Jihaan Afifah

OP AMP

(voltage summing & Voltage Buffer)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan [Kembali]

op amp merupakan singkatan dari "operational amplifier"atau penguat ooperasional. adalah komponen elektronika yang digunakan untuk memperkuat sinyal tegangan. op amp mempunyai dua masukan dan satu keluaran. masukkan nya terdiri dari inverting yakni kutup negatif dan non inverting atau kutup positif. op amp bekerja dengan memperkuat erbedaan tegangan antara kedua masukkan tersebut.

op amp memiliki beberapa karakteristik penting yakni sebagai:

A. Penguatan Tegangan Tinggi

Op amp dirancang untuk memperkuat sinyal tegangan dengan penguatan yang sangat tinggi.

B. Impedansi Masukan Tinggi

op amp memiliki impedansi masukan yang tinggi, yang berarti ia tidak menarik banyak arus dari sumber sinyal masukkan.

C. Impedansi Keluaran Rendah

op amp memiliki impedansi keluaran yang rendah, yang berarti ia dapat menggerakkan beban dengan mudah.

2. Tujuan [Kembali]

- Mempelajari rangkaian Voltage Summing dan Voltage Buffer

- Mempelajari cara kerja rangkaian Voltage Summing dan Voltage Buffer

- Melakukan Simulasi Rangkaian Voltage Summing dan Voltage Buffer

3. Alat dan Bahan [Kembali]

- op amp LM741

op amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, osilator, detector dan lainnya. LM741 biasanya bekerja pada tegangan +- 12 volt, dibawah itu IC tidak akan bekerja.

- resistor

resistor berfungsi sebagai penghambat arus dalam rangkaian listrik.

-probe tegangan

probe tegangan berfungsi untuk mengukur tegangan pada rangkaian listrik

- sumber DC

sebagai sumber dalam rangkaian listrik

- ground

ground atau tanah merupakan titik atau referensi umum dalam rangkaian listrik yang digunakan sebagai acuan tegangan.ground tidak berarti selalu terhubung secara fisik ke bumi, tetapi lebih merujuk pada titik nol volt. dalam banyak sistem ground menjadi jalur balik arus yang penting agar arus listrik dapat mengalir dengan benar dari sumber daya ke beban dan kembali lagi.

4. Dasar Teori [Kembali]

Voltage Summing

adalah sebuah rangkaian elektronika yang memiliki fungsi untuk menjumlahkan dua atau lebih tegangan listrik. rangkaian summing amplifier dibuat dengan menggunakan IC operational amplifier alias IC Op-Amp. pada dasarnya rangkaian summing ini sama seperti rangkaian op amp biasa, namun ada satu hal yang membedakan yakni pada pengaturan tahanan inputnya,\.

IC op amp banyak digunakan di berbagai macam rangkaian elektronika seperti rangkaian DAC (digital analog Converter), rangkaian ADC (analog digital converter) dll. untuk rangkain summing menghasilkan keluaran terbalik alias inverting. jika dituliskan dalam sebuah persamaan summing amplifier dapat didefinisikan ebagai Vout = Vin1 + Vin 2 + Vin 3 + Vin n.

Prinsip kerja Voltage Summing

prinsip kerja summing amplifier sangat sederhana. yakni (R gain / R input) * Vinput

Voltage Buffer

Votlage Buffer atau bisa dikenal voltage followe atau juga Unity Gain Amplifier adalah penguat dengan penguatan 1. ini adalah salah satu rangkaian penguat operasional paling sederhana dengan umpan balik loop tertutup. meskipun penguatan 1 tidak memberikan penguat tegangan, Buffer sangat berguna karena mecegah impedansi masukan satu tahap dari memuat impedansi keluara tahap sebelumnya, yang menyebabkan hilangnya transfer sinyal yang tidak diinginkan.

penguatan tegangan sebesr 1 berarti jika tegagan input naik sebesar V maka tegangan keluaran juga dirancang untuk naik dengan V juga. voltage buffer dikonfigurasikan sebagai penyangga tegangan dengan menghubungkan sinyal input ke kaki non inverting(+) dan menghubungkan output langsung ke input inverting (-)

Problem

Sebuah sensor menghasilkan sinyal dengan impedansi tinggi. Sinyal ini akan diteruskan ke ADC (Analog-to-Digital Converter) yang memiliki impedansi input rendah. Jelaskan:

1. Mengapa voltage buffer diperlukan?

2. Gambar skematik sederhana dengan op-amp sebagai buffer.

3. Apa tegangan output jika input sensor adalah 1.8V?

jawab:

1. Voltage buffer (biasanya menggunakan op-amp dalam konfigurasi unity gain / pengikut tegangan / voltage follower) diperlukan untuk mengatasi masalah perbedaan impedansi antara sensor dan ADC.

Sensor memiliki impedansi output tinggi → sulit mengalirkan arus ke beban.
ADC biasanya memiliki impedansi input rendah → dapat menyebabkan tegangan input sensor turun karena “loading effect”.

🔧 Buffer bekerja sebagai perantara, karena:

Memiliki impedansi input sangat tinggi → tidak membebani sensor.
Memiliki impedansi output sangat rendah → mampu menggerakkan ADC dengan baik.

➡️ Dengan buffer, tegangan dari sensor tetap akurat dan tidak turun saat dibaca oleh ADC.

2. Op-amp dihubungkan dalam konfigurasi unity gain: output diumpan balik ke input negatif (inverting), dan input sensor masuk ke input positif (non-inverting).

3. Karena voltage buffer tidak mengubah nilai tegangan, maka:

📌 Vout = Vin = 1.8 V

Fungsi buffer bukan untuk memperbesar tegangan, tetapi menjaga agar tegangan tidak berubah saat diteruskan ke beban/ADC, terutama dalam kasus sensor berimpedansi tinggi.

Example

Menjumlahkan beberapa tegangan input (V₁, V₂, V₃) dan menghasilkan output tunggal yang merupakan hasil penjumlahan terbalik (inverting).

🔌 Komponen:

Op-amp (misal: LM741 atau TL081)
3 buah resistor input (misal: R = 10 kΩ)
1 resistor feedback (misal: Rf = 10 kΩ)

Rumus untuk summing amplifier (inverting):

V_{out} = - \left( \frac{Rf}{R} \right)(V_1 + V_2 + V_3)

V_{out} = - \left( \frac{10kΩ}{10kΩ} \right)(1 + 2 + 3) = -6V

✅ Hasil:

Output = –6V

Contoh Soal Pilihan ganda

1. salah satu fungsi utama dari rangkaian voltage buffer (pengikut tegangan) adalah:

A. Memperbesar tegangan input
B. Mengubah sinyal DC menjadi AC
C. Menghindari loading effect pada rangkaian berikutnya
D. Mengalikan sinyal input dengan faktor tetap

jawab:

C. menghindari loading effect pada rangkaian berikutnya

2. Rangkaian voltage buffer umumnya menggunakan konfigurasi:

A. Op-amp inverting dengan feedback resistor
B. Op-amp non-inverting tanpa feedback eksternal
C. Op-amp inverting dengan ground di input non-inverting
D. Op-amp non-inverting dengan feedback dari output ke input inverting

jawab:

D. Op-amp non-inverting dengan feedback dari output ke input inverting

3. Apa prinsip kerja utama dari rangkaian summing amplifier?

A. Mengalikan semua input dan menambahkannya
B. Menjumlahkan beberapa tegangan input dan menguatkannya
C. Mengatur level tegangan output tetap
D. Menggabungkan arus dari beberapa input menjadi satu output

jawab:

B. menjumlahkan beberapa tegangan input dan menguatkannya

5. Percobaan [Kembali]

Voltage Summing