Fitratul Ilahiyah - Laporan Praktikum 9 (Tugas Pendahuluan) [PDF]

Citation preview

LAPORAN AWAL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 2 “RANGKAIAN INTEGRATOR DAN DIFFERENSIATOR RC AKTIF”



NAMA



: FITRATUL ILAHIYAH



NIM



: 19033026



PRODI



: PENDIDIKAN FISIKA



DOSEN



: Drs.Hufri,M.Si



JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2021



RANGKAIAN INTEGRATOR DAN DIFFERENSIATOR RC AKTIF A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Menentukan bentuk tegangan keluaran dari rangkaian pengintegral dan pendifferensial RC aktif 2. Menyelidiki pengaruh frekuensi sumber dan tegangan masukan terhadap tegangan keluaran puncak ke puncak gelombang segitiga 3. Menyelidi pengaruh tegangan masukan terhadap tinggi isyarat denyut pada keluaran rangkaian differensiator B. ALAT BAHAN



C. TEORI DASAR 1. Rangkaian Integrator Aktif Pada rangkaian integrator antara tegangan sumber dengan terminal inverting dari opamp dihubungan dengan tahanan, antara terminal inverting dengan keluaran dipasang kapasitor sedangkan terminal non inverting dihubungkan ke ground seperti pada gambar 1 berikut ini



Gambar 1 menunjukan dua model rangkaian integrator aktif. Penambahan tahanan R 2 = 1MΩ paralel dengan kapasitor dimaksudkan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang lebih bagus lagi, sedangkan penambahan tahanan R3 agar rangkaian lebih stabil karena semakin meniadakan arus yang mengalir ke op-amp. Pada bagian loop masukan arus mengalir dari tegangan sumber ke tahanan R. Besarnya arus yang mengalir pada tahanan R dapat ditentukan dari persamaan:



Melalui persamaan tegangan dapat pula ditentukan arus yang mengalir pada kapasitor yang diberikan dalam bentuk persamaan:



Secara umum arus dari sumber mengalir ketahanan dan terpecah menjadi dua yaitu ke kapasitor dan ke terminal inverting dari op-amp. Karena impedansi masukan op-amp sangat besar sehingga dapat dianggap tidak ada arus yang mengalir pada op-amp. Berdasarkan hukum Kirchoff I dengan mengabaikan arus yang mengalir pada op-amp didapatkan persamaan I1 = I2. Persamaan yang menghubungkan antara bagian keluaran dengan bagian masukan diberikan seperti:



Tegangan keluaran dari rangkaian integrator secara umum dapat diekspresikan dalam bentuk persamaan:



Pada persamaan terlihat tegangan keluaran merupakan integral dari tegangan masukan. Karena rangkaian berfungsi mengintegralkan tegangan masukan sehingga dikenal dengan rangkaian integrator. Tanda negative pada persamaan menunjukan bahwa tegangan keluaran berlawanan fase 180° dengan tegangan masukan. Pada rangkaian integrator tegangan masukan berupa gelombang persegi dan pada keluaran dihasilkan gelombang segitiga sehingga rangkaian ini dapat digunakan untuk mengkonversi gelombang persegi ke segitiga. Dengan melakukan analisis terhadap tegangan lereng yang dihasilkan didapatkan tegangan keluaran puncak ke puncak dari gelombang segitiga dalam bentuk:



Ternyata tegangan keluaran puncak ke puncak dari gelombang segitiga ditentukan oleh beberapa faktor yaitu: tegangan puncak ke puncak dari gelombang persegi, frekuensi dari sumber dan nilai tahanan dan kapasitansi dari kapasitor digunakan. 2. Rangkaian Differensiator Aktif Berbeda dengan rangkaian integrator pada rangkaian differensiator antara sumber dengan terminal inverting dipasang kapasitor dan antara terminal inverting dengan keluaran dipasang tahanan seperti pada gambar berikut ini:



Dari persamaan tegangan pada loop masukan dapat ditentukan arus yang mengalir pada kapasitor. Sementara itu arus yang mengalir pada tahanan ditentukan dari persamaan tegangan pada loop keluaran. Besarnya arus yang mengalir melewati kapasitor dan tahanan masingmasing dapat dituliskan seperti:



Berhubung impedansi masukan dari op-amp sangat besar sehingga semua arus mengalir pada kapasitor. Tegangan keluaran dalam waktu t detik dari rangkaian differensiator dapat ditentukan dari persamaan berikut:



Pada persamaan (7) dapat diperhatikan bahwa tegangan keluaran merupakan diferensial dari tegangan masukan, sehingga rangkaiannya dikenal dengan rangkaian differensiator.



D. TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskan prinsip kerja dan perbedaan antara rangkaian integrator dengan differensiator aktif! Jawab : a. Pada rangkaian integrator antara tegangan sumber dengan terminal inverting dari opamp dihubungkan dengan tahanan, antara terminal inverting dengan keluaran dipasang kapasitor sedangkan terminal non inverting dihubungkan ke ground sedangkan pada rangkaian differensiator



aktif antara sumber dengan terminal inverting dipasang



kapasitor dan antara terminal inverting dengan keluaran dipasang tahanan. b. Dilihat dari perbedaan rangkaian :



2. Kapan keluaran dari rangkaian integrator sebagai integral dari masukannya dan kapan pula keluaran dari rangkaian differensiator sebagai differensial dari masukannya? Jawab : t



V O=



−1 ∫ V dt RC 0 i



Tegangan keluaran merupakan integral dari tegangan masukan. Tanda negative pada persamaan menunjukan bahwa tegangan keluaran berlawanan fase 180˚ dengan tegangan masukan. V O =−R C



dVi dt



Tegangan keluaran merupakan diferensial dari tegangan masukan, sehingga rangkaiannya dikenal dengan rangkaian differensiator.



3. Jelaskan faktor-faktor yang menetukan tegangan keluaran dari puncak ke puncak gelombang segitiga yang dihasilkan oleh integrator! Jawab : Tegangan keluaran puncak ke puncak dari gelombang segitiga yang dihasilkan oleh integrator ditentukan oleh beberapa faktor yaitu: tegangan puncak ke puncak dari gelombang persegi, frekuensi dari sumber dan nilai tahanan dan kapasitansi dari kapasitor digunakan. 4. Diberikan tegangan masukan pada rangkaian integrator Vi = 0,1 Volt, tentukanlah tegangan keluaran pada saat t = 0,2 detik! Jawab : t



0,2



0,2 −1 −1 −1 V O= V i dt = 0,1 dt = [ 0,1 t ] │0 = −1 ( 0,1 x 0,2 ) =−0,002 1 ∫ ∫ RC 0 RC 0 RC RC RC



5. Pada rangkaian integrator diberikan nilai tahanan 20 KΩ dan kapasitansi Kapasitor 120 nF. Pada frekuensi sumber 5 KHz, tentukanlah tegangan keluaran puncak ke puncak untuk tegangan masukan puncak ke puncak 1 V, 1,2 V, 1,4 V, 1,6 V, 1,8 V, dan 2,0 V. plotlah hubungan antara tegangan keluaran dengan tegangan masukan! Jawab : R = 20 KΩ C = 120 nF f =5 KHz Vipp = 1 V, 1,2 V, 1,4 V, 1,6 V, 1,8 V, dan 2,0 V Jawab : V OPP=



V iPP 4 f RC



No



Vipp



R



C



f



VOPP



VOPP



1



1V



20 KΩ



120 nF



5 KHz



2



1,2 V



20 KΩ



120 nF



5 KHz



3



1,4 V



20 KΩ



120 nF



5 KHz



4



1,6 V



20 KΩ



120 nF



5 KHz



5



1,8 V



20 KΩ



120 nF



5 KHz



0,0375 V



6



2,0 V



20 KΩ



120 nF



5 KHz



0,04 V



0,02 V V iPP V OPP= 4 f RC



0,025 V 0,029 V 0,03 V



VOPP (Volt)



Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Tegangan Masukan 0.05 0.04 0.04 0.03 0.03 0.020.02 0.02 0.01 0.01 0 1V



0.04 0.03



0.03



1,4 V



1,6 V



0.04



0.03



1,2 V



1,8 V



2,0 V



V iPP



6. Rancanglah nilai komponen yang menghasilan konstanta waktu t >>T/2 untuk integrator dan tT/2 untuk integrator f =5 Hz R = 20 KΩ C = 120 nF 1 1 T= = =0,2 s f 5 Hz T 0,2 s = =0,1 s 2 2 τ = RC = (20 KΩ) (120 µF)= 2,4 s τ>>T/2 →2,4 s >>0 , 1 s τ