ALAT DAN BAHAN UNTUK PRAKTEK ELEKTRONIKA

Dalam melakukan praktek elektronika kita membutuhkan beberapa peralatan dasar seperti solder, multimeter, obeng, tang, pinset dan lain-lain. Diantara peralatan-peralatan tersebut, solder dan multimeter adalah yang paling utama dan tidak bisa ditinggalkan dalam pekerjaan elektronika. Peralatan lain seperti obeng, tang dan pinset bersifat penunjang dalam memperlancar pekerjaan terkait dengan perakitan dan atau bongkar pasang.

Selain dari peralatan diatas, kita juga membutuhkan beberapa bahan seperti Timah solder, pasta, gondorukem, tinner, kabel dan sebagainya. Diantara beberapa bahan tersebut, timah solder merupakan yang paling utama dan paling sering dipakai dalam setiap praktek elektronika.

Peralatan Praktek Elektronika

Berikut ini beberapa alat yang dibutuhkan untuk praktek elektronika :

1. Solder Tangan

Adalah alat yang berfungsi memanaskan timah solder saat proses penyambungan atau pelepasan kabel atau komponen. Prinsip kerja solder tangan menggunakan sebuah elemen pemanas seperti setrika, kemudian panas yang dihasilkan dialirkan menuju ujung atau tip solder. Selanjutnya tip solder inilah yang kita gunakan untuk memanaskan timah pada benda kerja.

Ada beberapa jenis solder berdasarkan dayanya seperti solder dengan daya 40 Watt, 60 Watt, 100 Watt dan seterusnya. Bentuk solder juga bermacam-macam, ada yang berbentuk pegangan biasa seperti pensil dan ada juga dengan model Gun seperti pistol.

2. Multimeter

Adalah alat yang berfungsi untuk melakukan pengukuran terhadap besaran-besaran listrik seperti tegangan, arus dan hambatan. Didalam multimeter terdapat Voltmeter, Amperemeter dan Ohmmeter. Multimeter juga bisa digunakan untuk mengecek sebuah komponen masih baik atau tidak. Cara pengecekan komponen tentunya mengacu pada datasheet dan karakteristik komponen masing-masing.

Ada dua jenis multimeter yang umum dipakai oleh para teknisi elektronika, yaitu multimeter analog dan multimeter digital. Multimeter analog menggunakan pembacaan dengan sistem jarum penunjuk, sedangkan multimeter digital menggunakan penunjuk angka.

Pembahasan tentang cara menggunakan multimeter insyaAllah akan lebih detail diuraikan pada tulisan selanjutnya.

3. Obeng

Adalah alat yang berfungsi untuk mengencangkan dan mengendorkan skrup. 

Ada dua jenis obeng yang lazim digunakan yaitu Obeng plus dan Obeng Minus. Obeng plus digunakan untuk skrup dengan kepala tanda plus (+) sedangkan obeng minus digunakan untuk skrup atau baut dengan kepala minus (-).

4. Tang

Adalah alat yang bisa digunakan sebagai pemegang komponen, penekuk dan pemotong kaki kaki komponen juga bisa digunakan untuk mengupas kabel. Berdasarkan fungsi-fungsi tersebut, nama tang dibedakan menjadi beberapa sebutan.

Tang lancip (Long nose) biasanya digunakan untuk pemegang komponen dan penekuk kaki komponen. Tang potong (Cutting) digunakan untuk memotong kaki komponen. Sedangkan tang kupas (Stripper) digunakan untuk pengupas kabel.

5. Atraktor

Adalah alat yang digunakan untuk menyedot timah dari PCB. Penggunaan atraktor dibutuhkan untuk melepas komponen dengan banyak kaki seperti IC, trafo SMPS, Flyback dan sebagainya.

Cara menggunakan atraktor cukup mudah, yaitu dengan dipompa lebih dahulu lalu dilepaskan tepat pada posisi dekat timah yang sudah dipanaskan.

6. Pinset

Adalah alat yang berfungsi memegang komponen saat proses pemasangan maupun proses penyolderan. Jika tang lancip digunakan untuk komponen yang relatif besar, maka pinset ini digunakan pada komponen yang relatif besar dan bahkan sulit untuk dipegang dengan tangan.

Selain berfungsi sebagai pemegang, penggunaan pinset juga dimaksudkan untuk mengurangi panas yang mengalir ke bodi komponen saat proses penyolderan.

7. Solder Blower

Adalah alat yang berfungsi memanaskan timah solder seperti solder tangan namun menggunakan sistem blower angin.

Solder blower digunakan pada komponen-komponen SMD dan BGA seperti pada modul HP, MPEG DVD dan Digiboard LCD dan Mainboard Komputer.

Bahan Praktek Elektronika

Berikut ini beberapa bahan yang dibutuhkan untuk praktek elektronika :

1. Timah Solder

Adalah timah yang dibuat dalam bentuk kawat untuk menghubungkan komponen, pcb dan kabel saat perakitan elektronika. Timah solder biasanya dibuat dengan diameter tertentu seperti 0.8mm, 1mm dan 2 mm. Timah solder akan meleleh pada suhu tertentu dan melekat pada permukaan kaki komponen, kabel atau PCB yang akan dihubungkan.

Dulu, timah solder dibuat dari pencampuran bahan timah hitam dan timah putih dengan perbandingan tertentu misalnya 60/40. Kini sudah ada timah solder yang lebih ramah lingkungan dan bebas timah hitam yang dikenal dengan istilah Lead free yang berarti bebas timah hitam.

2. Pasta Solder

Adalah sebuah bahan khusus untuk mempermudah proses penyolderan. Pasta solder berfungsi membuat timah lebih cepat cair dan encer (tidak pekat) sehingga gampang diarahkan selama proses penyolderan.

3. Thinner

Sebanarnya aadalah bahan baku untuk pencampuran cat. Dalam praktek eletronika, thinner digunakan untuk membersihkan papan PCB dari kotoran yang muncul saat proses penyolderan atau karena yang lain. Dengan membersihkan PCB menggunakan thinner maka kita akan lebih mudah membaca jalur PCB dan tentu membuat pekerjaan seperti trouble shooting menjadi lebih mudah.

4. Kabel

Adalah bahan untuk menghubungkan rangkaian elektronika. Kabel merupakan bahan utama saat kita akan merakit sebuah alat. Ada berbagai jenis dan ukuran kabel, jadi pilihlah yang sesuai dengan kebutuhan dengan memperhatikan faktor kuat arus, noise dan lain-lain.

5. PCB

Adalah singkatan dari printed circuit board. PCB merupakan tempat untuk menaruh komponen yang dirangkai berdasarkan jalur tertentu sesuai dengan skema rangkaian. PCB terbuat dari bahan pertinak atau fiber. Pada permukaan PCB dilekatkan sebuah penghantar dari tembaga atau perak atau yang lainnya.

Untuk membuat jalur pada PCB, kita harus membuat gambar pada PCB kemudian melarutkan bagian yang tidak tertutup gambar agar tercipta jalur koneksi yang diinginkan. Larutan yang biasanya digunakan untuk membuat PCB misalnya Ferri Chlorida HCL, dan H2O2.

6. Contact Cleaner

Adalah bahan untuk membersihkan kontak pada permukaan sambungan seperti pada potensiometer, saklar, soket, konektor dan sebagainya. Cara menggunakan Contact Cleaner dengan disemprotkan mirip saat menggunakan cat pilox.

Itulah beberapa alat dan bahan yang menunjang praktek elektronika yang kita butuhkan untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan yang berkaitan dengan dunia elektronika seperti perbaikan atau service, eksperimen, perakitan sound system dan sebagainya. Dengan kelengkapan alat dan bahan maka tentu pekerjaan kita akan lebih mudah dan lancar.

Jenis-jenis Komponen Elektronika beserta Fungsi dan Simbolnya

Jenis-jenis Komponen Elektronika beserta Fungsi dan Simbolnya – Peralatan Elektronika adalah sebuah peralatan yang terbentuk dari beberapa Jenis Komponen Elektronika dan masing-masing Komponen Elektronika tersebut memiliki fungsi-fungsinya tersendiri di dalam sebuah Rangkaian Elektronika. Seiring dengan perkembangan Teknologi, komponen-komponen Elektronika makin bervariasi dan jenisnya pun bertambah banyak. Tetapi komponen-komponen dasar pembentuk sebuah peralatan Elektronika seperti Resistor, Kapasitor, Transistor, Dioda, Induktor dan IC masih tetap digunakan hingga saat ini.

Jenis-jenis Komponen Elektronika

Berikut ini merupakan Fungsi dan Jenis-jenis Komponen Elektronika dasar yang sering digunakan dalam Peralatan Elektronika beserta simbolnya.

A. Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Satuan Nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance.

Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :

1. Resistor yang Nilainya Tetap
2. Resistor yang Nilainya dapat diatur, Resistor Jenis ini sering disebut juga dengan Variable Resistor ataupun Potensiometer.
3. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya, Resistor jenis ini disebut dengan LDR atau Light Dependent Resistor
4. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan perubahan suhu, Resistor jenis ini disebut dengan PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient)

Gambar dan Simbol Resistor :

B. Kapasitor (Capacitor)

Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi-fungsi Kapasitor (Kondensator) diantaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian Tuner, sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai Filter di dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya). Satuan nilai untuk Kapasitor (Kondensator) adalah Farad (F)
Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :

1. Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas. Jika didasarkan pada bahan pembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.
2. Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif, Kapasitor tersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) dan Kapasitor Tantalum
3. Kapasitor yang nilainya dapat diatur, Kapasitor jenis ini sering disebut dengan Variable Capasitor.

Gambar dan Simbol Kapasitor :

C. Induktor (Inductor)

Induktor atau disebut juga dengan Coil (Kumparan) adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi sebagai Pengatur Frekuensi, Filter dan juga sebagai alat kopel (Penyambung). Induktor atau Coil banyak ditemukan pada Peralatan atau Rangkaian Elektronika yang berkaitan dengan Frekuensi seperti Tuner untuk pesawat Radio. Satuan Induktansi untuk Induktor adalah Henry (H).
Jenis-jenis Induktor diantaranya adalah :

1. Induktor yang nilainya tetap
2. Induktor yang nilainya dapat diatur atau sering disebut dengan Coil Variable.

Gambar dan Simbol Induktor :

D. Dioda (Diode)

Diode adalah Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2 Elektroda yaitu Anoda dan Katoda.
Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari :

1. Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC).
2. Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut sering disebut dengan Tegangan Zener.
3. LED (Light Emitting Diode) atau Diode Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik.
4. Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering digunakan sebagai Sensor.
5. Dioda Schottky (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi sebagai pengendali .
6. Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda Laser sering disingkat dengan LD.

Gambar dan Simbol Dioda:

E. Transistor

Transistor merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik modern ini. Beberapa fungsi Transistor diantaranya adalah sebagai Penguat arus, sebagai Switch (Pemutus dan penghubung), Stabilitasi Tegangan, Modulasi Sinyal, Penyearah dan lain sebagainya. Transistor terdiri dari 3 Terminal (kaki) yaitu Base/Basis (B), Emitor (E) dan Collector/Kolektor (K). Berdasarkan strukturnya, Transistor terdiri dari 2 Tipe Struktur yaitu PNP dan NPN. UJT (Uni Junction Transistor), FET (Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) juga merupakan keluarga dari Transistor.

Gambar dan Simbol Transistor :

F. IC (Integrated Circuit)

IC (Integrated Circuit) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan bahkan jutaan Transistor, Resistor dan komponen lainnya yang diintegrasi menjadi sebuah Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bentuk IC (Integrated Circuit) juga bermacam-macam, mulai dari yang berkaki 3 (tiga) hingga ratusan kaki (terminal). Fungsi IC juga beraneka ragam, mulai dari penguat, Switching, pengontrol hingga media penyimpanan. Pada umumnya, IC adalah Komponen Elektronika dipergunakan sebagai Otak dalam sebuah Peralatan Elektronika. IC merupakan komponen Semi konduktor yang sangat sensitif terhadap ESD (Electro Static Discharge).
Sebagai Contoh, IC yang berfungsi sebagai Otak pada sebuah Komputer yang disebut sebagai Microprocessor terdiri dari 16 juta Transistor dan jumlah tersebut belum lagi termasuk komponen-komponen Elektronika lainnya.

Gambar dan Simbol IC (Integrated Circuit) :

G. Saklar (Switch)

Saklar adalah Komponen yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik. Dalam Rangkaian Elektronika, Saklar sering digunakan sebagai ON/OFF dalam peralatan Elektronika.

Gambar dan Simbol Saklar (Switch) :

FUNGSI DAN KARAKTERISTIK PENGUAT OPERASIONAL (OP AMP)

FUNGSI DAN KARAKTERISTIK PENGUAT OPERASIONAL (OP AMP)

Penguat operasional atau op-amp adalah rangkaian elektronik yang dirancang dan dikemas secara khusus sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikit saja dapat dipakai untuk berbagal keperluan. Hingga kini, op-amp yang dibuat dan komponen-komponen diskrit dan dikemas dalam rangkaian tersebut masih dirasakan begitu mahal oleh para insinyur atau teknisi yang pernah menggunakannya. Namun, kini dengan teknologi rangkaian terpadu (IC) yang telah ditingkatkan, op-amp dalam bentuk kemasan IC menjadi jauh lebih murah dan amat luas pemakaiannya.

Pada mulanya op-amp digunakan untuk rangkaian perhitungan analog, rangkaian pengaturan dan instrumentasi. Fungsi utamanya adalah untuk melakukan operasi linier matematika (tegangan dan arus), integrasi dan penguatan.

Kini op-amp dapat dijumpai di mana saja, dálam berbagai bidang: reproduksi suara, sistem komunikasi, sistem pengolahan digital, elektronik komersial, dan, aneka macam perangkat hobyist.

Dalam konfigurasinya kita akan menemukan op-amp dengan masukan dan keluaran tunggal, masukan dan keluaran diferensial, atau masukan diferensial dan keluaran tunggal. Konfigurasi terakhir ini banyak digunakan dalam industri elektronika.

Konflgurasi ini juga akan dipakai sebagai kerangka landasan dalam modul ini. Setiap orang yang terlibat dalam elektronika mau tak mau harus memahami kegunaan op-amp, mengetahui karakteristiknya, mampu mengenali konfigurasi dasar rangkaian op-amp dan mampu bekerjasama dengannya.



APAKAH OP-AMP ITU?

Op-amp IC adalah peranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik DC maupun AC.

Op-amp IC yang khas terdiri atas tiga rangkaian dasar, yakni penguat diferensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan penguatan tinggi, dan penguat keluaran impedansi rendah (biasanya pengikut emiter push-pull).

Penguat Diferensial Sebagai Dasar Penguat Operasional

Penguat diferensial adalah suatu penguat yang bekerja dengan memperkuat sinyal yang merupakan selisih dari kedua masukannya. Berikut ini adalah gambar skema dari penguat diferensial sederhana:

Penguat diferensial tersebut menggunakan komponen BJT (Bipolar Junction Transistor) yang identik / sama persis sebagai penguat. Pada penguat diferensial terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0.

Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor.

Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

Dalam penerapannya, penguat diferensial lebih disukai apabila hanya memiliki satu keluaran. Jadi yang diguankan adalah tegangan antara satu keluaran dan bumi (ground). Untuk dapat menghasilkan satu keluaran yang tegangannya terhadap bumi (ground) sama dengan tegangan antara dua keluaran (Vod), maka salah satu keluaran dari penguat diferensial tingkat kedua di hubungkan dengan suatu pengikut emitor (emitter follower).

Untuk memperoleh kinerja yang lebih baik, maka keluaran dari pengikut emiter dihubungkan dengan suatu konfigurasi yang disebut dengan totem-pole. Dengan menggunakan konfigurasi ini, maka tegangan keluaran X dapat berayun secara positif hingga mendekati harga VCC dan dapat berayun secara negatif hingga mendekati harga VEE.

Apabila seluruh rangkaian telah dihubungkan, maka rengkaian tersebut sudah dapat dikatakan sebagai penguat operasional (Operational Amplifier (Op Amp)). Penjelasan lebih lanjut mengenai hal ini akan dilakukan pada sub bab berikut.



Perhatikan, lazimnya op-amp, memerlukan catu positif dan catu negatif. Karena catunya demikian, tegangan keluarannya dapat berayun positif atau negatif terhadap bumi.

Karakteristik op-amp yang terpenting adalah:
Impedansi masukan amat tinggi, sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan.
Penguatan lup terbuka - amat tinggi.
Impedansi keluaran amat rendah, sehingga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh pembebanan.

Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp ideal:

¨ Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = ~

¨ Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0

¨ Hambatan masukan (input resistance) RI = ~

¨ Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0

¨ Lebar pita (band width) BW = ~

¨ Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik

¨ Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkin dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal.

Simbol op-amp standar /dinyatakan dengan sebuah segitiga, seperti tampak pada Gambar diatas.  Terminal-terminal masukan ada pada bagian atas segitiga. Masukan  membalik dinyatakan dengan tanda minus (-). Tegangan DC atau AC yang dikenakan pada masukan ini akan digeser fasanya 180 derajat pada keluaran.

Masukan tak membalik dinyatakan dengan tanda plus (+). Tegangan DC atau AC yang diberikan pada masukan ini akan sefasa dengan, keluaran. Terminal keluaran diperlihatkan pada bagian puncak segitiga.

Terminal-terminal catu dan kaki-kaki lainnya untuk kompensasi frekuensi atau pengaturan nol diperlihatkan pada sisi atas dan sisi bawah segitiga. Kaki-kaki ini tidak selalu diperlihatkan dalam diagram skematis, tapi secara implisit sudah dinyatakan.
Hubungan daya mudah dipahami, hubungan-hubungan kaki lainnya belum tentu. terpakai semuanya.

Tipe op-amp atau nomor produk berada di tengah-tengah segitiga. Rangkaian umum yang bukan menunjukkan op-amp khusus memiliki simbol-simbol A1, A2, dan seterusnya, atau OP-1, OP-2, dan seterusnya.
Meskipun kita dapat menggunakan op-amp tanpa mengetahui secara tepat apa yang terjadi di dalamnya, tetapi akan lebih baik bila karakteristik kerjanya kita pahami dengan mempelajari rangkaian internalnya.

Gambar diatas  menunjukkan diagram skematis IC op-amp 741 yang populer. Op-amp lainnya tak berbeda. Resistor dan kapasitor diusahakan sedikit mungkin dalam perancangan IC ini dan kalau mungkin digunakan transistor.

Kapasitor kopling tidak dipakai di sini sehingga rangkaian dapat memperkuat sinyal DC sebagaimana sinyal AC. Kapasitor 30 pF yang diperlihatkan akan memberikan kompensasi frekuensi internal, kelak akan dibicarakan pula dalam bab ini.


Op-amp pada dasarnya terdiri atas tiga tahapan: penguat diferensial impedansi masukan tinggi, penguat tegangan berpenguatan tinggi dengan penggeser level (sehingga keluaran dapat berayun positif atau negatio, dan penguat keluaran impedansi rendah.

*****

FUNGSI OP-AMP

Mode loop terbuka 

Idealnya, penguatan op-amp adalah tak berhingga, namun kenyataannya penguatan op-amp hanya mencapai kurang lebih 200.000 dalam modus lup terbuka. Dalam keadaan demikian tidak ada umpan balik dari keluaran menuju masukan dan penguatan tegangan (Av) maksimum, sebagaimana diperlihatkan dalam Gambar dibawah ini.

Dalam rangkaian praktisnya, adanya perbedaan tegangan sedikit saja pada masukan-masukannya akan menyebabkan tegangan keluaran berayun menuju level maksimum catu.

Tegangan maksimum keluaran kurang lebih 90 % tegangan catu, karena. ada jatuh tegangan internal pada op-amp. (Lihat Gambar skematik dari op amp 741 diatasdan perhatikan komponen Q14, R9, R10, dan Q20). 

Keluaran dikatakan berada dalani keadaan saturasi (jenuh), dan dapat dinyatakan (salah satu) sebagai + Vsat atau -Vsat. Sebagai contoh, rangkaian op-amp dalam modus lup terbuka dengan catu ( 15 V akan menghasilkan ayunan keluaran antara -13,5 V sampai +13,5 V. 

Dengan tipe rangkaian seperti ini op-amp amat tidak stabil, keluaran akan 0 V untuk selisih masukan 0 V juga,tapi bila ada sedikit beda tegangan pada masukannya, maka keluaran akan berada pada salah satu dari kedua level tegangan di atas. 

Modus lup terbuka terutama dijumpai pada rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian detektor level.

Mode loop tertutup 

Keserbagunaan op-amp dibuktikan dalam penerapannya pada berbagai tipe rangkaian dalam modus lup tertutup, seperti diperlihatkan dalam Gambar dibawah ini.

Komponen luar digunakan untuk memberikan umpan balik keluaran pada masukan membalik. Umpan balik akan menstabilkan rangkaian pada umumnya dan menurunkan derau. 

Penguatan tegangan (Av) akan lebih kecil daripada (<) penguatan maksimum.dalam modus lup terbuka.

Mode penguatan terkontrol 

Penguatan lup tertutup harus dapat dikendalikan pada satu nilai tertentu dalam rangkaian praktis. Dengan  menambahkan sebuah resistor Rin pada masukan membalik seperti pada dibawah ini, penguatan op-amp dapat diatur. 

Perbandingan resistansi RF terhaadap Rin menentukan penguatan tegangan rangkaian dan besarya dapat dihitung dengan rumus :

             Rf
Av = ————
            Rin

tanda minus menunjukkan bahwa op-amp merupakan. Konfigurasi membalik tanda ini diabaikan dalam perhitungan misalkan Rin = 10 k( dan RF = 100 k( tegangan masukan 0,01 V akan menghasilkan tegangan keluaran 0,1 V. Bila R ini diubah menjadi 1 k( maka A, bertambah menjadi 100. Kini tegangan masukan sebesar 0,01 V akan menghasilkan tegangan keluaran 1V.

Mode penguatan satu

Bila RF dan Rin sama besar, maka Av sama dengan 1, atau penguatannya satu. Hubungan langsung dari keluaran menuju masukan juga menghasilkan penguatan satu, seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.

Dalam konfigurasi tak membalik ini, tegangan keluaran. sama dengan tegangan masukan dan Av, sama dengan + 1.

Berbagai tipe penguatan ini akan digunakan dalam rangkaian rangkaian dasar selanjutnya dalam artikel  ini untuk lebih memperjelas Anda akan fungsi-fungsi op-amp.

Salah satu fungsi yang penting untuk diingat adalah hubungan polaritas masukan terhadap keluaran. Tegasnya, dikatakan bahwa bila masukan membalik lebih positif dibandingkan dengan masukan tak membalik, maka keluaran akan negatif. Demikian pula, jika masukan membalik lebih negatif dibandingkan dengan masukan tak membalik, maka keluaran akan positif. Gambar di bawah ini menunjukkan fungsi yang penting ini, dengan .masukan tak membalik dibumikan atau nol volt.

*******

KARAKTERISTIK DAN PARAMETER OP-AMP

Jika Anda paham akan karakteristik dan parameter peranti elektronik, tentunya akan lebih mudah bagi Anda untuk memahami penggunaannya dalam rangkaian. Dengan.mengetahui apa-apa yang bisa diharapkan . dari sebuah op-amp, Anda akan dibantu dalam merancang dan memperbaiki rangkaian yang menggunakan op-amp.

Pasal ini akan menjelaskan informasi-inforimasi yang bertalian dengan karakteristik dan prameter op amp yang dipakai dalam rangkaian pada umumnya.

Impedansi masukkan

Idealnya impedansi masukkan op amp adalah tak terhingga, namun dalam kenyataannya hanya mencapai 1 M( atau lebih, berberapa op amp khusus ada yang memiliki impedansi masukkan 100 M (semakin tinggi impendansi masukkan semaikin baik penampilan op amp tersebut, pada frekuensi tinggi kapasitansi masukkan op amp banyak berpengaruh lazimnya kapasitansi ini kurang dari 2 pF, bila sebuah terminal masukkan op amp dibumikan.

Impedansi Keluaran

Idealnya, impedansi keluaran adalah nol. Kenyataannya, berbeda beda untuk setiap op-amp. Impedansi keluaran bervariasi antara 25 sampai ribuan ohm. Untuk kebanyakan pemakaian, impedansi keluaran dianggap nol, sehingga op-amp akan dianggap berfungsi sebagai sumber tegangan yang mampu memberikan arus dari berbagai macam beban. Dengan impedansi masukan yang tinggi dan impedansi keluaran yang rendah op-amp akan berperan sebagai peranti penyesuai impedansi. 

Arus Bias Masukan

Secara teoritis impedansi masukan tak berhingga. besarnya, sehingga seharusnya tak ada arus masukan. Namun, akan ada sedikit arus masukan, pada khususnya dalam ordo pikoampere sampai mikroampere. Harga rata-rata kedua arus ini dikenal sebagai arus bias masukan. Arus ini dapat menggoyahkan kestabilan op-amp, sehingga mempengaruhi keluaran. Pada umumnya makin rendah arus bias masukan, kian rendah pula kelabilannya. Op-amp yang menggunakan transistor efek medan (FET) pada masukan-masukannya memiliki arus bias masukan terendah.

Tegangan Offset Keluaran

Tegangan offset keluaran (tegangan kesalahan) disebabkan oleh arus bias masukan. Bila tegangan kedua masukan sama besar, keluaran op-amp akan nol volt. Namun jarang ditemukan kejadian seperti ini, sehingga pada keluarannya akan  ada sedikit tegangan. Keadaan seperti ini dapat diatasi dengan teknik penolan offset, yaitu dengan menambahkan arus atau tegangan offset masukan.

Arus Offset Masukan

Kedua arus masukan seharusnya sama besar sehingga tegangan keluarn nol. Tapi ini tidak mungkin, karena itu harus ditambahkan arus offset masukan untuk menjaga supaya keluaran tetap nol volt. Dengan perkataan lain, untuk. memperoleh keluaran nol volt, sebuah masukan mungkin menarik arui lebih besar daripada lainnya. Arus offset ini dapat mencapai 20 mA.

Tegangan Offset Masukan

idealnya, tegangan keluaran op-amp nol manakala tegangan kedua masukan nol. Namun, berkenaan dengan penguatan op-amp yang tinggi, adanya sedikit ketakseimbangan dalam rangkaian akan mengakibatkan munculnya tegangan keluaran. Dengan memberikan sedikit tegangan offset pada sebuah masukannya, tegangan keluaran dapat dinolkan kembali.

Penolan Offset

Ada bermacam-macam cara pemberian tegangan offset masukan untuk menolkan kembali tegangan keluaran. Pabrik-pabrik op-amp telah memasukkan hal ini ke dalam perhitungan dan dalam. lembaran data mereka telah diberikan rekomendasi terbaik untuk op-amp-op-amp tertentu. Gambar dibawah ini menunjukkan cara menolkan op-amp yang khas. Terminal-lerminal offset nol telah diperlihatkan dalam Gambar sebelumnya.

Prosedur berikut menjelaskan urutan kerja penolan tegangan keluaran.

Pastikan bahwa rangkaian telah dilengkapi dengan komponenkomponen yang dihutuhkan, termasuk rangkaian penolan. (Rangkaian penolan biasanya tidak ditunjukkan dalam diagram skematisnya).

Perkecil sinyal masukan sampai nol. Bila resistor masukan seri kira-kira 1% lebih tinggi daripada impedansi sumber sinyal, tak perlu diapa-apakan lagi keadaan ini. Bila resistor seri sama atau lebih kecil daripada impedansi sumber, gantilah setiap sumber Resistor pengatur tegangan-offset dengan resistor yang sepadan dengan impedansinya.

Hubungkan beban pada terminal keluaran.

Masukan catu DC dan tunggulah beberapa menit agar rangkaian mantap keadaannya.

Hubungkan sebuah voltmeter yang peka (mampu memberikan pembacaan beberapa milivolt) atau Osiloskop yang dikopel DC pada beban untuk membaca tegangan kelu'aran (Vout).

Putarlah resistor variabel sampai Vout terbaca nol.

Lepaskan setiap komponen tambahan pada masukan dan hubungkan kembali masukan-masukan sumber, pastikan tidak menyentuh resistor pengatur tegangan offset, karena dapat mengubah nilainya.

Pengaruh Temperatur

Perubahan temperatur mempengaruhi semua peranti solid state, tak terkecuali op-amp. Rangkaian DC yang menggunakan op-amp cenderung lebih rentan terhadap pengaruh ini dibandingkan rangkaian AC. 

Perubahan temperatur dapat menyebabkan perubahan arus offset dan tegangan offset, inilah yang disebut geseran. Drift yang disebabkan oleh temperatur akan mengganggu setiap ketakseimbangan op-amp yang telah diatur sebelumnya, akibatnya pada keluaran akan terjadi kesalahan.

Kompensasi Frekuensi

Karena penguatan op-amp yang tinggi dan adanya pergeseran fasa antar rangkaian internal, maka pada frekuensi tinggi tertentu sebagian sinyal keluaran akan diumpankan kembali ke dalam masukan, sehingga terjadi osilasi. 

Tidak jarang orang menambahkan kapasitor kompensasi pada op-amp, entah secara internal maupun eksternal, tujuannya adalah untuk mencegah osilasi ini dengan jalan menurunkan penguatan op-amp ketika frekuensi dinaikkan.

Laju Lantingan

Laju lantingan atau slew rate adalah laju perubahan maksimum tegangan keluaran op-amp. Laju ini dinyatakan sebagai:

         Perubahan laju tegangan keluar 

g = ——————–––––––––––––––––——

                    Perubahan waktu 

Op-amp 741 serba guna memiliki laju lantingan 0,5 V/(s, yang berarti tegangan keluaran maksimum dapat berubah 0,5 V dalam I (s. Kapasitansi membatasi kemampuan "pelantingan" ini dan keluaran akan mengalami penundaan setelah diumpankan masukan, seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 7. Lebih kerap lagi, kapasitor kompensasi frekuensi, entah internal maupun eksternal, menyebabkan pembatasan kemampuan laju lantingan di dalam op amp 

Pada frekuensi-frekuensi tinggi atau pada laju perubahan sinyal yang tinggi, pembatasan-laju lantingan lebih sering terjadi. Laju lantingan adalah parameter penampilan -sinyal besar. Biasanya laju lantingan dinyatakan pada penguatan satu. Op-amp dengan laju lantingan lebih tinggi memiliki lebar-jalur yang lebih besar. 

Tanggapan Frekuensi Penguatan op-amp turun terhadap kenaikan frekuensi. Penguatan yang.diberikan pabrik biasanya dinyatakan pada nol Hertz atau DC. Gambar 8 menunjukkan kurva penguatan tegangan terhadap tanggapan frekuensi. Dalam modus lup terbuka, penguatan turun amat cepat sejalan dengan peningkatan frekuensi. Bila frekuensi naik 10 kali maka penguatan turun menjadi 1/10 kalinya. Titik breakover terjadi pada 70,7% penguatan maksimum. Lazimnya lebar-jalur dinyatakan pada titik di mana penguatan turun 70,7% dari skala maksimumnya. Karena itu, lebar-jalur lup terbuka sekitar 10 Hz untuk contoh ini. Untungnya, op-amp biasanya memerlukan umpan balik yang sifatnya degeneratif dalam rangkaian-rangkaian penguat. Umpan balik inilah yang memperlebar jalur rangkaian. Untuk penguatan lup tertutup sebesar 100, lebar-jalur meningkat sampai kira-kira 100 kHz. Bila penguatan diturunkan menjadi l0, lebar-jalur akan melebar menjadi 100 kHz, Titik penguatan satu terjadi pada 1 MHz, titik ini disebut frekuensi penguatan satu. Frekuensi penguatan satu merupakan titik acuan, pada titik inilah kebanyakan op-amp dinyatakan oleh pabriknya. Perkalian Penguatan Lebar jalur Perkalian penguatan lebar-jalur atau gain-bandwidth product (GBP) sama saja dengan frekuensi penguatan satu. Sifat ini tidak hanya memberitahu kita akan frekuensi atas yang bermanfaat, tetapi juga memungkinkan kita menentukan lebar-jalur lebar-jalur frekuensi) pada suatu nilai penguatan yang diketahui. Sebagai contoh lihat Gambar dibawah yang menunjukkan kurva tanggapan frekuensi untuk op-amp yang dikompensasi frekuensi, seperti 741), bila Anda mengalikan penguatan dan lebar-jalur dari suatu rangkaian tertentu, hasil yang diperoleh akan sama dengan frekuensi penguatan satu:

penguatan dan lebar-jalur dari suatu rangkaian tertentu, hasil yang diperoleh akan sama dengan frekuensi penguatan satu:

GBP = penguatan x lebar-jalur  = frekuensi penguatan satu

= 100 x 10 kHz  = 1000000 Hz   (1 MHz)

atau

GBP  = 10 x 100 kHz  = 1000000 Hz   (1 MHz)

Karena itu bila kita ingin mengetahui batas atas frekuensi atau lebar jalur suatu rangkaian dengan penguatan sebesar 100, tinggal kita bagi saja frekuensi penguatan satu dengan penguatannya:

                          Frekuensi penguatan satu

Lebar jalur =  ——————––––––––––––––

                                      Penguatan 

                          1000000

BW        =  ————  =  10 Khz

                              100

Derau 

Sebagaimana rangkaian elektronika lainnya, op-amp juga peka terhadap derau. Derau luar dijangkitkan oleh peranti listrik atau berasal dari derau bawaan komponen-komponen elektronik (resistor, kapasitor, dan sebagainya) yang beroperasi dalam daerah frekuensi dari 0,01 Hz sampai beberapa MHz. 

Derau luar ini dapat ditindas asalkan rangkaian dirakit dengan benar. Derau internal opamp ditimbulkan oleh komponen-komponen internal, arus bias, dan juga drift. Derau-derau ini ikut diperkuat oleh op-amp, sebagaimana halnya tegangan offset dan tegangan sinyal. Penguatan derau dinyatakan dalam

penguatan derau = 1 + RF/Rin

Derau internal dapat diperkecil dengan menggunakan resistor masukan seri dan resistor umpan bahk sekecil mungkin yang masih memenuhi persyaratan rangkaian. Pemintasan resistor umpan balik dengan sebuah kapasitor kecil (3 pF) juga akan menurunkan penguatan derau pada frekuensi-frekuensi tinggi.

Perbandingan Penolakan Modus Sekutu (CMAR = Common Mode Rejection Ratio)

CMRR adalah suatu sifat yang bertalian dengan penguat diferensial. Bila tegangan-tegangan yang sama fasanya diumpankan ke dalam masukan-masukan penguat, keluaran akan nol. Hanya perbedaan tegangan pada masukan yang akan menghasilkan keluaran. Sebagai contoh, sinyal 1020 Hz diberikan pada masukan membalik op-amp, seperti terlibat pada Gambar dibawah ini. Frekuensi yang sama diberikan pada masukan tak membalik tapi fasanya berbeda 180 derajat.

Ini adalah sinyal diferensial. Tapi, sinyal 1020 Hz tadi telah tercemari oleh derau jala-jala 60 Hz. Sinyal 60 Hz ini sefasa pada kedua masukannya dan menyatakan sinyal modus sekutu. Penguat diferensial cenderung menolak sinyal modus sekutu 60 Hz ini sambil menguatkan sinyal diferensial 1020 Hz. 

Kemampuan suatu op-amp untuk memperkuat sinval diferensial sambil menindas sinyal modus sekutu disebut perbandingan penolakan modus sekutu (CMRR). Perbandingan ini dinyatakan dalam :

                     Ad

CMRR =  ————

                     Acm

Dengan  Ad adalah penguatan diferensial dan & Acm adalah penguatan modus sekutu. CMRR biasanya dinyatakan dalam desibel, dan tinggi nilainya kian baik tingkat penolakannya. 

Perlindungan Hubung Singkat

Op-amp dapat menjangkitkan arus yang membahayakan bila keluarannya terhubung singkat ke bumi, +Vc atau -Vc, dari catu, kecuali bila dilengkapi perlindungan hubung singkat. Transistor Q15 yang diperlihatkan dalam Gambar skema op amp 741 adalah peranti pembatas arus yang memberikan perlindungan ini. Kebanyakan tipe op-amp belakangan ini dilengkapi dengan pelindung hubung singkat semacam ini, namun tipe-tipe lama belum dilengkapi.

Pembatasan Listrik

Seperti juga peranti-peranti solid state yang lain, op-amp memiliki kendala-kendala listrik yang tak boleh dilanggar, agar mereka bekerja dengan benar dan tidak terjadi perusakan. Kendala ini biasanya disebut dengan tarif maksimum absolut.

Catu daya ± V. Tegangan maksimum yang masih aman yang boleh dikenakan pada peranti, termasuk catu positif dan negatif. Disipasi daya. Besarnya panas yang masih aman yang dapat dilepaskan oleh peranti untuk suatu pengoperasian yang kontinyu dalam selang waktu yang diberikan

Tegangan masukan diferensial. Tegangan masukan dalam batas aman yang boleh diberikan di antara kedua masukan tanpa Tegangan masukan. Tegangan maksimum- yang masih dapat diberikan di antara terminal-terminal masukan dan bumi. Besarnya tegangan masukan ini tak boleh melampaui tegangan catu (biasanya 15 V).

Lama hubung singkat keluaran. Selang waktu op-amp dapat bertahan terhadap, hubung singkat langsung dari terminal keluaran ke bumi atau ke terminal catu. lainnya.

Kisar temperatur pengoperasian. Daerah temperatur di mana opamp akan bekerja sesuai dengan spesifikasi yang diberikan. Peranti komersial bekerja pda 0 – 70oC, peranti industri bekerja pada -25 – 85 o  C, dan peranti militer bekerja pada   -55 – 125o C.

Kisar temperatur penyimpanan. Batas-batas temperatur penyimpanan yang masih aman, lazimnya -65 – 150o C. Temperatur kaki. Temperatur di mana peranti dapat bertahan dalarn selang waktu tertentu. ketika proses penyolderan kaki-kaki terminal sedang berlangsung. Tarif ini biasanya 300o C untuk selang waktu 10- - 60 detik.