Latihan Contoh Soal Op Amp Inverting untuk Elektronika Analog

Op Amp atau Operational Amplifier adalah salah satu komponen penting dalam dunia elektronika analog. Salah satu konfigurasi yang paling sering digunakan adalah Op Amp Inverting, di mana output memiliki polaritas berlawanan dengan input. Pemahaman Op Amp Inverting sangat penting bagi mahasiswa teknik elektro, elektronika, maupun fisika terapan karena sering digunakan dalam penguat sinyal, filter, integrator, dan rangkaian analisis sinyal.

Artikel ini menyajikan latihan contoh soal Op Amp Inverting untuk elektronika analog lengkap dengan rumus, pembahasan, dan cara menghitung, sehingga mahasiswa dapat memahami konsep, melatih keterampilan perhitungan, dan mempersiapkan praktikum maupun ujian.

Baca juga:Apa Itu Kuliah? Jelajahi Dunia Pengetahuan dan Peluang Masa Depan

Pengertian Op Amp Inverting

Op Amp Inverting adalah konfigurasi penguat di mana tegangan input diberikan ke terminal invers (-) melalui resistor $R_{in}$Rin​, sedangkan terminal non-invers (+) di-ground-kan. Output diambil dari terminal Op Amp yang terhubung ke resistor umpan balik $R_f$Rf​. Gain rangkaian ditentukan oleh perbandingan $R_f$Rf​ dan $R_{in}$Rin​ dengan rumus:$$V_{out} = -\frac{R_f}{R_{in}} V_{in}$$Vout​=−Rin​Rf​​Vin​

Tanda negatif menunjukkan inversi fase. Gain ini dapat disesuaikan dengan memilih nilai resistor $R_f$Rf​ dan $R_{in}$Rin​ yang tepat. Konsep virtual ground pada terminal invers mempermudah analisis rangkaian karena tegangan di terminal tersebut diasumsikan 0 V untuk Op Amp ideal.

Rumus Utama Op Amp Inverting

1. Tegangan output:

$$V_{out} = -\frac{R_f}{R_{in}} V_{in}$$Vout​=−Rin​Rf​​Vin​

2. Gain rangkaian:

$$A_v = \frac{V_{out}}{V_{in}} = -\frac{R_f}{R_{in}}$$Av​=Vin​Vout​​=−Rin​Rf​​

3. Summing amplifier / multiple input:

$$V_{out} = -R_f \sum_{i=1}^{n} \frac{V_i}{R_i}$$Vout​=−Rf​i=1∑n​Ri​Vi​​

Rumus-rumus ini menjadi dasar dalam latihan soal Op Amp Inverting.

Contoh Soal 1: Tegangan Output Sederhana

Sebuah Op Amp Inverting memiliki $R_{in} = 10 k\Omega$Rin​=10kΩ dan $R_f = 100 k\Omega$Rf​=100kΩ. Jika tegangan input $V_{in} = 2 V$Vin​=2V, tentukan tegangan output $V_{out}$Vout​.

Pembahasan:$$V_{out} = -\frac{R_f}{R_{in}} V_{in} = -\frac{100}{10} \cdot 2 = -20 V$$Vout​=−Rin​Rf​​Vin​=−10100​⋅2=−20V

Output berlawanan fase dan diperkuat 10 kali.

Contoh Soal 2: Menentukan Resistor Umpan Balik

Diketahui Op Amp Inverting harus memiliki gain −15 dengan $R_{in} = 4.7 k\Omega$Rin​=4.7kΩ. Tentukan $R_f$Rf​.

Pembahasan:$$R_f = |A_v| \cdot R_{in} = 15 \cdot 4.7 = 70.5 k\Omega$$Rf​=∣Av​∣⋅Rin​=15⋅4.7=70.5kΩ

Contoh Soal 3: Menghitung Gain dari Resistor

Sebuah Op Amp Inverting menggunakan $R_f = 50 k\Omega$Rf​=50kΩ dan $R_{in} = 10 k\Omega$Rin​=10kΩ. Tentukan gain.

Pembahasan:$$A_v = -\frac{50}{10} = -5$$Av​=−1050​=−5

Contoh Soal 4: Tegangan Input dari Output

Op Amp Inverting dengan $R_f = 20 k\Omega$Rf​=20kΩ dan $R_{in} = 5 k\Omega$Rin​=5kΩ menghasilkan output $V_{out} = -12 V$Vout​=−12V. Tentukan tegangan input $V_{in}$Vin​.

Pembahasan:$$V_{in} = -\frac{V_{out} \cdot R_{in}}{R_f} = -\frac{-12 \cdot 5}{20} = 3 V$$Vin​=−Rf​Vout​⋅Rin​​=−20−12⋅5​=3V

Contoh Soal 5: Summing Amplifier Dua Input

Op Amp Inverting menerima $V_1 = 2 V$V1​=2V melalui $R_1 = 10 k\Omega$R1​=10kΩ dan $V_2 = 3 V$V2​=3V melalui $R_2 = 20 k\Omega$R2​=20kΩ, dengan $R_f = 40 k\Omega$Rf​=40kΩ. Hitung output.

Pembahasan:$$V_{out} = -R_f \left(\frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2}\right) = -40 \left(\frac{2}{10} + \frac{3}{20}\right)$$Vout​=−Rf​(R1​V1​​+R2​V2​​)=−40(102​+203​) $$V_{out} = -40 \times 0.35 = -14 V$$Vout​=−40×0.35=−14V

Contoh Soal 6: Menentukan Resistor Input untuk Gain Tertentu

Jika $R_f = 100 k\Omega$Rf​=100kΩ dan gain yang diinginkan −25, tentukan $R_{in}$Rin​.

Pembahasan:$$R_{in} = \frac{R_f}{|A_v|} = \frac{100}{25} = 4 k\Omega$$Rin​=∣Av​∣Rf​​=25100​=4kΩ

Contoh Soal 7: Summing Amplifier Tiga Input

Op Amp Inverting menerima $V_1 = 1 V$V1​=1V melalui $R_1 = 10 k\Omega$R1​=10kΩ, $V_2 = 2 V$V2​=2V melalui $R_2 = 20 k\Omega$R2​=20kΩ, $V_3 = 1.5 V$V3​=1.5V melalui $R_3 = 30 k\Omega$R3​=30kΩ, $R_f = 60 k\Omega$Rf​=60kΩ. Tentukan output.

Pembahasan:$$V_{out} = -R_f \left(\frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} + \frac{V_3}{R_3}\right) = -60 (0.1 + 0.1 + 0.05)$$Vout​=−Rf​(R1​V1​​+R2​V2​​+R3​V3​​)=−60(0.1+0.1+0.05) $$V_{out} = -15 V$$Vout​=−15V

Contoh Soal 8: Input AC

Input AC 5 V p-p melalui $R_{in} = 10 k\Omega$Rin​=10kΩ, $R_f = 50 k\Omega$Rf​=50kΩ. Tentukan output p-p.

Pembahasan:$$|A_v| = \frac{R_f}{R_{in}} = 5$$∣Av​∣=Rin​Rf​​=5 $$V_{out(p-p)} = 5 \times 5 = 25 V$$Vout(p−p)​=5×5=25V

Output AC 25 V p-p dengan fase terbalik.

Contoh Soal 9: Gain dari Output

Input 1 V menghasilkan output −10 V. Tentukan gain.

Pembahasan:$$A_v = \frac{V_{out}}{V_{in}} = -10/1 = -10$$Av​=Vin​Vout​​=−10/1=−10

Contoh Soal 10: Multiple Input dengan Resistor Berbeda

Op Amp Inverting menerima $V_1 = 1 V$V1​=1V melalui $R_1 = 10 k\Omega$R1​=10kΩ, $V_2 = 4 V$V2​=4V melalui $R_2 = 40 k\Omega$R2​=40kΩ, $R_f = 20 k\Omega$Rf​=20kΩ. Hitung output.

Pembahasan:$$V_{out} = -R_f \left(\frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2}\right) = -20 (0.1 + 0.1) = -4 V$$Vout​=−Rf​(R1​V1​​+R2​V2​​)=−20(0.1+0.1)=−4V

Tips Belajar Op Amp Inverting

• Pahami konsep virtual ground pada terminal invers
• Hafalkan rumus gain dasar dan multiple input
• Latih soal sederhana, lanjut ke soal multi-input, lalu soal AC
• Gunakan simulasi seperti Multisim atau Proteus untuk memvisualisasikan output
• Selalu periksa satuan resistor dan tegangan

Kesalahan Umum

Kesalahan sering terjadi karena salah tanda gain, keliru memasukkan resistor, atau lupa inversi fase. Memahami virtual ground dan memeriksa perhitungan membantu menghindari kesalahan tersebut.

Baca juga:Universitas Teknokrat Indonesia Masuk Daftar Kampus Terbaik Nasional 2025 Versi UniRanks

Penutup

Latihan contoh soal Op Amp Inverting untuk elektronika analog ini membantu mahasiswa memahami prinsip kerja, menganalisis rangkaian, dan melatih perhitungan gain. Dengan latihan rutin, penguasaan konsep dan kesiapan menghadapi ujian maupun praktikum laboratorium akan lebih optimal. Op Amp Inverting menjadi dasar penting dalam elektronika analog dan rangkaian penguat sinyal.

Penulis: okta