Salah satu bentuk rangkaian op amp yang digunakan pada rangkaian yang lebih kompleks adalah penguat membalik (inverting amplifier). Pada rangkaian ini, pin non-inverting digroundkan, tegangan input v_i dihubungkan ke pin inverting melalui \(R_1\). Resistor feedback \(R_f\) dihubungkan dengan pin inverting dan pin output. Perhatikan gambar di bawah ini:
Gambar 1. Rangkaian inverting amplifier
Berdasarkan gambar 1, kita terapkan Hukum Arus Kirchhoff (KCL) pada simpul 1;
\(ΣI_{masuk}=ΣI_{keluar}\)
\(i_1=i_2 \)………………………………… (1)
Kita rubah bentuk arus menjadi tegangan menggunakan hukum Ohm;
\(i_1\): arus yang mengalir karena adanya beda potensial antara simpul 2 dengan simpul 1 melalui \(R_1\), tegangan pada simpul 2 adalah \(v_i\) maka:
\(i_1=(v_i-v_1)/R_1\)
\(i_2\): arus yang mengalir karena adanya beda potensial antara simpul 1 dengan simpul 3 melalui \(R_f\), maka:
\(i_2=(v_1-v_3)/R_f\)
Tegangan pada simpul 3 adalah tegangan output, maka;
\(i_2=(v_1-v_o)/R_f\)
Jadi persamaan (1) menjadi;
\((v_i-v_1)/R_1 =(v_1-v_o)/R_f\)
Terapkan op amp ideal
Salah satu persamaan yang diperoleh dari op amp ideal adalah \(v_1=v_2=0\), maka persamaan di atas menjadi;
\(v_i/R_1 =-v_o/R_f\)
\(v_o=(-R_f/R_1) v_i\)…………………….. (2)
Bati atau penguatan \(A=v_o/v_i\) maka persamaan (2) menjadi;
\(A=-R_f/R_1\)………………………………… (3)
Contoh soal
Perhatikan rangkaian berikut ini:
Gambar 2. Soal inverting amplifier
Jika \(v_i\)=0,5 V, hitunglah (a) tegangan output \(v_o\), (b) arus yang melalui resistor 25kΩ.
Jawab
\(v_o\)
Diketahui \(R_1=10kΩ\) dan \(R_f=25kΩ\), dengan menggunakan persamaan (2) maka;
\(v_o=-25000/10000 0,5=-2,5 (0,5)=-1,25 V\)
Arus yang melalui \(R_f\)=25kΩ
Perhatikan gambar berikut ini:
Gambar 3. Simpul dan arah arus
Berdasarkan gambar 3, arus yang mengalir melalui \(R_f\) adalah karena adanya beda potensial antara simpul 1 dengan simpul 3, tegangan pada simpul 1 yaitu \(v_1\) dan \(v_3\) adalah \(v_o\). Maka;
\(i_2=(v_1-v_o)/R_f\)
\(i_2=(0-(-1,25))/25000=0,00005=50μA\)