Bagaimana Pembagi Tegangan Menetapkan Gain pada Penguat Op-Amp Non-Terbalik dan Terbalik
Menambahkan pembagi tegangan ke jalur umpan balik negatif op-amp berarti hanya sebagian dari output yang dirutekan ke input inverting. Hasilnya adalah output yang merupakan kelipatan yang dapat diprediksi dari input. Koneksi pasokan daya dihilangkan di sini untuk kesederhanaan.
Dengan R1 = R2 = 1 kΩ dan input 6 V, op-amp harus menghasilkan 12 V di outputnya untuk menjaga input inverting tetap pada 6 V. Pembagi memaksa output menjadi dua kali lipat input.
Kami juga dapat melihat rangkaian dengan menghitung arus melalui R1. Sisi kiri R1 berada di ground, sedangkan sisi kanan berada pada 6 V, sehingga 6 V jatuh di seluruh R1 dan 6 mA mengalir dari kanan ke kiri. Karena input op-amp menarik arus yang dapat diabaikan, arus yang sama mengalir melalui R2, menghasilkan 6 V lagi di seluruhnya. Menambahkan kedua tegangan memberikan output 12 V.
Ke mana 6 mA pergi? Ia mengalir dari pasokan positif, melalui pin output op-amp, melalui R2, melalui R1, dan ke ground. Sumber 6 V hanya memaksa op-amp untuk menyeimbangkan kedua input; ia tidak menyediakan arus ke pembagi.
Mengubah nilai resistor mengubah gain keseluruhan. Rumus gain umum adalah
Gain tidak pernah dapat di bawah 1. Jika R2 nol ohm, rangkaian menjadi pengikut tegangan dengan gain satuan. Meningkatkan R2 relatif terhadap R1 meningkatkan gain secara arbitrer.
Karena polaritas output cocok dengan input, konfigurasi ini disebut penguat non-terbalik.
Peran Gain Diferensial Op-Amp
Setelah umpan balik negatif diterapkan, gain diferensial internal op-amp (misalnya, 200.000 atau 250.000) memiliki efek yang dapat diabaikan pada perilaku rangkaian keseluruhan. Rasio resistor eksternal yang menentukan gain closed-loop, berbeda dengan penguat berbasis transistor di mana β sangat mempengaruhi performa.
Penguat Terbalik dengan Input Non-Terbalik yang Di-Ground
Sekarang pertimbangkan input yang diterapkan ke bagian bawah pembagi sementara input non-terbalik di-ground:
Umpan balik negatif memaksa input inverting menjadi virtual ground (0 V). Dengan R1 = R2 = 1 kΩ dan input 6 V di sisi kiri, output harus berayunan ke –6 V untuk menjaga node tengah tetap pada 0 V.
Gain untuk konfigurasi ini diberikan oleh
Di sini gain dapat kurang dari 1, dan polaritas output berlawanan dengan input, itulah mengapa disebut penguat terbalik.
Kesimpulan
- Menghubungkan input inverting op-amp secara langsung ke outputnya menciptakan pengikut tegangan dengan gain satuan.
- Menggunakan pembagi tegangan untuk umpan balik negatif mengubah rangkaian menjadi penguat non-terbalik; gain = 1 + R2/R1 dan polaritas output cocok dengan input.
- Menerapkan input ke bagian bawah pembagi (input non-terbalik di-ground) menghasilkan penguat terbalik; gain = –R2/R1 dan polaritas output terbalik.
- Dalam semua kasus, rasio resistor eksternal menentukan gain closed-loop, sehingga gain diferensial internal op-amp menjadi tidak relevan.
