osilator relaksasi
TRANSCRIPT
Osilator Relaksasi
Published by kalimosodo under elektronika dasar
Pada dasarnya osilator Relaksasi tergantung pada proses pengosongan-pengisian jaringan kapasitor-resistor. Perubahan tegangan pada jaringan digunakan untuk mengubah-ubah konduksi piranti elektronik. Untuk pengontrol, pada osilator dapat digunakan transistor, UJT (uni junction transistors) atau IC (integrated circuit). Pengisian dan pengosongan kapasitor akan mengikuti fungsi eksponensial dengan konstanta waktu yang tergantung pada harga RC.Pada proses pengisian, satu konstanta waktu dapat mengisi sebanyak 63% dari sumber tegangan yang digunakan dan akan penuh setelah lima kali konstanta waktu. Sebaliknya saat terjadi pelucutan, isi kapasitor akan berkurang sebanyak 37% setelah satu konstanta waktu dan akan terlucuti secara penuh setelah lima konstanta waktu
Rangkaian diatas adalah rangkaian osilator dengan satu komparator. Mari kita analisa rangkaian ini bagian perbagian
1. Bagian pertama ( rangkaian umpanbalik (feedback) positif )
adalah rangkaian umpanbalik (feedback) positif yang terdiri dari resistor R1 dan R2. Kedua resistor ini tidak lain merupakan pembagi tegangan yang meng-umpanbalik-kan sebagian porsi dari tegangan output komparator. Tengangan umpanbalik ini diumpankan kembali pada masukan referensi positif komparator LM393. Kita sebut saja titik masukan ini titik referensi positif atau dengan notasi +vref. Karena tegangan output komparator op-amp bisa mecapai titik tertinggi (+Vsat) dan bisa juga ada pada titik terendah (-Vsat), maka tegangan titik referensi ini juga akan berubah-ubah.
Jika tegangan keluaran op-amp ada pada titik tertinggi (+Vsat) maka tengangan referensi op-amp pada saat ini adalah +vref = +BVsat. B diketahui adalah porsi tegangan umpanbalik yaitu B = (R1/R2+R1). Kita sebut tegangan ini titik UTP (upper trip point). Sebaliknya jika tegangan keluaran komparator ada pada titik terendah (-Vsat), maka tegangan referensi positif pada saat ini adalah +vref = -BVsat dan kita namakan tegangan tersebut titik LTP (lower trip point). Ini dikenal dengan histeresis.
2. Bagian Kedua ( rangkaian osilator relaksasi )
rangkaian umpanbalik negatif yang terdiri dari resistor R dan kapasitor C. resistor pada rangkaian ini bekerja sebagai pembanding (Picu Schmitt) berfungsi mengatur proses pengisian dan pengosongan kapasitor. Apabila keluarannya mencapai +V , kapasitor mulai menyimpan jenuh muatan melalui R hingga tegangannya mencapai batas ambang atas kemudian berangsur-angsur berubah ke –V dan kapasitor kemudian mulai dilucuti jenuh tegangannyaSama halnya seperti rangkain umpanbalik positif, tegangan referensi negatif pada bagian ini juga akan berubah-ubah tergantung dari tegangan keluaran pada saat itu. Kita sebut saja titik referensi komparator ini -vref. Bedanya, pada rangkaian umpanbalik negatif ada komponen C yang sangat berperan dalam pembentukan osilasi. Tegangan -vref akan berbentuk eksponensial sesuai dengan sifat pengisian kapasitor. Dari keadaan kapasitor C yang kosong, tegangan akan menaik secara ekponensial. Namun pada rangkaian ini tegangan -vref tidak akan dapat mencapai tegangan tertinggi +Vsat. Karena ketika tegangan -vref sudah mencapai titik UTP maka keluaran komparator op-amp akan relaks menjadi -Vsat.
Demikian juga sebaliknya ketika tegangan keluaran op-amp relaks pada titik saturasi terendah -Vsat, kapasitor C kembali kosong secara eksponensial. Tentu saja pengosongan kapasitor C tidak akan sampai menyebabkan tegangan -vref mencapai -Vsat. Ingat jika tegangan keluaran op-amp pada titik saturasi terendah (-Vsat), tegangan referensi positif berubah menjadi titik LTP, sehingga ketika -vref
Frekuensi osilator
Demikian prinsip kerja osilator ini dan dinamakan osilator relaksasi sebab tegangan keluarannya relaks pada titik saturasi tertinggi dan terendah. Berapa frekuensi osilator yang dapat dibuat, bisa dihitung dari kecepatan pengisian dan pengosongan kapasitor C melalui resistasi R. Pada gambar diagram waktu gambar-2, hendak ditentukan berapa perioda T dari osilator. Karena T = 2t maka dihitung saja berapa nilai t. Pada contoh ini t = t2-t1.Masing-masing pada saat t2 dan t1 tengangan kapasitor adalahVt2 = Vsat (1-e-t2/RC) danVt1 = Vsat (1 - e-t1/RC)Perhatikan bahwa Vt2 = +BVsat dan Vt1 = -BVsat.Dengan mengaplikasikan persamaan matematika eksponensial dari persamaan di atas akan diperoleh :t = t2-t1 = RC ln [( 1+B)/(1-B)]danT = 2t = 2RC ln [( 1+B)/(1-B)]Tentu frekuensi osilator dapat dihitung dengan f = 1/T. Sebagai contoh pada rangkaian gambar 1, jika dihitung maka akan didapat T = 589 us atau f = 1.7 kHz.
