri dari rangkaian penguat tak membalik. Kita selesaikan menggunakan analisis simpul (node), perhatikan gambar berikut:

pembahasan penguat tak membalik

Gambar 3. Simpul dan arah arus

Menerapkan KCL pada simpul 1;
\(ΣI_{masuk}=ΣI_{keluar}\)
\(i_1=i_2\)
\(i_1\): mengalir karena adanya beda potensial antara simpul 2 dengan simpul 1 yang melalui 4kΩ, tegangan pada simpul 2 sebesar 6 V, maka;
\(i_1=(6-v_1)/4000\)
\(i_2\): mengalir akibat adanya beda potensial antara simpul 1 dengan simpul 3 melalui 10kΩ, tegangan pada simpul 3 adalah v_o, maka;
\(i_2=(v_1-v_o)/10000\)
Persamaan KCL menjadi;
\((6-v_1)/4000=(v_1-v_o)/10000\)……………………………………………… (3)

Ingat konsep op amp ideal adalah tegangan pada pin inverting sama dengan tegangan pada pin non-inverting;
\(v_1=v_4\)
Tegangan pada simpul 4 adalah 4 V, maka:
\(v_1=v_4 \)=4 V
Persamaan (3) menjadi;
\((6-4)/4000=(4-v_o)/10000\)
\(4-v_o=20000/4000\)
\(v_o=4-5=-1 V\)

 

NEXT: Op Amp sebagai penguat penjumlah

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *