Op-Amp Sebagai Penguat Adder

Op-Amp sebagai penguat dapat difungsikan untuk melakukan operasi matematik seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap sinyal masukan yang diberikan. Penguat adder berfungsi untuk menguatkan hasil operasi penjumlahan dari dua atau lebih sinyal masukan yang diberikan. Penguat adder juga sering disebut sebagai penguat summing. Rangkaian dari penguat adder pada dasarnya berupa penguat inverting yang diberi tambahan resistor untuk beberapa sinyal pada masukannya. Gambar 1. menunjukan rangkaian penguat adder dengan dua sinyal masukan.

Gambar 1. Rangkaian Opamp Sebagai Penguat Adder

Dalam menganalisis rangkaian Op-Amp sebagai penguat terdapat dua aturan penting yang perlu diperhatikan. Kedua aturan tersebut menggunakan karakteristik Op-Amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yang berisi :

Perbedaan tegangan antara kedua masukan Op-Amp adalah nol (V+ - V- = 0 atau V+ = V-), hal ini bertujuan menghindari adanya tegangan offset. Aturan pertama ini sering disebut dengan virtual ground.
Arus yang mengalir pada kedua masukan Op-Amp adalah nol (I+ = I- = 0), hal ini dikarenakan impedansi input pada Op-Amp sangat besar ( Zin = ∞).

Dengan memahami kedua aturan tersebut, analisis dari rangkaian Op-Amp akan menjadi lebih mudah. Untuk memulai analisis rangkaian penguat adder, terapkan hukum Kirchoff arus pada titik cabang A dan asumsi I+ = I- = 0, sehingga gambar rangkaian penguat adder menjadi seperti Gambar 2.

Gambar 2. Analisis Rangkaian Opamp Sebagai Penguat Adder

Dari Gambar 2. didapatkan persamaan arus yang mengalir pada titik cabang A, sebagai berikut:

Persamaan (1):

𝐼1 + 𝐼2 = 𝐼𝑓

Dengan menggunakan teori tegangan titik simpul, persamaan diatas dapat dijabarkan menjadi :

persamaan (2):

Karena V+ = 0 dan V- = VA , serta asumsi nilai V+ = V- maka dapat dituliskan nilai VA = 0. Sehingga menjadi:

persamaan (3):

Dengan menyederhanakan persamaan diatas, dapat diperoleh persamaan tegangan keluaran dari penguat adder:

persamaan (4):

Jika penguatan merupakan perbandingan antara tegangan keluaran dan tegangan masukan, maka dari persamaan 4 dapat diperoleh penguatan masing-masing sinyal masukan dari penguat adder yaitu:

persamaan (5):

Jika nilai hambatan R1 dan R2 sama (R1 = R2), maka persamaan (4) dapat disederhanakan menjadi:

persamaan (6):

Dengan menjabarkan persamaan (6), dapat diketahui penguatan total dari penguat adder yaitu:

persamaan (7):

Untuk mencari tegangan keluaran dari penguat adder yang memiliki sinyal masukan lebih dari dua, dapat dilakukan dengan menambahkan kombinasi tegangan dan resistor ke n, sehingga persamaan (4) menjadi:

persamaan (8):

Keterangan:

AV = penguatan tegangan

Vin = tegangan masukan

Vout = Tegangan Keluaran

Contoh Soal

Penguat adder dengan tiga sinyal masukan memiliki nilai R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 400 Ω dan Rf = 1 kΩ. Tentukan berapa nilai tegangan keluar dan penguatan dari penguat adder tersebut jika diketahui nilai tegangan masukan V1 = 2 V, V2 = 3 V, dan V3 = 4 V!

Jawab :

Karena nilai R1, R2, dan R3 tidak sama, maka untuk menghitung nilai tegangan keluaran dari penguat adder dapat dilakukan menggunakan persamaan (8):