Dasar Rangkaian Elektrik EL-2093 Kelas 03 - Tugas-03, Selasa, 17 April 2012Pengajar: Ir. Farkhad Ihsan Hariadi MASc Pada tugas ini anda akan mempelajari sifat-sifat serta persyaratan dari 2 jenis rangkaian RC yang dikenal sebagai Integrator dan Diferensiator, dengan menggunakan Program Simulator Simulasi WinSPICE: Tugas untuk mahasiswa dengan NIM Ganjil: Simulasi WinSPICE Rangkaian Integrator meliputi 2 jenis: (1) Rangkaian Integrator Pasif : hanya terdiri dari komponen R dan C (2) Rangkaian Integrator Aktif: terdiri dari R, C, dan sebuah Op-Amp Tugas untuk mahasiswa dengan NIM Genap: Simulasi WinSPICE Rangkaian Diferensiator meliputi 2 jenis: Rangkaian Diferensiator Pasif : hanya terdiri dari komponen R dan C Rangkaian Diferensiator Aktif: terdiri dari R, C, dan sebuah Op-Amp Soal/Tugas (1) Lakukan/Buatlah simulasi Rangkaian Integrator/Diferensiator ( bergantung pada NIM anda) seperti pada contoh terlampir. Bedanya, anda menggunakan nilai frekuensi sudut = R x C , di mana nilai R C = sesuai dengan 2 angka terakhir NIM anda (masing-masing dalam satuan Ohm dan Farad). Jadi gunakan nilai R dan C ini sebagai komponen resistor dan kapasitor di dalam simulasi anda. Untuk tegangan inputnya, Vin, gunakan gelombang periodik berbentuk segi empat, dengan perioda T = 2/.(2) Ulangi Tugas (1) dua kali dengan mengganti komponen R dengan yang

(1) (2)

lebih kecil ( R = 0.1 R ) serta komponen R yang lebih besar (R = 10 R ), sedang perioda tegangan input, T tetap sama. Apa yang berubah? Lakukan analisis (3) Ulangi Tugas (1) dan (3) seluruhnya, sekarang menggunakan rangkaian integrator/diferensiator aktif dengan menggunakan Op-Amp (Lihat catatan anda atau Buku Teks).l

Lampiran:

Contoh Simulasi WinSPICE Rangkaian Integrator dan Diferensiator Pasif

Rangkaian RC dengan fungsi sebagai Integrator dan sebagai Diferensiator sebagaimana diperlihatkan pada gambar di bawah ini, dengan tegangan input berbentuk gelombang persegi (squarewave).

(a)

(b)

Gambar 1 (a) Rangkaian RC sebagai Integrator dan (b) Rangkaian RC sebagai Differensiator dengan tegangan input berbentuk gelombang persegi yang simetris dengan amplitude -1 dan +1 volt

Syarat Rangkaian Integrator: Konstanta waktu rangkaian (RC) harus jauh lebih lama (lambat) dibandingkan periode sinyal, sedang utk Rangkaian Diferensiator, konstan waktu nya harus jauh lebih kecil (cepat) dibanding periode sinyal/tegangan input.

Syarat Rangkaian Integrator RC

Syarat Rangkaian Diferensiator RC

Response waktu Tegangan Output (kurva warna merah)

pada Rangkaian RC Integrator dengan 3 nilai R yang berbedaInput Deck SPICE Response Waktu Keluaran / tegangan Kapasitor Tegangan

1

*** Rangkaian RC dgn R = 100 ohm *** vin 1 0 pulse(-1 1 0 2ns 2ns 9.998ms 20ms) R1 1 2 100 C1 2 0 10uF .tran .5ms 500ms 0.6ms .plot tran v(1) v(2) xlimit 400ms 500ms ylimit -1.2 1.2

2

*** Rangkaian RC dgn R = 500 ohm *** vin 1 0 pulse(-1 1 0 2ns 2ns 9.998ms 20ms) R1 1 2 100 C1 2 0 10uF .tran .5ms 500ms 0.6ms .plot tran v(1) v(2) xlimit 400ms 500ms ylimit -1.2 1.2

3

*** Rangkaian RC dgn R = 3000 ohm *** vin 1 0 pulse(-1 1 0 2ns 2ns 9.998ms 20ms) R1 1 2 3000 C1 2 0 10uF .tran .5ms 500ms 0.6ms .plot tran v(1) v(2) xlimit 400ms 500ms ylimit -1.2 1.

Response waktu Tegangan Output (kurva warna merah) pada Rangkaian RC Diferensiator dengan 3 nilai R yang berbedaInput Deck SPICE Response Waktu Keluaran / Tegangan Resistor Tegangan

1

*** Rangk. "Differensiator" RC dgn R = 500 ohm vin 1 0 pulse(-1 1 0 2ns 2ns 9.998ms 20ms) C1 1 2 10uF R1 2 0 500 .tran .5ms 500ms 0.6ms .plot tran v(2) xlimit 400ms 500ms ylimit -2.0 2.0 *** Rangk. "Differensiator" RC dgn R = 100 ohm vin 1 0 pulse(-1 1 0 2ns 2ns 9.998ms 20ms) C1 1 2 10uF R1 2 0 100 .tran .5ms 500ms 0.6ms .plot tran v(2) xlimit 400ms 500ms ylimit -2.0 2.0

2

3

*** Rangkaian "Differensiator" RC dgn R = 1 ohm vin 1 0 pulse(-1 1 0 2ns 2ns 9.998ms 20ms) C1 1 2 10uF R1 2 0 1 .tran .5ms 500ms 0.6ms .plot tran v(2) xlimit 400ms 500ms ylimit -2.0 2.0