Pengertian Rangkaian Penguat Inverting & Non Inverting - Contoh Soal

Rangkaian Penguat Dengan Inverting

Maksud dari penguat dengan inverting ini ialah inverting (terminal -) diberi sinyal input sedangkan noninverting (terminal +) di ground-kan seperti pada gambar di bawah ini

Rangkaian penguat dengan inverting

Keterangan:
V_i  =  tegangan input
R_i  =  tahanan input
R_f  =  tahanan feedback
I_i    =  arus input
Amp = amplifier (penguat)
V_f  =  tegangan diferensial
V₀  =  tegangan output

Seperti yang sudah kita ketahui sebelumnya, penguat operasional ideal mempunyai penguatan tak berhingga sehingga berlaku rumus :

A    =  V₀  :  V_S atau
V_S   =  V₀ / A    menjadi
V_S   =  V₀ / ∞ =  0 (nol)

Jadi, jelas bahwa pada penguat operasional, tegangan diferensialnya adalah nol (V_S = 0) dan juga I_S = 0.

Baca Juga : Sifat-sifat Penguat Operasional Ideal

Dari gambar (rangkaian penguat dengan inverting), karena V_S = 0, maka tegangan input (V_i) memberikan arus melalui R_i dan R_f yang sama besarnya, yaitu I_i = I_f. Oleh karena itu, berlaku rumus Ohm bahwa :

I_i  =  V_i / R_i  .......... (1)

di mana:
I_i  =  arus input penguat operasional (A)
V_i  =  tegangan input penguat operasional (V) 
R_i  =  tahanan input (impedansi input) dalam ohm (Ω)

Karena tahanan feedback R_f sejajar dengan amplifier, maka tegangan output V₀ sama dengan tegangan yang terdapat pada R_f, yaitu :

- V₀  =  I_f . R_f  .......... (2)

atau

I_f  =  -V₀ / R_f

 di mana:
tanda (-) menunjukkan fase yang berlawanan
V₀  =  tegangan output
I_i    =  arus feedback
R_f   =  tahanan feedback

Berarti dari persamaan (1) dan (2) dapat dijabarkan menjadi:

-V₀ / V_i  =  R_f / R_i

Sebab  I_i  =  I_f
atau :

V₀ / V_i  =  - (R_f / R_i) , karena A  =  V₀ / V_i , maka dapat disimpulkan menjadi:

A  =  - (R_f / R_i)  .......... (3)

Dari persamaan (3) jelas bahwa penguatannya ditentukan oleh besarnya tahanan R_i dan R_f, namun untuk parameter penguat operasional tanpa feeback tetap tidak ada pengaruhnya sebab tidak ada arus mengalir melalui terminal (-), tetapi terus melalui R_f

Maka dari itu:

I_i  =  I_f  (arus input)
Z_i  =  R_i  (impedansi input)

Sehingga penguatan penguat operasional dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan berdasarkan pilihan R_i dan R_f tadi.

Contoh :

rangkaian penguat dengan inverting

1) Perhatikan gambar (rangkaian penguat dengan inverting) diatas.

Diketahui
V_i  =  6 mV
R_i  =  5 kΩ
R_f  =  40 kΩ

Berapa penguatannya ?
Penyelesaian:

A  =  R_f / R_i
A  =  40 kΩ / 5 kΩ  =  8 kali

Jadi, penguatannya sebesar 8 kali.

2) Perhatikan gambar (rangkaian penguat dengan inverting) diatas.

Diketahui:
V₀  =  100 mV
R_i   =  10 kΩ
R_f   =  100 kΩ

Berapa tegangan inputnya ?
Penyelesaian:

A   =  100 / 10  =  10 kali
10  =  100 mV / V_i
V_i  =  100 mV / 10  =  10 mV

jadi, tegangan inputnya adalah 10 mV.

Rangkaian Penguat Noninverting

Pada rangkaian ini sinyal input diberikan pada terminal (+) (noninverting), sedangkan invertingnya dihubungkan seperti pada gambar dibawah ini.

Rangkaian penguat noninverting

Karena pada masing-masing terminal amplifier (amp) tidak ada arus yang diberikan, maka tegangan diferensialnya juga tidak akan ada (V_S = 0). Dengan demikian berlaku I_i  =  I_f dimana :

I_i  =  V_i / R_i  dan

V₀  =  I_f / (R_i  +  R_f)

V₀  =  I_i (R_i  +  R_f)

I_i    =  V₀ / (R_i  +  R_f)

 Jadi dapat dijabarkan menjadi:

V_i / R_i  =  V₀ / (R_i  +  R_f)

V₀ / V_i  =  (R_i  +  R_f) / R_i

A  = 1 + (R_f / R_i)

Oleh karena itu, besarnya penguatan pada rangkaian penguat noninverting bergantung pada perbandingan antara tahanan feedback dan tahanan input, kemudian ditambah satu.

Kesimpulan 

Pada Rangkaian penguat dengan inverting maka besarnya penguatan yaitu perbandingan antara tahanan feedback dengan tahanan inverting

A  =  - (R_f / R_i)

Pada rangkaian penguat noninverting besarnya penguatan bergantung pada perbandingan antara tahanan feedback dan tahanan input, kemudian ditambah satu.

A  = 1 + (R_f / R_i)