Unity-gain Buffer merupakan rangkaian yang memiliki hambatan masuk yang sangat besar dan hambatan keluaran yang sangat kecil. Hal ini sangat ideal untuk digunakan sebagai penyangga untuk mengisolasi satu bagian dari sebuah rangkaian dengan bagian yang lain.

UNITY-GAIN BUFFER

INSTRUMENTATION AMPLIFIER Dimisalkan V1 > V2 maka va > vb dan arus akan mengalir dari va > vb

Maka diperoleh :

Keluaran amplifier A3 dalam kasus ini nilai k = 1 maka

karena tidak ada rangkaian dan ampllifier yang sempurna maka dapat dituliskan

LOG dan ANTILOG AMPLIFIERAndaikan sebuah aplikasi instrumentasi menghasilkan sinyal yang kadang kecil dan kadang besar,hal ini dinamakan wide dynamic range. Wide dynamic range memiliki kesulitan saat diproses oleh alat elektronik yang sinyalnya sudah diset karena saat sinyalnya rendah tidak mencukupi dan saat sinyalnya tinggi maka akan membuat alat elektronik tersebut kelebihan beban. Maka ditemukan teknik compression di mana sinyal di atur ulang skalanya menggunakan logarithmic converter. Setelah diproses maka akan ada decompression menggunakan antilog converter.

Log Antilog

sesuai gambar maka didapat atau

Maka diperoleh :

Sumber Arus Konstan Pada gambar menunjukan sebuah rangkaian op-amp yang menyediakan arus ke beban RL.

Karena V- ≈ V+ dijamin oleh feedback negatif dan V+ = 0. Maka arus yang melewati input hambatan hanya sebesar

I= V dc / RHampir semua arus ini mengalir melalui beban pada inpedance yang tinggi pada terminal input dari op-amp. Dengan kata lain, arus beban I diatur hanya dengan Vdc dan R dan independen dari nilai tertentu dari resistansi beban. Oleh karena itu rangkaian tersebut bertindak sebagai sumber arus konstan.

TEGANGAN DAN PERUBAHAN ARUS

Ketika rangkaian diubah menjadi seperti berikut maka arus keluaran akan menjadi

I out =V in / R

Kemungkinan lainnya untuk konversi dari tegangan ke arus disusun pada gambar di bawah ini

Pada Rangkaian tersebut berlaku

Oleh karena V- = V+ = V in maka,

PERUBAHAN DARI ARUS MENJADI TEGANGAN

Pada perubahan dari arus menjadi teganan, rangkaian diubah menjadi seperti gambar

Sehingga

V out = -Iin R

asalkan tegangan saturasi op amp tidaktercapai. Resistor R pada terminal noninverting dipakaiuntuk memberikan stabilitas temperatur padakonfigurasi.

INTEGRASI ANALOG DAN DIFFERENSIASI

Jumlah muatan pada kapasitor dan beda potensial di kapasitor terkait : Q = C Vc . Oleh karena itu

Laju perubahan yang berada pada pelat kapasitor hanyalah sebuah arus yang mengalir ke atau dari plat mereka (plat kapasitor)

Sehingga arus dapat didefinisikan sebagai

Rangkaian op amp biasa yang terakhir yang menjadi pertimbangan adalah integrator. Konfigurasi ini, diperlihatkan pada gambar, terdiri dari sebuah resistor input dan kapasitor umpan balik. Dengan menggunakan analisis ideal kita dapat mejumlahkan arus pada summing point sebagai

yang dapat diselesaikan dengan mengintegrasikan keduanya sehingga respons rangkaian adalah

Rangkaian ini digunakan dalam banyak kasus dimana dinginkan integrasi dari output transduser. Fungsi-fungsi lain juga dapat diimplementasikan, seperti sebuah tegangan ramp linier. Jika tegangan input adalah konstan, Vin = K, maka peersamaan menjadi

yang merupakan ramp linier, kemiringan negatif K/RC. Beberapa mekanisme reset melalui pengosongan kapasitor harus diberikan karena jika tidak Vout akat naik sampai nilai saturasi output dan tetap pada keadaan itu.

DIFFERENSIATOR

Dengan hanya mengubah posisi resistor dan kapasitor, maka terbentuklah diferentiator seperti pada gambar.Salah satu fungsi dari differensiator adalah untuk pemantauan pada instrumentasi proses seperti pemantauan tingkat perubahan suhu dalam tungku, dimana terlalu tinggi atau terlalu rendah dari tingkat perubahan suhu bisa merugikan (Dengan mengaktifkan alarm oleh tegangan yang dihasilkan diferensiator).

Chapter 7

Waveform Generator

Persamaan dasar cepat gelombang

Gelombang sinus

GELOMBANG

OSILATOR

Osilator merupakan rangkaian untuk mengubah daya DC menjadi daya AC atau dengan perkataan lain sinyal output akan dihasilkan tanpa adanya sebuah sinyal input yang diberikan. Di dalam osilator diperlihatkan besar frekuensi serta bentuk gelombang dari suatu sinyal

Gambar 1.Menunjukkansuatupenguat (amplifier) denganumpanbalik yang terdiriatasatenuasidanfasegeser (phase-shift).

Rangkaian dasar osilator terdiri dari: 1.Penguat berfungsi untuk memperkuat dari sinyal input dan

sinyal output dari rangkaian umpan balik. 2.Feedback (umpan balik) adalah proses dimana sebagian

sinyal output dari sebuah amplifier dikembalikan ke inputnya. Ada dua macam feedback yang merupakan dasar dari osilator, yakni posistif feedback dan negatif feedback.

3.Rangkaian penentu frekuensi berfungsi untuk mem-bangkitkan frekuensi yang didapat dari rangkaian yang dikombinasikan dari komponen resistor, induktor dan kapasitor.

A. Wien-Bridge Oscillator

Osilator dinamakan demikian karena penemunya Max Wien lahir tahun 1866 di Kaliningrad Rusia dan tinggal di Jerman adalah orang pertama yang mencetuskan ide penggeser phasa 2 tingkat.

Gambar 2. Rangkaian osilator dengan positif feedback dan non-inverting input

Jembatan Wien memiliki sebuah kombinasi seri RC dan sebuah kombinasi paralel RC.

𝑉 𝑜𝑢𝑡=[1+ 𝑅1

𝑅2]𝑉 +¿ ¿

𝑉+¿

𝑉 𝑜𝑢𝑡

=𝑍 𝑏

𝑍𝑎+𝑍𝑏

¿

))

𝑍 𝑏=(𝑅− 1+ 𝑗 𝜔𝐶)−1

Berdasarkan perhitungan aljabar, didapatkan :

Dengan fasaantaradansebesar :

Frekuensi Resonansi

Syarat terjadinyaosilasiyakniapabilabesarpengguat op-amp = 3. halinididapatkandenganmembuatnilai R1 = 2 R2, sehinggadengandemikianRangkaianpenggeserphasaakanmencapainilaimaksimumpadasatufrekuensitertentu. NilaimaksimuniniakantercapaijikawC = R dan diketahui w = 2pf.

B. Phase-Shift Oscillator

Phaseshift adalah suatu rangkaian oscillator yang ditandai dengan adanya rangkaian high-pass filter sebanyak 3 pasang . Oscilator ini terdiri dari rangkaian RC sebagai rangkaian feedbacknya. Hal ini menyebabkan adanya pergeseran fasa sebesar 180° . Penguat menggunakan inverting amplifier, maka ada beberapa sinyal yang diproses terbalik (invert) dengan beda 180° ke output. Outputnya berbentuk sinewave.

Perbandingan antara Vout dan Vin

Ketika Vin sebagai tegangan input yang menuju ke penguat output maka factor untuk adalah nol, sehingga

Pulse Generator (Pembangkit Pulsa)Pembangkit pulsa adalah suatu piranti yang berfungsi untuk menghasilkan menghasilkan keluaran dengan amplitudo yang berubah terhadap waktu.Tipe pembangkit pulsa yang ada saat ini :• Relaxation Oscillator• Crystal Oscillator • Osilator Sumbatan

Osilator Relaksasi• Osilator relaksasi adalah osilator dimana kondensator diisi sedikit demi sedikit dan

lalu dikosongkan dengan cepat. • Osilator relaksasi utamanya digunakan untuk menghasilkan Gelombang sinusosidal,

Gelombang gigi gergaji, Gelombang kotak, dan variasi bentuk gelombang tak beraturan.

• Pada dasarnya osilator ini tergantung pada proses pengosongan dan pengisian jaringan kapasitor dan resistor.

• Ini biasanya dibangun dari :- sebuah resistor atau sumber arus - sebuah kondensator- sebuah peranti penahan, seperti : lampu neon, tiratron, DIAC, UJT, atau diode Gunn.

Skema Osilator Relaksasi

Contoh penggunaan osilator relaksasi• Sirkuit jenis ini digunakan sebagai basis waktu pada osiloskop dan penerima

televisi lawas. Varian dari sirkuit ini digunakan sebagai lampu kerdip pada kelab malam. Flash kamera elektronik adalah versi ekamantap dari sirkuit ini, menghasilkan satu siklus gelombang gigi gergaji, tepi naik saat kondensator flash diisi dan tepi jatuh saat kondensator dikosongkan melalui lampu flash.• Penggunaan sebagai basis waktu pada osiloskop ditinggalkan setelah

dikembangkan sirkuit basis waktu Integrator Miller yang lebih linier, sirkuit ini menggunakan katup "keras" (tabung hampa) sebagai sumber arus konstan.

Jika disubsitusikan nilai t ke dalam persamaan,

Persamaan Tegangan Kapasitor terhadap fungsi waktu :

Maka diperoleh,

Periode gelombang kotak Maka :

Gelombang kotak

Sawtooth Waveform(Gelombang Gergaji)

Pewaktu 555IC pewaktu 555 adalah sebuah integrated circuit (sirkuit terpadu) yang digunakan untuk berbagai pewaktu (clock) dan multivibrator. IC ini didesain dan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dan diperkenalkan pada tahun 1971 oleh Signetics.

Nama aslinya adalah SE555/NE555 dan dijuluki sebagai "The IC Time Machine". 555 mendapatkan namanya dari tiga resistor 5 kΩ yang digunakan pada sirkuit awal. IC ini sekarang masih digunakan secara luas dikarenakan kemudahannya, kemurahannya dan stabilitasnya yang baik. Sampai pada tahun 2008, diperkirakan sejuta unit diproduksi setiap tahun. Bergantung pada produsen, IC ini biasanya menggunakan lebih dari 20 transistor, 2 diode dan 15 resistor dalam sekeping semikonduktor silikon yang dipasang pada kemasan DIP 8 pin.

Skema Internal IC 555

Pada perancangan rangkaian pembangkit pulsa clock dapat digunakan IC NE555 sebagai komponen utama rangkaian pembangkit clock. IC NE555 dikonfigurasikan menjadi multivibrator astabil.

Crystal Oscillator• Definisi : Osilator kristal adalah osilator yang menggunakan kristal sebagai kalang penentu frekuensi osilator.

• Fungsi : untuk menghasilkan sinyal dengan tingkat kestabilan frekuensi yang sangat tinggi.

Kristal pada osilator ini terbuat dari quartz atau Rochelle salt dengan kualitas baik.

• Bahan dari kristal tertentu memperlihatkan efek piezoelektrik apabila dikenai tegangan listrik.• Piezoelektrik adalah suatu kemampuan yang dimiliki sebagian kristal

maupun bahan-bahan tertentu lainnya untuk energi listrik menjadi energi mekanik berupa getaran atau sebaliknya.

Rangkaian Internal Kristal

Pada osilator, kristal yang berfungsi sebagai rangkaian resonansi seri, kristal seolah-olah memiliki induktansi (L), kapasitansi (C) dan resistansi (R). Nilai L ditentukan oleh massa kristal, harga C ditentukan oleh kemampuannya berubah secara mekanik, dan R berhubungan dengan gesekan mekanik.

Frekuensi Resonansi• Rangkaian ekivalen kristal menunjukkan ada dua kemungkinan keadaan resonansi, yaitu :

• Resonansi seri :

• Resonansi paralel :

Namun karena Cp >> Cs,

Kedua frekuensi saling berdekatan sekali.

Contoh Penerapan Crystal Oscillator• Rangkaian Oscilator Hartley dengan Kristal

• Rangkaian Oscilator Colpitts dengan KristalContoh Penerapan Crystal Oscillator

Kristal ini dapat dioperasikan pada rangkaian tangki dengan fungsi sebagai penghasil frekuensi resonansi paralel. Kristal sendiri dapat dioperasikan sebagai rangkaian tangki. Jika kristal diletakkan sebagai jaringan umpan balik, kristal akan merespon sebagai piranti penghasil resonansi seri. Kristal sebenarnya merespon sebagai tapis yang tajam. Kristal dapat difungsikan sebagai umpan balik pada suatu frekuensi tertentu saja. Oscilator Hartley dan Colpitts dapat dimodifikasi dengan memasang kristal ini. Stabilitas oscilator akan meningkat dengan pemasangan kristal.

Tank circuit yaitu rangkaian yang menentukan frekuensi kerja dari osilator frekuensi pembawa (carrier), yang digunakan pada aplikasi ini digunakan komponen L dan C karena semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka makin kecil harga komponen yang digunakan lain halnya menggunakan R dan C karena frekuensi yang dihasilkan tidak akan bisa mencapai harga yang paling tinggi karena terbatasnya harga Resistor.

Contoh Penerapan Crystal Oscillator