RANGKAIAN INTEGRATOR DAN DIFERENSIATOR

Oleh : Fikri Ibrahim N (1137030028)
Dari Kelompok : Diana S, Dyah A, Jaka P.
Asdos : Arief (1127030012), Winandar (1209703044)

Jurusan Fisika
Fakultas Sains dan Teknologi
UIN Sunan Gunung Djati Bandung
E-mail: fikriibrahimn@gmail.com

Abstrak: Pada perkembangan teknologi yang sangat pesat dijaman ini membuat banyak peneliti berkompetensi membuat suatu perubahan yang mana ditujukan untuk mempermudah pekerjaaan manusia dalam beberapa aspek kesehariannya sepertihalnya robot, secara umum robot merupakan perpaduan antara kinerja mekanis, elektronis, dan pemrograman yang sesuai dengan kebutuhan, namun sebelum hal itu terjadi kita harus paham dulu tentang kinerja rangkaiannya, dalam laporan kali ini akan dijelaskan tentang rangkaian integrator dan rangkaian diferensiator yang sering dipakai pada komputer analog, yang meliputi cara membuat simulasi rangkaian, menjelaskan Vin dan Vout, dan juga meliputi cara membaca suatu gelombang pada osiloskop yang merupakan sinyal arus tegangan berupa gelombang. dalam integrator dapat dikatakan semakin besar resitor yang dipakai semakin besar pula keluaran gelombang di osiloskop, dan sebaliknya dari diferensoator.

Kata Kunci : Komparator, Kapasitor, Resistor, Integrator, Diferensiator.

1. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Semakin pesatnya kemajuan ilmu sains dan teknologi pada saat ini semakin banyak pula peneliti-peneliti yang bersaing dalam hal membuat suatu alat untuk mempermudah pekerjaan manusia, sepertihalnya robot yang dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan manusia, dalam kehidupan sekarang ini banyak jenis robot yang dibentuk berdasarkan kecerdasan manusia sepertihalnya sebuah komputer analog yang didalamnya terdapat rangkaian integrator dan diferensiator sebagai Rangkaian op-amp untuk fungsi integrasi termasuk rangkaian yang penting. Rangkaian integrator banyak digunakan dalam komputer analog sebagai alat bantu untuk menyelesaikan persamaan integral, sedangkan rangkaian diferensiator dapat mendiferensialkan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu.

Dengan inilah sudah seharusnya bagi kami yang berasal dari jurusan fisika sains UIN Bandung untuk memahami dan mampu menguasai tentang cara kerja rangkaian integrator dan diferensiator.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum simulasi rangkaian integrator dan diferensiator ini adalah dapat menganalisis cara kerja rangkaian secara menyeluruh.

Baca Juga :

=> Cara membuat Ampere Meter Arduino

=> Cara membuat Volt Meter Arduino

=> Cara membuat AVO Meter Arduino

1.3 Dasar Teori

INTEGRATOR

Rangkaian op-amp untuk fungsi integrasi termasuk rangkaian yang penting. Rangkaian integrator banyak digunakan dalam komputer analog sebagai alat bantu untuk menyelesaikan persamaan integral. Rangkaian ini dapat dibuat dengan menempatkan kapasitor pada masukan membalik dan keluaran dan masukan tak-membaik di tanahkan. Isyarat masukan diberikan pada masukan membalik. berikut adalah gambar rangkaian integrator.

Tampak bahwa tegangan keluaran merupakan integral dari isyarat masukan.

Dimana t adalah waktu dan Vmula adalah tegangan yang keluar saat t = 0, penguat ini mengintegrasikan tegangan masukan terhadap waktu. Sebuah integrator dapat juga dipandang sebagai tapis pelewat tinggi dan dapat digunakan dalam rangkaian tapis aktif. Integrator adalah sebuah rangkaian yang menyelenggarakan operasi integrasi secara matematik, karenanya dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integrasi masukkannya. Pemakian yang umum ialah menggunakan tegangan masuk tetap untuk menghasilkan tegangan keluar berbentuk lereng. Sebuah lereng ialah tegangan yang mendaki atau menurun secara linier. Misalkan jika kita menggerakkan 741C dengan undakan tegangan, maka keluarannya dengan laju slew 0,5 volt/detik, berarti tegangan keluarannya berubah sebesar 0,5 volt setiap satu mikrodetik.

DIFERENSIATOR
Diferensiator adalah rangkaian yang melakukan operasi secara matematik, dan menghasilkan tegangan keluar yang sebanding dengan kemiringan tegangan masuknya. Umumnya deferensiator digunakan untuk mendeteksi tepi mendahului dan tepi ketinggalan dan sebuah pulsa persegi atau menghasilkan keluaran opersegi dan masukan lereng.

Gambar disamping menunjukkan sebuah rangkaian deferensiator Op-Amp.Perhatikanlah kemiripannya dengan in tegrator Op-Amp, di mana perbedaannya terletak pada tahanan dan kapasitornya yang saling berpindah tempat. Bila tegangan masuk berubah maka kapasitor diisi atau dikosongkan. Karena adanya ground semu, arus kapasitor mengalir melalui tahanan umpan balik yang menghasilkan tegangan yang setara dengan kemiringan dan tegangan masuk.

Diferensiator dapat mendiferensialkan sinyal hasil pembalikan terhadap waktu, dan pada dasarnya diferensiator dapat juga dibangun dari integrator dengan cara mengganti kapasitor dengan induktor. Namun tidak dilakukan karena harga induktor yang mahal dan bentuknya besar. Diferensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat rendah dan dapat digunakan sebagai tapis aktif.

2. Prosedur

2.1 Prosedur Kerja Rangkaian Integrator

Mulai dan buka software multisism
Masukan Vin (AC Power)
Bagian Vin+ sambung ke key-space
Key-space 1 ke resisitor (seri)
Key-space 2 ke kapasitor (seri)
Rangkaian resisitor dan kapasitor sambung ke komparator
Komparator+ ke ground
Komparator - ke Dc power masuk ke komparator titik 4
Titik 8 komparator masuk ke Vin
Sebelum Dc power sambung kawat ke key-space
Key-space1 ke resistor, key-space2 ke kapasitor
Sambungkan dengan osiloskop

Seperti tampak pada gambar dibawah.

Gambar 2.1 Rangkaian Integrator

2.2 Prosedur Kerja Rangkaian Diferensiator

Buka software Multisim
Masukan Vin 150 mV, Vin- ke ground
Vin+ ke kapasitor 100nF
Sambung ke Resistor250 ohm dan komparator-(diserikan)
Komparator+ ke ground
Komparator sambungakn ke osiloskop dan multimeter
Bagian multimeter- ke ground
Hidupkan dan amati
Selesai.

Gambar 2.2 Rangkaian Diferensiator

3. Alat dan Bahan

4. Pengujian dan Pembahasan

1. Hasil dan Pembahasan Rangkaian Diferensiator

Diferensiator adalah rangkaian yang melakukan operasi secara matematik, dan menghasilkan tegangan keluar yang sebanding dengan kemiringan tegangan masuknya. Umumnya diferensiator digunakan untuk mendeteksi tepi mendahului dan tepi ketinggalan dan sebuah pulsa persegi atau menghasilkan keluaran persegi dan masukan lereng. Perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 4.1 Hasil dari Osiloskop Multisim.

Tabel 4.1 Hasil pengamatan variasi resistor untuk diferensiator

Gambar 4.2 Hasil dari Osiloskop 2 Multisim.

Penguat diferensial bisa mengukur maupun memperkuat isyarat - isyarat kecil yang terbenam dalam isyarat yang jauh lebih besar. Empat buah tahanan presisi dan sebuah Op-Amp membentuk sebuah penguat diferensial seperti yang tampak pada Gambar 2.2. Terminal masukannya ada dua yaitu V1 dan V2, dimana V1 sebagai masukan negatif dan V2 sebagai masukan positif. Tegangan keluaran dan penguat diferensator Vout sebanding dengan perbedaan tegangan yang diterapkan ke masukan negatif dan masukan positifnya, sehingga gain diferensial akan tergantung dan perbandingan tahanan-tahanannya.

Pada hasil gambar diatas menunjukkan sebuah rangkaian deferensiator Op-Amp. Perhatikanlah kemiripannya dengan integrator Op-Amp, di mana perbedaannya terletak pada tahanan dan kapasitornya yang saling berpindah tempat. Bila tegangan masuk berubah maka kapasitor diisi atau dikosongkan. Karena adanya ground semu, arus kapasitor mengalir melalui tahanan umpan balik yang menghasilkan tegangan yang setara dengan kemiringan dan tegangan masuk, fungsi lain dari rangkaian ini sebagi pengubah sinyal kotak jadi pulsa paku.

Gambar 4.3 Hasil Osiloskop 3 Rangkain Diferensiator

BACA JUGA :

2. Hasil dan Pembahasan Rangkaian Integrator

Gambar 4.4 Hasil Osiloskop 1 Rangkaian Integrator.

Tabel 4.2 Hasil pengamatan variasi kapasitor untuk integrator.

Pada simulasi rangkaian Integrator diatas digambarkan sebuah integrator yang dibangun dengan sebuah OpAmp, sebuah tahanan dan sebuah kapasitor. Masukan yang lazim pada sebuah integrator adalah pulsa persegi, dimana Vin diterapkan pada ujung kiri tahanan R, karena adanya ground semu, arus masuk berharga tetap. Sehingga hampir semua arus ini mengalir ke kapasitor, menyebabkan muatanpada kapasitor naik secara linier. Karena adanya pembalik fasa pada Op-Amp,maka tegangan keluarannya berbentuk lereng negatif. Pada ujung perioda pulsa tegangan masuk kembali ke nol, arus pengisian kapasitor berhenti. Ini menimbulkan tegangan keluar masih tetap pada tingkat negatif, fungsi lain dari rangkaian ini adalah mengubah sinyal kotak menjadi sinyal segitiga.

Gambar 4.5 Hasil Osiloskop 2 Rangkaian Integrator

Dalam gambar diatas juga terdapat osiloskop yang merupakan hasil gambaran dari rangkaian integrator, osiloskop ini menunjukan bahwa adanya sinyal listrik yang mengalir dan juga menjelaskan besar kecilnya arus listrik tersebut yang digambarkan dari adanya arus gelombang yang muncul, jika pada rangkaian integrator ini ditempatkan resistor yang besar ukurannya maka gelombang arus yang mengalir dalam osiloskop akan mengalami perubahan yang sangat besar yaitu dijelaskan dengan semakin rapatnya jarak antar amplitudo gelombang yang menjalar di osiloskop dan begitupun sebaliknya.

5. Kesimpulan

Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa rangkaian integrator merupakan rangkaian yang dapat melakukan oprasi integrasi matematis pada sinyal masukan, jika tegangan,dan arus masukan dari Op-Amp tidak dapat diabaikan maka tegangan dan arus ini akan di integrasikan pada kapasitor C, dan pada keluaran kan tampak tegangan tambahan yang bertambah linear dengan waktu sampai penguat sampai di titik jauh, dari bentuk gelombang pada osiloskop juga dapat membuktikan hukum ohm yang menyatakan bahwa arus listrik berbanding lurus dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan resistansi penghantarnya. sedangkan rangkaian diferensiator berfungsi mendiferensialkan tegangan input terhadap waktu, penggunaan diferensiator juga sebagai tapis lulus atas, dan osiloskop sebagai alat untuk menampilkan gelombang keluarannya. Pengaruh Resistor dan kapasitor pada rangakaian integrator dan differensiator berbeda. Untuk rangkaian integrator variasi kapasitor dan resistor yang semakin besar maka tegangan outputnya semakin kecil, ditanadai dengan tinggi pulsa yang semakin pendel. Sebaliknya untuk rangkaian differensiator variasi kapasitor dan resistor yang semakin besar maka tegangan outputnya akan semakin besar, ditandai dengan tinggi pulsa gelombang yang semakin panjang.

Referensi

[1] Milan,Jacob.1992.Mikro Elektronika system Digital dan Rangkaian Analog.jakarta:Erlangga

[2] Haliday,R.,1960, Fisika Jilid I , Jakarta: Erlangga (Terjemahan).

[3] Susanto.1994.Rangkaian elektronika (analog). Jakarta;UI.

[4] Sutrisno.1986.Elektronika Teori dasar dan penerapannya.Bandung;ITB.

[5] Tipler,Paul A.2001.Fisika untuk sains dan teknik.Jakarta; Erlangga.

BACA JUGA :