OP AMP1

OP AMP

Objectives of lecturer

• Describe how an ideal OP AMP

behaves

• Characteristics, Define voltage

gain

• Explain operation of op amp in

negatif feedback

Acer

Text Box

Tujuan dari dosen • Jelaskan bagaimana OP AMP yang ideal berperilaku • Karakteristik, Tentukan gain tegangan • Jelaskan operasi op amp dalam umpan balik negatif

• Op amp has high-power and low power

device with a maximum power rating of

less than a watt.

• Some op amps are optimized for their

bandwidth, other for low input offsets,

others for low noise and so on.

• This is why the variety of commercially

available op amps is so large.

• Op amps use to the most basic active

component in analog systems.

Acer

Text Box

Op amp memiliki daya tinggi dan perangkat daya rendah dengan rating daya maksimum kurang dari watt. • Beberapa op amp yang dioptimalkan untuk bandwidth mereka, lain untuk input rendah offset, yang lain untuk kebisingan yang rendah dan sebagainya. • Inilah sebabnya mengapa berbagai op amp yang tersedia secara komersial sangat besar. • amp Op gunakan untuk komponen aktif yang paling dasar dalam sistem analog.

The following are the important properties common to

all operational amplifiers (OP-amps):

1. An operational amplifier is a multistage amplifier. The

input stage of an OP-amp is a differential amplifier stage.

An inverting input and a noninverting input.

2. A high input impedance (usually assumed infinite) at both

inputs.

3. A low output impedance (< 200 Ω).

4. A large open-loop voltage gain, typically 105.

5. The voltage gain remains constant over a wide frequency

range.

6. Very large CMRR (> 90 dB).

Acer

Text Box

Berikut adalah sifat penting yang umum untuk semua amplifier operasional (OP-amp): 1.An penguat operasional adalah penguat multistage. Tahap input dari OP-amp adalah tahap penguat diferensial. Masukan pembalik dan masukan noninverting. 2.A impedansi masukan yang tinggi (biasanya diasumsikan tak terbatas) pada kedua input. 3.a output yang rendah impedansi (<200 Ω). 4.A gain besar tegangan loop terbuka, biasanya 105. Gain tegangan 5. tetap konstan selama rentang frekuensi yang luas. 6.Very CMRR besar (> 90 dB).

Schematic Symbol of Operational Amplifier

• The basic operational amplifier has five terminals: two

terminals for supply voltages +V and –V; two input terminals

(inverting input and noninverting input) and one output

terminal.

• A signal applied to plus terminal will appear in the same

phase at the output as at the input. A signal applied to the

minus terminal will be shifted in phase 180° at the output

• In most cases, if only one input is required for an OP-amp

circuit, the input not in use will be shown connected to

ground. A single-input OP-amp is generally classified as

either inverting or noninverting.

• The OP-amp is produced as an integrated circuit (IC).

Because of the complexity of the internal circuitry of an OP-

amp, the OP-amp symbol is used exclusively in circuit

diagrams.

Acer

Text Box

Simbol Skema Amplifier Operasional • Penguat operasional dasar memiliki lima terminal: dua terminal untuk tegangan supply + V dan -V; dua terminal input (masukan pembalik dan masukan noninverting) dan satu terminal output. • Sebuah sinyal diterapkan ditambah terminal akan muncul dalam fase yang sama pada output seperti pada input. Sebuah sinyal diterapkan pada terminal dikurangi akan bergeser di fase 180 ° pada output • Dalam kebanyakan kasus, jika hanya satu input diperlukan untuk rangkaian OP-amp, input tidak digunakan akan ditampilkan terhubung ke tanah. Sebuah OP-amp tunggal masukan umumnya diklasifikasikan sebagai pembalik atau noninverting. • OP-amp diproduksi sebagai sirkuit terpadu (IC). Karena kompleksitas dari sirkuit internal dari OP-amp, simbol OP-amp digunakan secara eksklusif di diagram sirkuit.

Symbols for Op Amps

OpAmp uA741

LM111 LM324

Terminal on an Op Amp

Non-inverting Input terminal

Inverting input terminal

Output terminal

Positive power supply (Positive rail)

Negative power supply (Negative rail)

Op Amp Equivalent Circuit

vd = v2 – v1

A is the open-loop voltage gain v2

v1 Voltage controlled voltage source

Output Voltage From OP-Amp

1.Voltage gain of OP-amp. • The maximum voltage gain of given OP-amp is AOL. Its value

is generally greater than 10,000.

• The actual gain (ACL) of an OP-amplifier is reduced when

negative feedback path exists between output and input.

Acer

Text Box

Output Voltage Dari OP-Amp Gain 1.Voltage dari OP-amp. • The gain tegangan maksimum yang diberikan OP-amp adalah AOL. Nilainya umumnya lebih besar dari 10.000. • Keuntungan yang sebenarnya (ACL) dari OP-amplifier berkurang ketika jalur umpan balik negatif ada antara output dan input.


2. OP-Amp Input/Output Polarity Relationship

3. Supply Voltages.


The supply voltages for an OP-amp are normally equal in

magnitude and opposite in sign e.g., ± 15V, ± 12V, ± 18V.

These supply voltages determine the limits of output voltage of

OP-amp. These limits, known as saturation voltages, are

generally given by;

Acer

Text Box

3. Pasokan Tegangan. Output Voltage Dari OP-Amp Tegangan suplai untuk OP-amp biasanya sama besarnya dan berlawanan tanda misalnya, ± 15V, 12V ±, ± 18V. Pasokan tegangan ini menentukan batas-batas tegangan output dari OP-amp. Batasan ini, dikenal sebagai tegangan saturasi, umumnya diberikan oleh;

Characteristics of Op Amp

The ideal op amp represents a perfect voltage amplifier an is

often referred to as a Voltage-Controlled Voltage Source

(VCVS).

741 • Is a standard and a classic op amp that has been available since the

1960s.

• In 1965 Fairchild semiconductor introduction the µA709 and improved

with µA741.

• Other 741 designs have appeared from various maufacturers,

motorola MC1741, National Semiconductor LM741 and so on.

• When no feedback path (or loop) is used, the voltage gain is

maximum and is called the open-loop voltage gain, designated Avol

• 741 has voltage gain so high, it becomes the inputs offsets can easily

saturate the op amp.

• This is why practical circuits need external components between the

input and output of an op amp to stabilize the voltage gain.

• For instance, in many applications negative feedback is used to adjust

the overall voltage gain to a much lower value in exchange for stable

linear operation..

• For instance, an input as small as 10 mikro Volt produces an output of

1 V.

Acer

Text Box

Adalah standar dan op amp klasik yang telah tersedia sejak 1960-an. • Pada tahun 1965 Fairchild semikonduktor pengantar μA709 dan ditingkatkan dengan μA741. • 741 desain lain telah muncul dari berbagai maufacturers, motorola MC1741, National Semiconductor LM741 dan sebagainya. • Bila tidak ada jalur umpan balik (atau loop) yang digunakan, gain tegangan maksimum dan disebut gain tegangan loop terbuka, ditunjuk Avol • 741 memiliki gain tegangan sangat tinggi, menjadi masukan offset dapat dengan mudah menjenuhkan op amp. • Inilah sebabnya mengapa sirkuit praktis perlu komponen eksternal antara input dan output dari sebuah op amp untuk menstabilkan gain tegangan. • Misalnya, dalam banyak aplikasi umpan balik negatif digunakan untuk mengatur gain tegangan secara keseluruhan untuk nilai yang jauh lebih rendah dalam pertukaran untuk operasi linier stabil .. • Misalnya, masukan sekecil 10 mikro Volt menghasilkan output 1 V.

Frequency Gain Respone

Bias and Offset • Op amp has input bias and offsets that produce an output error when there is

no input signal.

• In many application the output error signal is small enough to ignore. But

when the output error cannot be ignored, a designer can reduce it by using

equal base resistor. This elimetes the problem of bias current, but not the

offset curent or offset voltage.

• This is why it is best to elimate output error by using the nulling circuits given

on the datasheet.

• To neutralize the effect of input bias current (80 nA) flowing through this

source resistance, a discrete resistor of equal value is added to non inverting

input.

• To elimate the effect of an input offset

current of 20 nA an an input offset voltage

of 2 mV, the data sheet of 741C

recommends using a 10 k ohm

potensiometer between pins 1 and 5. by

adjusting this potensiometer with no input

signal, we can null or zero the output

voltage.

Acer

Text Box

Bias dan Offset • Op amp memiliki Bias input dan offset yang menghasilkan kesalahan output ketika tidak ada sinyal masukan. • Dalam banyak aplikasi sinyal error output cukup kecil untuk diabaikan. Tapi ketika kesalahan output tidak dapat diabaikan, desainer dapat mengurangi dengan menggunakan basis yang sama resistor. Ini elimetes masalah bias saat ini, namun tidak tegangan curent atau mengimbangi offset. • Inilah sebabnya mengapa yang terbaik adalah elimate kesalahan output dengan menggunakan sirkuit nulling diberikan pada datasheet. • Untuk menetralisir efek dari masukan arus bias (80 nA) yang mengalir melalui resistansi sumber ini, resistor diskrit nilai yang sama ditambahkan ke masukan non pembalik. • Untuk elimate efek dari arus offset masukan dari 20 nA suatu masukan tegangan offset dari 2 mV, lembar data 741C merekomendasikan menggunakan 10 k ohm potensiometer antara pin 1 dan 5. dengan menyesuaikan potensiometer ini dengan tidak ada sinyal masukan, kami dapat nol atau nol tegangan output.

Slew Rate

Slew Rate • The slew rate of an OP-amp is a measure of how fast the

output voltage can change and is measured in volts per

microsecond (V/µs)

• If the slew rate of an OP-amp is 0.5V/µs, it means that the

output from the amplifier can change by 0.5 V every μs

• Since frequency is a function of time, the slew rate can be used

to determine the maximum operating frequency of the OP-amp

as follows

Acer

Text Box

Laju perubahan tegangan dari OP-amp adalah ukuran dari seberapa cepat tegangan keluaran dapat berubah dan diukur dalam volt per mikrodetik (V / mikrodetik) • Jika laju perubahan tegangan dari OP-amp adalah 0.5V / us, itu berarti bahwa output dari penguat dapat berubah dengan 0,5 V setiap mikrodetik • Karena frekuensi merupakan fungsi dari waktu, laju perubahan tegangan dapat digunakan untuk menentukan frekuensi operasi maksimum OP-amp sebagai berikut

the important points regarding the frequency response of

an OP-amp :

Exercise

Exercise Determine the maximum operating frequency for the circuit if the slew rate is 0.5 V/µs.

Solution : The maximum peak output voltage(Vpk) is approximately 8V. Therefore, maximum operating frequency (fmax) is given by;

= 9.95 kHz

How to find these value

• Component datasheet

Many manufaturers have made these component freely available on the internet

Example LM 324 Op Amp

dB

• Decibels

Since P = V2/R

10 log (P/Pref) or 20 log (V/Vref)

In this case:

20 log (Vo/Vin) = 20 log (A) = 100

A = 105 = 100,000

Large Signal Voltage Gain = A

• Typical

– A = 100 V/mV = 100V/0.001V = 100,000

• Minimum

– A = 25 V/mV = 25 V/0.001V = 25,000

OP-Amp with Negative Feedback

to be continued next section

OP AMP1

Documents

Transcript of OP AMP1