Merancang Penguat Diferensial Praktis dengan Gain Terkontrol
Rangkaian Penguat Diferensial Op-Amp
Op-amp tanpa umpan balik sudah merupakan penguat diferensial, memperkuat selisih tegangan antara kedua input. Namun, gainnya tidak dapat dikontrol, dan biasanya terlalu tinggi untuk berguna secara praktis. Hingga saat ini, penerapan umpan balik negatif pada op-amp telah mengakibatkan kehilangan salah satu input, sehingga penguat yang dihasilkan hanya baik untuk memperkuat satu sinyal input tegangan. Dengan sedikit kreativitas, namun, kita dapat membuat rangkaian op-amp yang mempertahankan kedua input tegangan, namun dengan gain yang dikontrol oleh resistor eksternal.
Jika semua nilai resistor sama, penguat ini akan memiliki gain tegangan diferensial 1. Analisis rangkaian ini pada dasarnya sama dengan penguat terbalik, kecuali bahwa input non-terbalik (+) op-amp berada pada tegangan yang sama dengan pecahan dari V2, alih-alih terhubung langsung ke ground. Seharunya, V2 berfungsi sebagai input non-terbalik dan V1 berfungsi sebagai input inverting dari rangkaian penguat akhir. Oleh karena itu:
Jika kita ingin memberikan gain diferensial selain 1, kita harus menyesuaikan resistansi di kedua pembagi tegangan atas dan bawah, yang memerlukan banyak perubahan resistor dan penyeimbangan antara kedua pembagi untuk operasi simetris. Ini tidak selalu praktis, dengan alasan yang jelas.
Buffer Sinyal Tegangan Input
Keterbatasan lain dari desain penguat ini adalah impedansi inputnya yang cukup rendah dibandingkan konfigurasi op-amp lain, terutama penguat non-terbalik (input tunggal). Setiap sumber tegangan input harus mengarahkan arus melalui resistor, yang merupakan impedansi jauh lebih rendah daripada input op-amp tunggal. Solusi untuk masalah ini, untungnya, cukup sederhana. Kita hanya perlu “membuffer” setiap sinyal tegangan input melalui pengikut tegangan seperti ini:
Sekarang garis input V1 dan V2 terhubung langsung ke input dua op-amp pengikut tegangan, memberikan impedansi yang sangat tinggi. Dua op-amp di kiri sekarang menangani pengarusan arus melalui resistor alih-alih membiarkan sumber tegangan input (apa pun yang mereka miliki) melakukannya. Kompleksitas tambahan pada rangkaian kami minimal untuk manfaat yang besar.
LEMBAR KERJA TERKAIT:
