Dasar Opamp: Open Loop DC Gain

Operational Amplifier atau biasa disebut Opamp adalah sebuah penguat beda, di mana penguat ini menguatkan selisih tegangan dari kedua kaki masukannya. Gambar 1 menunjukkan bentuk fisik dari salah satu opamp yang paling sering digunakan, yaitu opamp 741.

Gambar 1 - Op Amp 741

Pada jaman dahulu perangkat ini digunakan untuk melakukan operasi aritmatika, seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Berikut penjelasan sederhana dari cara kerja Opamp.

Gambar 2 - Simbol Skematik Op Amp

Gambar 2 adalah simbol skematik dari opamp, yang terdiri dari dua input sinyal, satu keluaran, dan dua catu daya.

Idealnya, opamp memiliki impedansi input tak terhingga; penguatan DC open loop sebesar tak terhingga; impedansi output  sama dengan nol; serta bandwidth yang tidak terbatas. Akan tetapi, kenyataan tidak pernah sesempurna yang dibayangkan.

Opamp yang sesungguhya memiliki impedansi input sebesar 1000 MOhm; penguatan DC open loop hingga 100.000.000 kali; impedansi output sebesar 10 hingga 100 Ohm dengan bandwidth 4 MHz.

Misalkan beda potensial antara kaki (+) dan (-) sebesar 1 V dengan penguatan DC open loop sebesar 100.000, maka outputnya menjadi 1 x 100.000 atau sebesar 100.000 Volt. Apakah benar 100.000 Volt? Tentu tidak. Opamp memiliki tegangan kerja 5 hingga 24 Volt. Jadi, dengan prinsip kekekalan energi, misal inputnya 12 Volt, maka outputnya tidak akan melebihi 12 Volt, dan biasanya output maksimal sebesar Vcc - 2 Volt. Kondisi ini disebut kondisi saturasi (jenuh). Jika dioperasikan dengan 2 suplai (+Vcc dan -Vcc) maka akan ada kondisi saturasi positif dan saturasi negatif.

Kembali lagi, misalkan beda potensial antara kaki (+) dan (-) sebesar 1 V, dengan penguatan 100.000 kali, maka outputnya akan mengalami saturasi positif. Jika beda potensial diturunkan menjadi 0,1 V maka outputnya masih tetap saturasi positif. Semakin dikecilkan menjadi 10 uV, outputnya masih saturasi positif. Dan ketika beda potensial antarkaki menjadi 1uV barulah outputnya menjadi 1 x 10^(-5) x  1 x 10^5 = 1 V.  Sehingga dapat disimpulkan bahwa Opamp dengan konfigurasi open loop dapat menjadi penguat di saat tegangan antarkakinya amat sangat kecil.

Tambahan: Pada praktiknya, konfigurasi open loop digunakan sebagai komparator.