10.9 Differential And Common-Mode Operation (Fig. 10.52)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)

1. Pendahuluan [Kembali]

Dalam penguatan sinyal elektronik, khususnya pada penguat diferensial (differential amplifier), penting untuk memahami bagaimana penguat merespons dua jenis sinyal masukan: sinyal diferensial dan sinyal common-mode. Penguat diferensial idealnya akan memperkuat perbedaan antara dua sinyal input (diferensial), sambil menolak sinyal yang sama pada kedua input (common-mode).

Parameter penting yang digunakan untuk mengevaluasi kemampuan penguat diferensial dalam menolak sinyal common-mode adalah Common-Mode Rejection Ratio (CMRR). CMRR didefinisikan sebagai rasio penguatan diferensial terhadap penguatan common-mode. Semakin tinggi CMRR, semakin baik penguat dalam menolak gangguan atau noise yang sama pada kedua input.

2. Tujuan [Kembali]

1. Mengukur dan menghitung CMRR dari suatu penguat operasional (op-amp) atau penguat diferensial.

2. Membedakan antara respons penguat terhadap sinyal diferensial dan sinyal common-mode

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Resistor

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian, komponen ini digunakan untuk mengatur arus, membagi tegangan, melindungi komponen lain dari arus berlebih, dan sebagai bagian dari filter, pengatur waktu, atau pembentuk sinyal. Nilai hambatan resistor ditentukan oleh kode warna atau ditulis langsung pada bodinya.

2. Op-Amp

Op-Amp adalah suatu komponen elektronik aktif yang digunakan untuk memperkuat sinyal listrik. Op-amp merupakan bagian penting dalam rangkaian analog dan digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguat sinyal, filter, osilator, dan komparator. Komponen ini memiliki dua input, yaitu input inverting (-) dan non-inverting (+), serta satu output.

3. Ground

Ground dalam sebuah rangkaian elektronik adalah titik referensi tegangan nol volt yang digunakan sebagai acuan untuk semua tegangan lainnya dalam rangkaian. Ground bukan berarti harus terhubung secara fisik ke bumi, tapi bisa berarti titik nol secara konseptual atau fungsional di dalam sistem.

4. Dasar Teori [Kembali]

A. Operasi Diferensial dan Common-Mode pada Op-Amp

Salah satu keunggulan utama dari rangkaian diferensial adalah kemampuannya untuk membedakan jenis sinyal yang masuk ke kedua terminal input-nya (+ dan −). Rangkaian ini dapat menguatkan secara signifikan sinyal-sinyal yang berbeda polaritas pada dua input, yang disebut sinyal diferensial dan hanya menguatkan sedikit sinyal yang sama pada kedua input (disebut sinyal common-mode).

1. Differensial Input

Terjadi saat kedua input berbeda (positif dan negatif), perbedaan antara kedua sinyal inilah yang dikuatkan secara besar oleh op-amp. Dirumuskan sebagai:

2. Common Input

Common input terjadi ketika kedua input memililki sinyal yang sama, Op-amp ideal akan mengabaikan sinyal ini, namun pada kenyataannya tetap ada sedikit penguatan. Common input dirumuskan sebagai:

3. Output Voltage

Gabungan dari kedua komponen tersebut menghasilkan tegangan output total sebagai berikut:

Dengan:

Ad = penguatan diferensial

Ac = penguatan common-mode

Vd = tegangan diferensial

Vc = tegangan common-mode

4. Common Mode Rejection Ratio

Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) adalah ukuran kemampuan op-amp untuk menolak sinyal-sinyal common-mode. Nilai CMRR yang besar menunjukkan bahwa op-amp sangat efektif dalam mengabaikan gangguan atau noise yang masuk secara bersamaan ke kedua input. Dirumuskan sebagai: