CHAPTER 13


1. Pendahuluan[Kembali]

Rangkaian pembanding (comparator) merupakan salah satu aplikasi dasar dari op-amp (operational amplifier) yang berfungsi membandingkan dua nilai tegangan masukan. Output dari comparator berupa sinyal logika tinggi (HIGH) atau rendah (LOW), tergantung pada perbandingan antara kedua masukan tersebut. Dalam praktiknya, comparator banyak digunakan pada sistem kontrol otomatis, seperti sensor suhu, pendeteksi tegangan, dan pengendali lampu otomatis.

    Dalam percobaan ini, digunakan op-amp UA741 sebagai pembanding, di mana salah satu inputnya menerima tegangan referensi dari pembagi tegangan dan input lainnya dihubungkan ke sumber tegangan variabel. Dengan konfigurasi ini, output dari op-amp akan berubah-ubah tergantung besar kecilnya tegangan input terhadap tegangan referensi.

IC 555 merupakan salah satu IC yang paling populer dalam dunia elektronika karena fleksibilitasnya. Salah satu aplikasi umum dari IC 555 adalah sebagai osilator atau pembangkit sinyal gelombang persegi (square wave). Dengan konfigurasi tertentu, IC ini dapat menghasilkan sinyal pulsa dengan frekuensi dan duty cycle yang dapat diatur sesuai kebutuhan.

Rangkaian osilator berbasis IC 555 dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti pengatur waktu, penghasil nada (tone generator), LED berkedip, hingga pembangkit sinyal PWM. Dalam percobaan ini, IC 555 dikonfigurasikan dalam mode astable, yaitu mode di mana IC secara terus-menerus menghasilkan pulsa tanpa memerlukan sinyal pemicu eksternal.

2. Tujuan[Kembali]

  • Mempelajari prinsip kerja op-amp sebagai comparator.
  • Mengamati bagaimana perubahan tegangan input mempengaruhi output dari comparator.
  • Mempelajari cara mengatur frekuensi dan duty cycle dari sinyal output.
  • Mengamati bentuk dan karakteristik sinyal output yang dihasilkan dari IC 555.

  • Melatih keterampilan merancang dan menyimulasikan rangkaian osilator sederhana.

    • 3. Alat dan Bahan[Kembali]

    A. Alat

        1) Instrument 
            a. Osiloskop 
          Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

    Spesifikasi:
    Pin Out:
    Keterangan:


      
        2) Generators
            a. Generator Sinus
        Generator sinus adalah alat yang menghasilkan sinyal berbentuk gelombang sinusoidal, yaitu gelombang halus dan berulang yang umum ditemui dalam sistem listrik AC dan komunikasi. Generator sinus berbentuk gelombang sinusoidal secara periodik. Gelombang sinus adalah bentuk sinyal analog paling dasar dan sangat penting dalam dunia teknik elektro, terutama dalam bidang elektronika analog, komunikasi, dan sistem tenaga listrik.


    Spesifikasi :
    1. Frekuensi: 1 Hz – 1 MHz (umum)
    2. Amplitudo: 0 – 10 Vpp (dapat diatur)
    3. THD: < 1% (distorsi rendah)
    4. Kontrol: Potensiometer/manual atau digital
    5. Sumber daya: DC (5V/12V) atau AC 220V
    6. IC umum: XR2206, ICL8038, op-amp (Wien Bridge)
    7. Aplikasi: Pengujian audio, osiloskop, eksperimen sinyal
           b. Generator Pulse
          Generator pulsa adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan sinyal pulsa dalam bentuk gelombang kotak (square wave) atau pulsa pendek dengan frekuensi dan durasi tertentu. Alat ini bekerja dengan menciptakan sinyal digital berupa tegangan tinggi dan rendah yang berulang secara periodik, dengan karakteristik seperti frekuensi, lebar pulsa (pulse width), dan duty cycle yang dapat disesuaikan. 
    Spesifikasi :
    1. Frekuensi: 1 Hz – 10 MHz (umum), bisa lebih tinggi
    2. Lebar Pulsa (Pulse Width): 10 ns – beberapa ms (dapat diatur)
    3. Duty Cycle: 1% – 99% (adjustable)
    4. Amplitudo Output: 0 – 5 V / 0 – 10 V (TTL, CMOS, adjustable)
    5. Rise/Fall Time: < 10 ns (tergantung model)
    6. Kontrol: Manual (potensiometer) atau digital (keypad/LCD)
    7. Output Mode: Single, burst, atau continuous
    8. Sinkronisasi: Bisa sinkron dengan eksternal clock atau trigger
    9. Aplikasi: Uji respon logika digital, clock eksternal, pemicu osiloskop, simulasi sinyal
    B. Bahan

        1) Resistor
        Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm.

        Spesifikasi dari Resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.
    Spesifikasi

        Resistor adalah komponen elektronika pasif yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Bila kita menginginkan arus yang besar maka kita pasang resistor yang nilai resistansinya kecil, mendekati nol atau sama dengan nol atau tidak dipasang sama sekali dengan demikian arus tidak lagi dibatasi. Resistor berfungsi sebagai  Penghambat arus listrik, Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui karbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar, Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui karbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar.

        2) Kapasitor
            Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua konduktor (biasanya berupa pelat logam) yang dipisahkan oleh bahan isolator yang disebut dielektrik. Ketika tegangan diterapkan pada kapasitor, muatan listrik akan terakumulasi pada pelat-pelat konduktor, sehingga menciptakan medan listrik di antara keduanya.


    Spesifikasi :


        3) Transistor
        Transistor adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat sinyal, saklar, atau pengatur arus dalam rangkaian listrik. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor, biasanya silikon, dan memiliki tiga terminal: emitter (E), base (B), dan collector (C). Ada dua jenis utama transistor, yaitu transistor bipolar (BJT) dan transistor efek medan (FET).

     

    Spesifikasi :
    1. Type - NPN
    2. Collector-Emitter Voltage: 35 V
    3. Collector-Base Voltage: 35 V
    4. Emitter-Base Voltage: 5 V
    5. Collector Current: 2.5 A
    6. Collector Dissipation - 10 W
    7. DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
    8. Transition Frequency - 160 MHz
    9. Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
    10. Package - TO-126
    Pin :
    1. Collector (C) → Tempat arus masuk (NPN) atau keluar (PNP) dari beban.
    2. Base (B) → Terminal kontrol, digunakan untuk mengatur hidup/matinya arus.
    3. Emitter (E) → Tempat arus keluar (NPN) atau masuk (PNP), menuju ground atau suplai.
    Konfigurasi Transistor:
        Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

        Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

        Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

        4) Op-Amp
        Op-Amp (Operational Amplifier) adalah penguat tegangan (voltage amplifier) yang memiliki penguatan sangat tinggi, digunakan untuk memperkuat sinyal analog, melakukan operasi matematika (seperti penjumlahan, pengurangan, integrasi, dan diferensiasi), serta sebagai komponen inti dalam berbagai rangkaian elektronik analog. Op-amp biasanya dikemas dalam bentuk IC (Integrated Circuit) seperti IC 741, dan memiliki dua input (inverting dan non-inverting) serta satu output.

    Pin Out :
    Spesifikasi :

         5) ADDA Converter
             a. IC 565
        IC 565 adalah sebuah Phase Locked Loop (PLL) monolitik yang umum digunakan dalam aplikasi sinkronisasi frekuensi, demodulasi FM, pengganda frekuensi, dan sistem kontrol otomatis. IC ini bekerja dengan cara mengunci fase sinyal input terhadap sinyal dari osilator internal (VCO – Voltage Controlled Oscillator) melalui sebuah detektor fasa. Ketika frekuensi input cocok dengan frekuensi dari VCO, maka sistem akan "terkunci" (locked), dan VCO akan mengikuti perubahan frekuensi input. IC 565 memiliki dua bagian utama, yaitu phase comparator dan VCO, serta menyediakan pin output untuk frekuensi VCO dan loop filter eksternal. Tegangan kerja umumnya antara 5V hingga 12V, dengan range frekuensi operasi sekitar 0,001 Hz hingga lebih dari 500 kHz tergantung konfigurasi komponen eksternal. 
    Spesifikasi :
    1. Fungsi: Phase Locked Loop (PLL)
    2. Tegangan kerja: 5V – 12V DC
    3. Rentang frekuensi VCO: 0,001 Hz – 500 kHz (tergantung RC eksternal)
    4. Tegangan output VCO: ~0,5 V hingga Vcc – 1,5 V
    5. Arus maksimum: ±1 mA pada output
    6. Komponen utama: VCO + phase comparator
    7. Tipe keluaran: Gelombang kotak (VCO out)
    8. Aplikasi: Demodulasi FM, detektor fasa, sinkronisasi sinyal, pengganda frekuensi
    9. Paket IC: DIP 14 pin
    Pin Out :
            b. Decade Counter
             Decade counter adalah rangkaian logika digital yang digunakan untuk menghitung pulsa dalam satuan kelipatan sepuluh (basis 10). Counter ini akan menghitung dari 0 hingga 9, lalu kembali ke 0 secara berulang setiap kali menerima pulsa clock. Biasanya dibentuk dari flip-flop yang diatur sedemikian rupa agar membatasi hitungan hanya sampai 10 keadaan (0000 sampai 1001 dalam biner). Salah satu contoh populer dari decade counter adalah IC 4017, yang memiliki 10 output aktif secara bergantian. Decade counter banyak digunakan dalam pengendali lampu sekuensial, tampilan digital, sistem waktu, dan pembagi frekuensi, karena mampu mengubah pulsa clock menjadi keluaran logika bertahap sesuai urutan.

    Spesifikasi :
    1. Jenis hitungan: Basis 10 (0–9)
    2. Input: Pulsa clock (rising/falling edge)
    3. Output: 10 output aktif bergantian (Q0–Q9)
    4. Contoh IC: CD4017, 74LS90
    5. Tegangan kerja:
    6. CD4017: 3V – 15V
    7. 74LS90: 4,75V – 5,25V
    8. Tipe keluaran: TTL atau CMOS (tergantung IC)
    9. Reset: Tersedia pin reset untuk mengatur ulang ke 0
    10. Kecepatan maksimum:
    11. CMOS (CD4017): hingga 5 MHz
    12. TTL (74LS90): hingga 42 MHz 
    13. Aplikasi: Lampu sekuensial, timer, pembagi frekuensi, penghitung digita
    Pin Out :
         6) Komponen Input 

             a. Switch
        Switch atau saklar adalah komponen elektronik atau elektromechanical yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Konsep dasarnya adalah membuka dan menutup jalur konduksi, seperti pintu yang mengizinkan atau menghalangi aliran elektron. Ketika switch dalam kondisi tertutup (ON), arus listrik dapat mengalir bebas melalui rangkaian; sebaliknya, ketika switch dalam kondisi terbuka (OFF), jalur arus terputus dan tidak ada aliran listrik. 
        Switch digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari perangkat sederhana seperti lampu rumah hingga sistem kompleks seperti komputer, otomasi industri, dan kontrol elektronik. Ada berbagai jenis switch, seperti toggle switch, push button, rotary switch, DIP switch, dan reed switch, masing-masing dengan karakteristik dan cara kerja yang berbeda. 

    4. Dasar Teori[Kembali]

    CHAPTER 13: LINEAR-DIGITAL ICS

    Chapter 13 memperkenalkan sirkuit terintegrasi (IC) yang menggabungkan fungsi analog dan digital. Fokus utama pada komparator, konverter analog-ke-digital (ADC), konverter digital-ke-analog (DAC), dan aplikasi IC linier seperti zero-crossing detector.

    Komparator dijelaskan sebagai Op-Amp yang bekerja tanpa feedback, menghasilkan output digital (HIGH/LOW) berdasarkan perbandingan dua tegangan input. Aplikasinya mencakup deteksi level tegangan dan zero-crossing detector (seperti pada diskusi awal tentang IC 311).

    Bagian konverter data membahas prinsip kerja:

    • DAC: Mengubah sinyal digital (biner) ke analog menggunakan jaringan resistor berbobot atau *R-2R ladder*. Parameter kunci meliputi resolusi (bit) dan settling time.

    • ADC: Proses sebaliknya, dengan teknik seperti successive approximation dan flash conversion. Faktor akurasi dan kecepatan sampel menjadi pertimbangan utama.

    Chapter ini juga menyentuh IC timer (555) dan aplikasinya sebagai multivibrator (astabil/monostabil), serta PLL (Phase-Locked Loop) untuk sinkronisasi frekuensi. Contoh penerapan mencakup sistem akuisisi data, komunikasi digital, dan kontrol presisi.

    5. Percobaan[Kembali]


    Fig 13.27






    Fig 13.28








    6. Link Download[Kembali]

    Link Download fig 13.27 [Klik disini]

    Link Download fig 13.28 [Klik disini]

    Komentar

    Posting Komentar