Tanggapan Rangkaian Integrator dan Diferensiator Terhadap Gelombang Persegi A. TUGAS PRA PRAKTIKUM
1. Jelaskan fungsi kapasitor, resistor, dan induktor pada praktikum ini! Sertakan dengan gambar! 2. Sebutkan dan gambarkan macam-macam bentuk gelombang! 3. Jelaskan prinsip kerja dari rangkaian integrator dan diferensiator! Sertakan dengan gambar! 4. Jelaskan perbedaan dari rangkaian integrator dan rangkaian diferensiator!
B. JUDUL PRAKTIKUM “TANGGAPAN RANGKAIAN INTEGRATOR DAN DIFERENSIATOR
TERHADAP GELOMBANG PERSEGI“
C. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Dapat menggunakan rangkaian integrator dan diferensiator untuk mengubah gelombang persegi. 2. Dapat mengetahui prinsip kerja dari rangkaian integrator dan diferensiator. 3. Dapat mengetahui fungsi dari rangkaian integrator dan diferensiator.
D. DASAR TEORI
Jika kapasitor dihubungkan dalam untaian umpan baliknya, rangkaian itu digolongkan sebagai sebuah integrator. Keunggulan rangkaian jenis integrator adalah bahwa kapasitor umpan balik diisi oleh arus tetap yang dapat dikendalikan dengan mudah oleh suatu sumber tegangan yang terground. Sebelum mempelajari pemakaian integrator akan kita periksa bagaimana arus pengisi tetap
mengendalikan tegangan kapasitor dan juga bagaimana tegangan kapasitor dapat digunakan untuk menunjukkan waktu yang telah lewat. (Coughlin, 2001) Integrator adalah sebuah rangkaian yang membentuk suatu operasi matematika yang disebut integrasi. Aplikasi yang paling terkenal dalam suatu integrator adalah dalam menghasilkan suatu lereng dari tegangan keluaran yang menaikkan atau menurunkan tegangan. Integrator kadang-kadang disebut Integrator Miller berdasarkan nama penemunya. Adalah merupakan suatu integrator penguat opersional. Seperti yang dilihat bahwa komponen umpan baliknya adalah kapasitor yang menggantikan resistor. (Malvino, 2004)
Gambar 1. Rangkaian Integrator Rangkaian Integrator ini terdiri dari sebuah kapasitor dan resistor yang dihubungkan. Sebuah signal pulsa diberikan pada input rangkaian. Ketika input naik secara mendadak dari 0 naik ke maksimum, kapasitor charge secara eksponensial melalui resistor. Ketika pulsa masukan berubah dari maksimum ke 0 secara mendadak maka kapasitor akan discharge secara eksponensial sampai 0. Proses ini berulang untuk masingmasing pulsa masukkan. Integrator pada dasarnya merupakan filter lolos-bawah yang terdiri dari resistor deret dan kondensator jajar. Karena reaktansi kondensator jatuh kalau frekuensinya naik, rangkaian ini menghilangkan komponen frekuensi tinggi dari suatu masukan. Bila ada masukan tingkat yang dikenakan pada integrator,
tegangan yang membentangi kondensator tidak dapat berubah seketika. Tegangan ini meningkat secara eksponensial. (Widodo, 2002)
Gambar 2. Rangkaian Diferensiator Bentuk rangkain differensiator adalah mirip dengan rangkaian inverting. Sehingga jika berangkat dari rumus penguat inverting G = -R2/R1 maka jika besaran ini disubtitusikan akan didapat rumus penguat differensiator. Dari hubungan ini terlihat sistem akan meloloskan frekuensi tinggi (high pass filter), dimana besar penguatan berbanding lurus dengan frekuensi. Namun demikian, sistem seperti ini akan menguatkan noise yang umumnya berfrekuensi tinggi. Untuk praktisnya, rangkain ini dibuat dengan penguatan dc sebesar 1 (unity gain). Biasanya kapasitor diseri dengan sebuah resistor yang nilainya sama dengan R. Dengan cara ini akan diperoleh penguatan 1 (unity gain) pada nilai frekuensi cut-off tertentu. Jika resistor dan kapasitor pada untai saling dipertukarkan, maka diperoleh untai diferensiatior. Diferensiator merupakan untai yang tegangan keluarannya sebanding dengan laju perubahan sinyal masukan. Diferensiator cendrung berosilasi karna masalah stabilitas yang terkait dengan frekuensi rolloff dari perolehan kalang terbuka. Untai difrensiator dapat distabilkan dengan memasang resistor Ri yang seri terhadap kapasitor Ci sehingga memungkinkan kuat arus yang mengalir pada rangkaian cukup besar. (Malvino, 2003)
E. ALAT DAN BAHAN
NO.
NAMA ALAT DAN BAHAN
1.
PAPAN PLUG-IN
2.
SAKLAR
3.
RESISTOR 15 Ω
4.
KAPASITOR 100 nF
5.
AUDIO GENERATOR
GAMBAR
6.
OSILOSKOP
7.
JUMPER
8.
KABEL
9.
KUMPARAN 1000 LILITAN
F.
LANGKAH PERCOBAAN
1. Integrator RC NO.
LANGKAH KERJA
GAMBAR
Siapkan papan plug-in, saklar, resistor 1.
15
kapasitor
Ω,
100
nF,
dan
osiloskop.
Dalam 2.
keadaan
saklar
terbuka,
buatlah rangkaian seperti gambar di samping ini. Hubungkan titik A ke terminal channel 1 osiloskop Dengan
mengubah
frekuensi
gelombang persegi, carilah bentuk 3.
gelombang persegi seperti bentuk gelombang yang tercantum pada tabel pengamatan. Catat frekuensi tersebut pada tabel pengamatan.
2. Diferensiator RC NO.
LANGKAH KERJA
GAMBAR
Siapkan papan plug-in, saklar, resistor 1.
15
Ω,
osiloskop.
kapasitor
100
nF,
dan
Dalam 2.
keadaan
saklar
terbuka,
buatlah rangkaian seperti gambar di samping ini. Hubungkan titik A ke terminal channel 1 osiloskop Dengan
mengubah
frekuensi
gelombang persegi, carilah bentuk 3.
gelombang persegi seperti bentuk gelombang yang tercantum pada tabel pengamatan. Catat frekuensi tersebut pada tabel pengamatan.
3. Integrator RL NO.
LANGKAH KERJA
GAMBAR
Siapkan papan plug-in, saklar, resistor 1.
15
kapasitor
Ω,
100
nF,
dan
osiloskop.
Dalam 2.
keadaan
saklar
terbuka,
buatlah rangkaian seperti gambar di samping ini. Hubungkan titik A ke terminal channel 1 osiloskop Dengan
3.
mengubah
frekuensi
gelombang persegi, carilah bentuk gelombang persegi seperti bentuk gelombang yang tercantum pada tabel
pengamatan. Catat frekuensi tersebut pada tabel pengamatan.
4. Diferensiator RL NO. LANGKAH KERJA
GAMBAR
Siapkan papan plug-in, saklar, resistor 1.
15
kapasitor
Ω,
100
nF,
dan
osiloskop.
Dalam 2.
keadaan
saklar
terbuka,
buatlah rangkaian seperti gambar di samping ini. Hubungkan titik A ke terminal channel 1 osiloskop Dengan
mengubah
frekuensi
gelombang persegi, carilah bentuk 3.
gelombang persegi seperti bentuk gelombang yang tercantum pada tabel pengamatan. Catat frekuensi tersebut pada tabel pengamatan.
G. DATA PERCOBAAN Percobaan 1: Integrator RC
Ket.
Tidak
20%
50%
100%
Amplitudo
Amplitudo
Sinyal
Terdistorsi
Terdistorsi
Terdistorsi
Terdistorsi
1/2 kali
0.86 kali
Linier
Frekuensi Amplitudo Time/Div Volt/Div Div Vertikal Div Horizontal
Percobaan 2: Diferensiator RC
Jarum
Ket.
Frekuensi
20%
50%
100%
Sisi Akhir
Sisi Akhir
Sinyal
Lebar Pulsa
Lebar Pulsa
Lebar Pulsa
Pulsa 50%
Pulsa 64%
Persegi
Amplitudo Time/Div Volt/Div
Div Vertikal
Div Horizontal
Percobaan 3: Integrator RL
Ket.
Frekuensi Amplitudo Time/Div Volt/Div
Tidak
20%
50%
100%
Amplitudo
Terdistorsi
Terdistorsi
Terdistorsi
Terdistorsi
1/2 kali
Div Vertikal Div Horizontal
Percobaan 4: Diferensiator RL
Jarum Ket.
Frekuensi
Amplitudo
Time/Div
Volt/Div
Div Vertikal Div Horizontal
20%
50%
100%
Sisi Akhir
Lebar Pulsa
Lebar Pulsa
Lebar Pulsa
Pulsa 50%
H. TUGAS PASCA
1. Apa yang terjadi pada rangkaian gelombang persegi jika diintegrasikan dan didiferensiasikan? Jelaskan! 2. Mengapa pada praktikum ini menggunakan masukan gelombang persegi? 3. Jelaskan perbedaan gelombang keluaran dari percobaan-percobaan di praktikum ini! Sertakan dengan foto atau gambar! 4. Dari setiap percobaan, buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara frekuensi audio generator dan time/div!
I.
DAFTAR PUSTAKA
Coughlin, Robert. 2001. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier. Jakarta: Erlangga. Malvino, Paul. 2004. Prinsip-prinsip Elektronika. Jakarta: Erlangga. Widodo, Thomas Sri. 2002. Elektronika Dasar . Jakarta: Salemba Teknika.