Memahami Impedansi Masukan Op-Amp: Definisi, Signifikansi, dan Panduan Perhitungan

Pertama-tama, mari kita jelaskan, Op-Amp berarti penguat operasional. Dan perangkat ini adalah penguat tegangan elektronik gain tinggi (DC-coupled). Plus, ia memiliki output single-ended dan resistor input yang mencolok. Juga, ia adalah blok pembangun dasar dari rangkaian elektronik analog. Selanjutnya, impedansi menunjukkan korelasi antara tegangan dan arus input. Itu dikatakan, saat Anda membicarakan tentang impedansi masukan Op-Amp, penting untuk jelas apakah itu rangkaian atau chip dasar yang Anda pilih.

Jadi, apa perbedaannya? Yang pertama membicarakan tentang rangkaian op-amp itu sendiri, sementara yang kedua berfokus pada sirkuit dalam chip.

Ingin tahu lebih banyak? Jangan khawatir, Anda akan mendapatkan penjelasan mengapa impedansi keluaran Op-Amp rendah, cara menghitungnya, dan lebih banyak.

Apa Itu Impedansi Masukan Tipikal dari Rangkaian Terpadu Op Amp?

Impedansi Masukan Op-Amp

Tanpa ragu, Anda dapat mengubah impedansi input diferensial saat Anda menempatkan sirkuit di sekitar op-amp. Juga, cara Anda menerapkan feedback dan komponen elektronik eksternal dapat mempengaruhi impedansi masukan total rangkaian dan sumber sinyal.

Itu dikatakan, kita memiliki dua impedansi masukan: common-mode (Z_cm+ & Z_cm-) dan diferensial (Ziff). Yang pertama merujuk pada impedansi yang berasal dari tahap input ke ground. Sementara itu, yang terakhir tentang impedansi di antara dua input.

Selanjutnya, impedansi biasanya tinggi dan resistif (10⁵ – 10¹² ohm). Dengan kata lain, itu adalah perangkat input impedansi tinggi. Dan ia memiliki kapasitansi shunt yang mungkin setinggi 20 – 25 pF.

Jadi, Anda dapat mengurangi impedansi masukan inverting dan non-inverting dalam sebagian besar rangkaian op-amp ke nilai rendah. Dan Anda dapat melakukan ini dengan negative feedback—mempertimbangkan bahwa (impedansi input diferensial & common-mode) lebih penting. Plus, terminal input inverting dan non-inverting sama pentingnya.

Selain itu, impedansi masukan rangkaian op-amp biasanya tinggi. Dan itu karena op-amps bekerja seperti pembagi tegangan.

Oleh karena itu, semakin tinggi impedansi, semakin banyak tegangan yang jatuh di seluruh input Op-Amp. Tetapi, jika impedansi input rendah, rangkaian Anda tidak akan memiliki penurunan tegangan di seluruh. Akibatnya, Anda tidak akan mendapatkan sinyal.

Impedansi Keluaran Op-Amp

Impedansi keluaran op-amp mirip dengan impedansi masukan. Namun ia merujuk pada seberapa besar tegangan yang terlihat sumber berubah saat ia perlu menyediakan lebih banyak arus. Misalnya, Anda dapat melihat impedansi sumber arus bekerja saat baterai yang tidak dibebani memiliki tegangan yang lebih tinggi daripada baterai yang dibebani.

Op-Amp Differential Amplifier

Sumber: Wikimedia Commons

Jadi, misalnya, op-amp Anda memiliki sinyal output 6V, dan Anda menggunakan rangkaian terbuka untuk mengukur beda potensial tegangan. Karena rangkaian Anda terbuka, arus Anda akan 0A. Tegangan, di sisi lain, akan 6V. Pada titik ini, Anda dapat menghubungkan output Anda ke resistor feedback. Dan Anda dapat melakukannya dengan cara sehingga arus output rangkaian feedback op-amp adalah 60mA.

Juga, Anda dapat mengukur tegangan di seluruh resistor dan mendapatkan sekitar 5,99V.

Dengan ini, Anda dapat mendapatkan impedansi keluaran op-amp:

-6V/0mA – 5.99V/60mA = 0,2 Ohm.

Mengapa satuan hasil berubah? Pertama, impedansi sumber rendah menunjukkan bahwa op-amp dapat menahan banyak arus tanpa perubahan tegangan yang signifikan. Juga, dari hasil, Anda akan memperhatikan bahwa impedansi masukan op-amp mirip dengan impedansi beban dari yang menunjukkan rentang sinyal output op-amp.

Selain itu, impedansi keluaran op-amp dan potensial keluaran mirip dengan impedansi sumber dari hal yang menerima sinyal op-amp. Jadi, ia sangat dibebani ketika sumber mengarahkan beban dengan impedansi beban yang cukup rendah dan menyediakan arus. Juga, sinyal tegangan akan membutuhkan arus tinggi dan gain yang lebih besar.

Itu dikatakan, bahkan jika impedansi sumber Anda rendah, sumber akan dapat menyampaikan arus, kecuali penurunan tegangan. Jadi, jika Anda ingin mengurangi penurunan tegangan, pastikan bahwa impedansi beban lebih tinggi dari impedansi sumber.

Oleh karena itu, impedansi beban yang tinggi berarti arus dan daya yang lebih sedikit saat impedansi beban tinggi.

Impedansi Op Amp Ideal

Salah satu fitur dari impedansi op-amp ideal adalah ia memiliki impedansi masukan tak hingga dan gain tak hingga. Juga, itu berarti arus aliran ke dalam input leads adalah nol. Dan ini terjadi karena tidak ada arus yang masuk atau keluar dari terminal input (non-inverting dan inverting). Oleh karena itu, akan ada gain unit yang lebih tinggi.

Selanjutnya, op-amp ideal memiliki impedansi keluaran nol. Jadi, itu berarti arus output independen dari tegangan output. Oleh karena itu, Op-Amp ideal tidak membutuhkan impedansi keluaran untuk mengarahkan bekan untuk menyampaikan tegangan di seluruhnya.

Singkatnya, Anda dapat mengatakan bahwa impedansi keluaran adalah nol atau rendah. Di sisi kontras, impedansi masukan adalah tak hingga atau memiliki impedansi masukan tinggi.

Bagaimana Cara Menghitung Impedansi Masukan dan Keluaran?

Karena impedansi menunjukkan hubungan antara tegangan dan arus, kita dapat mewakilinya sebagai rasio ΔI ke ΔV. ΔI berarti variasi arus, sementara ΔV mewakili variasi tegangan.

Juga, Anda dapat mengukur perbedaan dalam arus bias input terhadap perbedaan dalam rentang tegangan common-mode input.

Jadi, Anda akan membutuhkan parameter seperti impedansi keluaran, persamaan gain open-loop, dan impedansi sumber. Dengan ini, Anda dapat menggunakan prinsip pembagi tegangan untuk mendapatkan tegangan output dan input.

(Zin/(Rs + Zin)) Vin = Vsource—(1)

Di mana:

• Rs—impedansi sumber
• Zin—impedansi masukan
• Vin—tegangan referensi penguat
• Vsource—tegangan input

Dengan ini, Anda juga dapat menghitung tegangan beban output dengan rumus di bawah:

Vout. (Rload/(Rload + Zout) = Vlad—(2)

Di mana:

• Rload—resistensi beban
• Zout—impedansi keluaran penguat
• Vload—tegangan di seluruh beban
• Vout—output penguat

Juga, Anda dapat mengganti Vout dengan input voltage gain kali.

Apakah memungkinkan untuk mengukur impedansi keluaran? Tentu, Anda dapat. Tetapi Anda harus mengukurnya sebagai rangkaian ekivalen Thevenin:

• Vo/Is = Zout—(3)
• Di mana:
• I—output current, saat output short
• Vo—tegangan output, saat output rangkaian terbuka

Penting untuk dicatat bahwa rumus di atas berasal dari hubungan linier antara arus dan tegangan output.

Op-Amp Voltage amplifier

Sumber: Wikimedia

Mengapa Impedansi Masukan Op Amp Tak Hingga

Secara tipikal, impedansi menunjukkan rangkaian yang menolak arus aliran (langsung atau bolak-balik). Jadi, kita memiliki dua terminal masukan dari impedansi dalam op-amp ideal yang tak hingga. Dan itu tak hingga karena arus tidak masuk ke op-amp dari terminal masukan.

Oleh karena itu, ia memungkinkan input untuk melihat dan merespons tegangan. Tetapi tegangan tidak akan mengarahkan arus apa pun ke dalam op-amp.

Dengan kata lain, op-amp tidak akan mempengaruhi tegangan input. Tetapi secara praktis, Anda akan melihat kebocoran arus yang kecil dalam sirkuit input op-amp (biasanya kurang dari beberapa miliamps).

Mengapa Impedansi Keluaran Op Amp Rendah

Impedansi keluaran op amp rendah karena tegangan yang diberikan output adalah konstan. Dan tetap konstan bahkan jika output terhubung ke rangkaian yang meningkatkan jumlah beban.

Tetapi secara praktis, Anda akan melihat bahwa op-amps biasanya memiliki beberapa ohm dalam impedansi keluaran. Oleh karena itu, tegangan aktual pada terminal output akan berbeda berdasarkan beban yang Anda hubungkan ke output.

Penutup

Biasanya untuk impedansi masukan Op-Amp untuk tinggi. Bagaimana tidak, op-amp adalah perangkat gain tegangan. Plus, impedansi tinggi memungkinkan tegangan untuk jatuh di seluruh input. Juga, ia membantu untuk memelihara arus tarik rendah dan menghindari efek beban.

Apa pendapat Anda tentang topik ini? Apakah Anda membutuhkan bantuan dengan perhitungan? Atau apakah Anda memiliki pertanyaan atau saran? Silakan jangan ragu untuk menghubungi kami.