A Materi OpAmp-libre

download A Materi OpAmp-libre

of 17

Transcript of A Materi OpAmp-libre

  • OPERATIONAL AMPLIFIER (Op-Amp)

    1. Karakteristik dan Parameter Op-Amp 741

    Operational amplifier (Op-Amp) merupakan komponen IC (Integrated Circuit =komponen terpadu) dimana rangkaian dalam komponen terpadu ini mengandung beberapatransistor, resistor, dioda, dan capacitor yang dibuat dalam satu wadah (paket) dan hanyaterminal yang perlu saja yang dihubungkan keluar. Amplifier (penguat) adalah komponenyang dapat merubah suatu sinyal dari suatu level tertentu ke suatu sinyal dengan level yangberbeda, dimana sinyal tersebut bisa berupa sinyal tegangan atau sinyal arus. Pada dasarnyaop-Amp terbagi menjadi tiga bagian utama yakni bagian input penguat yang berupa penguatdifferensial, bagian tengah yang terdiri dari penguat penyangga atau buffer dan bagian outputyaitu penguat driver. Komponen OpAmp yang paling dikenal adalah OpAmp 741, dan semuaOpAmp prinsip kerjanya sama seperti pada OpAmp 741. Kemasan komponen OpAmptersedia dalam 3 bentuk paket yaitu paket jalur ganda ( DIL package), paket bundar (TOpackage), dan paket lempengan (Flat package). Gambar symbol dan bentuk fisik untuk tipesingle Op-Amp ditunjukan pada gambar 1. Op-amp 741 memiliki dua input dan satu outputdan op-amp ideal memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

    Karakteristik Typicalnya

    ? Gain yang tinggi 90 dB 110 dB? Bandwidth yang lebar 4MHz? Impedansi input yang besar 2 10 M ? Impedansi output yang kecil 0 - 100? Stabil? Konsumsi daya yang rendah? Noise yang rendah

    Adapun jumlah pin (terminal) pada kemasaan OpAmp 741 sebanyak 8 kaki seperti gambar 2.berikut:

    Keterangan Terminal :

    1. Offset null 5. Offset Null2. Inverting 6. Output3. Non Inverting 7. +Vcc4. Vcc atau ground. 8. NC (No Connection)

    Gambar 1. Simbol Op-Amp

    7

    6

    2_

    IC 741

    1 8

    2 7

    3 6

    4 5 5

    Gambar 2. Bentuk Fisik Op-Amp

  • +Vcc dan Vcc merupakan supply dc atau supply energi terhadap komponen IC tersebut, danbesarnya +Vcc = +15V dan Vcc = -15V. (untuk linier opamp). Offset Null berfungsi untukmeminimalkan tegangan offset output dari suatu rangkaian. Inverting input adalah jika suatusinyal disupplykan ke terminal input ini akan menghasil kan output OpAmp yang berbedatanda dengan input, sedangkan Non-inverting input adalah jika suatu sinyal disupplykan keterminal input ini akan menghasilkan output opamp dengan tanda yang sama dengan input.

    Tabel 1. Absolute Maximum Ratings.

    Supply Voltage ? 22 VInternal Power Dissipation 500 mW

    Differential Input Voltage ? 30 VInput Voltage ? 15 V

    2. Electrical Characteristics dan Parameter operasi.Karakteristi elektrik Operasional Amplifier (Op-Amp) diberikan dalam kombinasi

    harga typikal, minimum atau maksimum ditunjukan dalam table 2.

    Tabel 2. Karakteristik elektrik Op-Amp 741. Vcc = ? 15 V, TA = 25?CKarakteristik Min Typ Max UnitVIO Input Offset voltage 1 6 mVIIO Input Offset current 20 200 nA

    IIB Input Bias current 80 500 nAVICR Common mode input voltage range ? 12 ? 13 VVOM Maximum peak output voltage swing ? 12 ? 14 VAD Large signal differential voltage ampl. 20.000 200.000rI Input resistansi 0,3 2 M?ro Output resistansi 75 ?CI Input Capasitansi 1.4 pF

    CMMR Common mode rejection ratio 70 90 dBICC Supply current 1.7 2.8 mAPD Total power dissipation. 50 85 mW

    Dan Parameter Operasi diberikan dalam harga typikal, ditunjukan dalam table 3.Tabel 3. Karakteristik Kerja Op-Amp 741. Vcc = ? 15 V, TA = 25?C

    Parameter Min Typ Max UnitSR Slew rate at unity gain 0,5 V/?sB1 Unity gain bandwidth 1 MHzTr Rise Time 0,3 ?s

  • 2.1. Resistansi Input dan Output.Kelebihan op-amp adalah memiliki resistansi input yang besar dan resistansi output

    yang kecil. Dalam rangkaian open loop memiliki resistansi input typical sebesar 2 M?, tetapidalam rangkaian close loop kemungkinan nilai resistansi mengecil sekitar 0,3 M? atau300K?. Untuk resistansi output tertera dalam table karakteristik elektrik sebesar 75 ? tidakada maximum atau minimum, dalam rangkaian close loop kemungkinan nilai resistansi outputakan berkurang. Gambar 3. ilustrasi resistansi input dan output.

    2.2. Differensial voltage gain ( Ad )adalah gain bila perbedaan sinyal tegangan input disupplaykan pada kedua terminal input.

    2.3. Common mode voltage gain ( Ac )Adalah gain bila suatu sinyal input yang sama disupplaykan pada kedua terminal inputopamp.

    2.4.Arus Bias Inpu (Input Bias Current).Secara teoritis resistansi input op-amp tak terhingga, artinya tidak akan ada arus

    yang lewat, tetapi kenyataannya ada arus bias input yang mengalir pada kedua input op-amp dalam orde nano-ampere sampai dengan mikro-ampere. Arus ini adalah arus biasmundur transistor. Harga rata-rata kedua arus itu dinamakam arus bias input (IIB) dalamtable karakteristik besarnya berkisar 80 500 nA.Arus bias input dirumuskan sebagai:I bias = (IB+ + IB- ) / 2.

    )1(.........2

    III2

    III

    II2

    III

    IOIBIB

    IOIBIB

    IBIBIBIB

    IB

    ?????????????

    2.5. Arus offset input (Input Offset Current).Kedua arus input bias ini seharusnya sama besar, sehingga tegangan output akan nol, tetapikenyataannya tidak bisa. Arus offset input merupakan perbedaan arus bias input dari keduaterminal input. dalam table karakteristik besarnya berkisar 20 200 nAI os = IB+ - IB-

    Gambar 3. Input Output Resistansi

    _

    RORI

  • 2.6. Tegangan offset input, Vio( Input offset voltage)Bila V1 dan V2 berada pada tegangan yang sama, tegangan output idealnya harus nol,

    karena Vo = Ad ( V2 V1). Tetapi pada prakteknya akan ada tegangan pada output.Tegangan offset input didefinisikan sebagai perbedaan tegangan yang harus disupplaykanpada kedua terminal input agar tegangan output sama dengan nol. ketidak seimbanganrangkaian input dalam op-amp mengakibatkan munculnya tegangan output. Denganmemberikan tegangan offset pada input (VIO), tegangan keluaran dapat di nolkan kembali.

    RgRfRgV(offset)V IOO ??

    2.7. Common Mode Rejection Ratio.Kemampuan op-amp untuk memperkuat tegangan differensial dan menolak tegangan

    yang tidak diharapkan disebut common mode rejection ratio (CMRR). Dari besaran AD danAC dapat dihitung besaran dari CMRR seperti yang ditunjukan pada rumus 4. tambah tingginilai CMRR maka akan lebih baik penolakannya.

    )4........(AAlog20(dB)CMRR

    VVoA

    VVoA

    C

    D

    CC

    DD ???

    2.8. Slew Rate, SR.Rangkaian close loop apabila diberi tegangan pulsa pada inputnya maka output

    rangkaian kemungkinan tidak berbentuk pulsa seperti pada input tetapi memiliki sudutkemiringan yang besarnya dalam parameter disebut slew rate (SR) contoh ilustrasi diperlihatkan pada gambar 2.4. besarnya nilai dari SR adalah perbandingan perubahan output(Vo) dengan perubahan waktu (t). jadi Slew rate merupakan ukuran waktu yang dibutuhkanuntuk mensaklarkan output dari minimum tegangan negatip ke maximum tegangan positip.

    ) sV/( t

    VoSR ?2.9. Full power bandwidth ( f FPBW )

    f FPBW merupakan frekwensi terbesar dari tegangan sinus penuh yang dapat dioutputkan opamp tanpa terjadinya efek slew rate.Jika output,Vo = Vom sin (2 ft), maka gradinnya: dVo/ dt = 2 f Vom cos (2 ft).

    Gradien akan max bila cos (2 ft) = 1. Maka dVo/ dt = 2 f Vom, dimana f adalah fFPBW. Jadi SR = 2 f FPBW Vom. Dan f FPBW = SR / (2 Vom).

    Gambar 2.4. Slew Rate, Perubahan Input menjadi Output

    VIN

    T(?s)?t

    ?VO

    VO

    T(?s)

  • 2.10. Gain-Bandwidth.Penguatan tegangan akan berkurang apabila frekuensi bertambah besar dikarenakan

    adanya rangkaian kompensasi internal didalam op-amp. Gambar 2.3. menunjukan plot gainfungsi frekuensi dalam skala logaritma untuk typical op-amp, dari frekuensi rendah gain akanmulai turun dikarenakan efek capacitif dari Opamp. penguatan adalah Penguatan tegangandifferensial (AD) umumnya 106 dB pada frek nol, lalu turun setelah kira kira 7 Hz, danapabila frekuensi diperbesar mengakibatkan penguatan berkurang sampai 2.3. (unit),frekuensi pada gain 1 disebut unity gain frekuensi (f1) dan lebar band pada frekuensi inidisebut unity gain bandwidth ( B1).

    3.Rangkaian linear opampPenguat Inverting.Rangkaian Op-Amp dengan penguatan yang konstan dimana sinyal input diberikan ke inputinverting (-) dan input non inverting (+) dihubungkan ke ground disebut inverting amplifier,ditunjukan pada gambar dibawah

    Karena impedansi input opamp sangatBesar sekali, maka I1 = IfI1 = (Vi V-) / R1 danIf = (V- - Vo) / Rf(Vi V-) / R1 = (V- - Vo) / Rf

    Sedangakan Vo = A (V+ - V-)Vo = A (0 - V-)V- = - Vo / A dan karena A sangat besar sekali,makaV- = -Vo / V- = 0

    (Vi 0) / R1 = ( 0 Vo) / Rf Vi / R1 = - Vo / Rf, maka Vo/Vi = - Rf / R1.

    0 fc f1B1

    AD

    0,707 AD

    Gambar 2.3. Gain Versus Frekuensi

    f1 = B1

    f1 = AD fc ..( 5 )

  • Jadi tegangan output merupakan hasil kali tegangan input dengan penguatan yang konstan.Pengaturan input resistor (R1) dan feedback resistor (Rf), tegangan keluaran (Vo) merupakankebalikan (inverted atau tanda negatif) dari tegangan input.

    Penguat Non-inverting.rangkaian Non-Inverting amplifier adalah sinyal input diberikan ke non-input inverting (+)dan input inverting (-) dihubungkan ke grounded seperti gambar dibawah:

    Karena input impedansi opamp sangat besar sekali, maka I1 = If ,dimana If = (Vo - V- ) / Rf dan I1 = V-/R1. Sedang Vo = A (V+ - V-)

    Vo/A = (V+ - V-)Vo/ = V+ - V-

    0 = V+ - V-

    V+ = V-

    Vi = V-

    Jadi (Vo Vi) / Rf = Vi /R1Vo/Rf Vi/Rf = Vi/R1Vo/Rf = Vi/Rf + Vi/R1Vo = Vi ( Rf/Rf + Rf/R1 )Vo/Vi = 1 + Rf/R1.

    Voltage Follower (Buffer).Rangkaian gambar dibawah adalah rangkaian voltage follower menyediakan

    penguatan (Av)=1. tidak ada perubahan bentuk sinyal.

    Dari persamaan diatas. bilamana R1=~ dan Rf=0 maka persamaan voltage followeradalah sebagai berikut:

    Av = 1 Vo = Vi

    Penguat Jumlah:a.Inverting:

  • Iin = If dimana If = -Vo/Rf dan Iin = I1 + I 2 + I 3= V1/R1 + V2/R2 + V3 /R3

    -Vo/Rf = V1/R1 + V2/R2 + V3 /R3Vo = -Rf (V1/R1 + V2/R2 + V3 /R3 )

    Jika R1 = R2 = R3 = R, maka Vo = -Rf/R ( V1+ V2 + V3 )Dan jika Rf = R, maka Vo = - (V1 + V2 + V3 )

    b.Non-inverting:

    Vo = [(Rf +Rg)/ Rg ][(R1 V2 ) / (R1 + R2 ) + (R2 V1 ) / (R1 + R2 )]Jika R1 = R2 = Rf = Rg = R, maka Vo = V1 + V2

    Penguat Beda ( Differensial Amplifier):

    Vo = [R2 / ( R1 + R 2) (R 3 + R 4)/ R 3 ] V 1 - (R4 / R 3) V2Jika R1= R 3 = R dan R 2 = R 4 = AR,maka Vo = [AR/(R + AR) (R + AR)/R ] V 1 (AR/R) V2

    = A (V 1 V2 )Jika R1 = R 2 = R 3 = R 4 maka Vo = V 1 - V2

    Integrator dan Differensiator

    Rangkaian integrator dan differensiator termasuk rangkain pengolahan sinyal dimanarangkaian mampu merubah bentuk tegangan input, menjadi bentuk lain pada tegangan output.Rangkaian dasar dari integrator dan diferensiator adalah rangkaian RC. Ditunjukan padagambar berikut.

    Gambar Integrator pasif

    Vin Vout

  • Integrator:

    I1 = Ic dimana I1 = Vi /R1 dan Ic = C d (-Vo)/dtMaka: Vi/ R1 = - C (d Vo / dt)

    dVo = -[Vi / (R1 C)] dt dVo = -[Vi / (R1 C)] dtVo = -[Vi / (R1 C)] dt

    Vo = - [Vi / (R1 C)] dtVo = -[ 1 / (R1 C)] Vi dt

    Untuk sinyal input DC:

    Untuk input Gel sinus:Vi = A sin wt Vo = (- 1/RC) A sin wt dt

    = -A/(WRC) ( - cos wt)= A/(WRC) cos wt

    = A/(WRC) sin ( wt + 90 ).

    Vo/Vi = 1/WRC

    Differensiator:Ic = I dimana Ic = C dVi/ dt

    I = -Vo/RCdVi/dt = -Vo/RVo = - RC dVi/dt

    Untuk sinyal input DC:

    Gambar Differensiator pasif

    Vin Vout

    -

    +

    Rf

    Vo

    Vi

    I

    Ic

    C

  • Untuk input gel sinus:Vi = Amaka Vo = -RC d( A sin w

    Instrument Amplifier

    Input stage high input impedanc

    . buffers no common mode ga can have differentialGain stage differential gain, low

    Overall amplifieramplifies only the differentihigh common mode rejection rhigh input impedance suitabl

    1.4.Feedback OpAmp.

    1.4.1.Feedback pada Non-i

    RgIg

    V

    ViVo = A (V+ V-) dan Ve = VV- = tegangan feedback dari

    = A sin wt,n wt )/ dt = - WRCA cos wt; dan Vo/Vi = WR

    danceers gain stage gain

    ntial gain

    n, low input impedance

    ntial componenttion ratiotable for biopotential electrodes with high output

    n-inverting amplifier:

    -

    +

    Rf

    Vo

    If

    Ve

    V-

    = Vi V- dimana V- = [Rg /(Rg + Rf)] Voari output.

    WRC

    h output impedance

  • AB

    Vo +

    -

    Vi

    Vf= Bvo

    Ve=Vi-Vf

    Vo

    Vf = Vo dan Vf = V- dimana V- = [Rg /(Rg + Rf)] Vo

    Jadi Vo = [Rg /(Rg + Rf)] Vo, dengan demikian = Rg /(Rg + Rf).

    Dari blok feedback umum adalah: Vo = A (Vi Vf)Vo = A (Vi Vo) Vo = AVi A VoVo + A Vo = AVi Vo (1 + A ) = AVi

    Vo/Vi = A/ (1 + A ) = (1/ ) / [1 + 1/(A )] = [(Rf +Rg)/Rg] / [ 1+ (Rf+Rg)/(ARg)].

    Rin = (1+ A) rid A rid; dimana rid = tahanan input opamp

    Rin = tahanan input penguat.Ro = ro /(1+ A) ro /( A). dimana ro = tahanan output opamp

    dan Ro = tahanan output penguat.1.4.2.Feedback pada inverting amplifier:

    -

    +

    Rf

    R1

    VoVi

    If

    I1V -

    Vi /R1 V- /R1 = V- /Rf Vo/Rf dan Vo = A (V+ V-) = A (0 V-) V- = -Vo/A.Vi/R1 + Vo/R1 = -Vo/ARf Vo/Rf.Vo/Vi = (-Rf/R1) / [1 + (R1+Rf)/(AR1)]Dan feedbacknya:

    -

    +

    Rf

    R1

    VoV -

    V- =[ R1/(R1+Rf)] Vo; dimana Vf = Vo dan V- =Vf, maka = R1/(R1+Rf).Jadi Vo/Vi =(-RF/R1) / [1+(1/A )].Sedangakan blok positip feedback adalah:

  • -A

    B

    Vo +

    -

    Vi

    Vf= Bvo

    Ve=Vi+Vf

    Vo

    Vo = -Ave = -A (Vi + Vf) = -A (Vi + Vo) = -Avi AVoVo + AVo = -AVi Vo (1+ A) = -AVi Vo/Vi = -A/(1+ A) = (-1/ ) / ( 1+ 1/ A)Vo/Vi = [-(Rf+R1)/R1] / (1+1/ A).Karena Vo/Vi dari inverting amplifier berbeda dengan Vo/Vi dari blok positif feedback, untukmenyamakan Vo/Vi dari inverting amplifier maka Vo/Vi dari blok positif feedback harusdikalikan dengan factor [Rf/(R1+Rf)] , yaitu:Vo/Vi = [Rf/(R1+Rf)] [-(Rf+R1)/R1] / (1+1/ A) = (-RF/R1) / [1+(1/A )].Jadi blok rangkaian feedback penguat inverting adalah:

    -A

    B

    Vo +

    -

    Vf= Bvo

    Ve=Vi+Vf

    Vo

    Rf/(R1+Rf)Vi

    Rin = R1 + Rf/(1+A) R1.Ro = ro/(1+A ) ro/A . Dimana = R1/(R1+Rf).

    1.5.Arus offset input.Untuk mengurangi arus bias, resistor kompensasi (pengganti) Rc dihubungkan seri

    dengan non-inverting input. Pemilihan harga Rc yang tepat akan meminimalkan teganganoffset output dikarenakan arus bias. Gambar dibawah memperlihatkan arus bias IB- danIB+ mengalir kedalam inverting dan non-inverting input opamp saat sinyal input digroundkan. Arus bias tersebut bisa mengalir kedalam atau keluar terminal input tergantung padajenis rangkaian. Dengan menganggap arah arus seperti tertera pada gambar, dan resistorkompensasi Rc dihubungkan seri dengan non-inverting input.

    \

    -

    +

    Rf

    R1

    Vo

    RcIb

    Ib

  • Rangkaian penggantinya

    _

    +

    _

    Tegangan offset output dikarenakan masing-masing sumber input adalah:Vo1 = -Ib- R1 (Rf/R1 ) = - Ib- RfVo2 = Ib+ Rc ( Rf + R1) / R1Total offset output adalah Vos (Ib) = Vo1 + Vo2 = Ib+ Rc ( Rf + R1) / R1 - Ib- RfUntuk meminimalkan besaran Vos(Ib) dengan mengassumsikan bahwa arus biasnya samayaitu Ib+ = Ib- = Ibb.Jadi Vos(Ib) = Ibb [Rc ( Rf + R1)/ R1 Rf ].Untuk menjadikan Vos(Ib) = 0, maka [Rc ( Rf + R1)/ R1 Rf ] harus sama dengan nol, atau[Rc ( Rf + R1)/ R1 Rf ] = 0 Rc ( Rf + R1)/ R1 = Rf Rc =( Rf R1)/( Rf +R1 ), yangmerupakan Rc = R1 // Rf.Jadi tegangan offset output dikarenakan arus bias input dapat diminimalkan denganmenghubungkan resistor kompensasi Rc dengan harga Rc = R1 // Rf yang seri dengan non-inverting input. Metode kompensasi tersebut berlaku baik untuk konfigurasi penguat invertingmaupun penguat non-inverting. Harga Vos(Ib) dengan memakai Rc = R1 // Rfadalah Vos(Ib) = |Ib+ - Ib- | Rf, dimana |Ib+ - Ib- | disebut arus offset input.

    1.6.Slew Rate:Slew rate merupakan rating kemungkinan maximum dimana tegangan output penguat

    dapat berubah dalam Volt per second. Rating perubahan dari bentuk gelombang ramp adalahperubahan pada tegangan dibagi dengan lamanya waktu selama perubahan terjadi. Jadi ratingperubahan = ( V2 - V1 ) / ( T 2 T 1) = V / T Volt per second.Karena harga yang dinyatakan slew rate penguat adalah rating maximum dimana output dapatberubah, penguat tidak bisa dioperasikan dengan segala bentuk gelombang input, karenaoutput akan melebihi rating perubahannya.

    Contoh: Jika slew rate = 106 V/s, tidak bisa mengoperasikan penguat yang mempunyaigain = 1 dengan sinyal input berubah dari -5V ke +5V dalam 0,1 s, karena akanmenghasilkan output dengan rating perubahan 108 V/s. Dalam hal ini rating perubahan output

    -

    +

    Rf

    R1

    Vo

    RcIb Rc

    Ib R1

  • melebihi slew ratenya. Sama halnya tidak bisa mengoperasikan penguat yang mempunyaigain = 10, dengan input berubah dari 0V ke 1V dalam 1 s, karena akan menghasilkan output

    dengan rating perubahan 107 V/s. Dalam hal ini rating perubahan output melebihi slewratenya.

    Contoh lain: Pada rangkaian dibawah dengan input gelombang ramp seperti terteradalam gambar, tentukan maximum gain tanpa melebihi slew rate, jika opamp mempunyaislew rate = 0,5V/ s.

    Jawab: Rating perubahan input = V/T = ( V2 - V1 ) / ( T 2 T 1)= 0,6 ( -0,2)/(40-20) s= 4 x 104 V/s

    slew rate = 0,5V/ s = 5 x 105 V/s.

    Jadi max gain = (5 x 105 ) /(4 x 104) = 12,5.Untuk gelombang sinus atau gelombang complex tidak boleh menggunakan amplitudo

    yang besar atau frekwensi yang besar, karena akan menghasilkan output yang melebihi slewratenya, dan jika melebihi slew ratenya maka akan terjadi distorsi pada gelombang output.Jika outputnya gelombang sinus Vo(t) = K sin t, dengan menggunakan kalkulus

    (differensialkan terhadap t), rating perubahan maximum sinyal output dapat dihasilkan, yaitu:Rating perubahan max=dVo/dt=d(Ksin t)/dt= K cos t.

    Dan harga maximum = K , dimana K = amplitudo gel sinus output

    = frekwensi angular

    Jadi rating perubahan berbanding lurus dengan amplitudo dan frekwensi sinyal. Supayaoutput tidak terjadi distorsi harus memenuhi syarat bahwa:K Slew rate atau K(2 f) Slew rate.

    Dan harga f maximum, f max = Slew rate/(2 K) Hz atau max = (Slew rate /K) rad/s.

    -

    +

    Rf

    R1

    VoVi

    If

    I1 0 ,6

    V i(V )

    -0 ,2

    2040 t(us)

  • 1.7 Rangkaian Non-Linear OpAmp1.7.1.Comparator:

    Comparator merupakan komponen yang menghasilkan output dalam keadaan tinggi ataukeadaan rendah, dimana untuk keadaan tinggi adalah jika tegangan pada non-inverting inputlebih besar dari tegangan pada inverting input, sedangkan keadaan rendah adalah jikategangan pada inverting input lebih besar dari tegangan pada non- inverting input. Batasanperubahan keadaannya biasa disebut tripping point ( threshold voltage atau referensi ).Besaran +Vcc dan Vcc yang diberikan sesuai dengan besarnya amplitudo output yangdiinginkan.

    Vo+sat = +Vcc dan Vo-sat = -Vcc.

    1.7.2.Schmitt trigger:

    Schmitt trigger menghasilkan output segi empat, dimana sinyal input dianggap cukupbesar untuk melewati kedua titik perpindahan. Saat tegangan input melewati VUT pada ayunanatas dari siklus positip, tegangan output menyaklarkan ke Vo-sat. Pada siklus berikutnya,tegangan input menjadi lebih negatip dari VUT, output akan menyaklarkan kembali ke Vo+sat.Output segi-empat yang dihasilkan bersesuaian dengan bentuk sinyal input. Selama bentukgelombang input periodic dan mempunyai amplitude yang cukup besar untuk melewati titiktriping, akan dihasilkan output segi-empat dari Schmitt trigger yang frekwensinya samadengan frekwensi sinyal input.

    Inverting Schmitt trigger:

    VUT = [R2/(R1+R2)] Vo+sat

    VLT = [R2/(R1+R2)] Vo-sat

    V-

    V+ +Vcc

    -Vcc

    Vo

    -Vosat

    +Vosat

    V i

    Vo

  • VUT = [R2/(R1+R2)] Vo+sat + [R1/(R1+R2)] Vref

    VLT = [R2/(R1+R2)] Vo-sat + [R1/(R1+R2)] Vref

    Non-inverting Schmitt trigger:

    VUT = (R1/R2) Vo+sat

    VLT = (R1/R2) Vo-sat

    VUT = (R1/R2) Vo+sat + [(R1+R2)/R2] Vref

    VLT = (R1/R2) Vo-sat + [(R1+R2)/R2] Vref

    1.7.3.Perubah gelombang segi empat ke segi tiga:

    Gelombang segi empat merupakan input ke integrator. Karena tegangan input hargarata-rata tegangannya sama dengan nol, maka harga rata-rata tegangan output sama dengan

  • nol. Gelombang ramp menurun selama siklus positip tegangan input, dan gel ramp menaikselama siklus negatip. Karena itu output merupakan gelombang segi tiga dengan frekwensisama seperti frekwensi input. Dengan analisa perubahan gelombang ramp, maka teganganoutput diberikan oleh:

    Vout = Vin/(4fRC). Dimana Vout dan Vin adalah harga dari puncak ke puncak.

    1.7.4.Perubah gelombang Segi-tiga ke Pulsa:

    Gambar rangkaian dibawah dapat merubah input gelombang segitiga ke output segiempat. Dengan variasi harga R2, dapat merubah lebar pulsa output yang sebanding denganvariasi siklus kerja. Bila W mewakili lebar pulsa dan T mewakili perioda, maka siklus kerja :D = [W/T] x 100%.

    Pada dasarnya rangkaian ini merupakan rangkaian limit detector yang menyaklarkan keadaanoutput saat tegangan input melewati level tertentu. Comparator mempunyai tegangan ref padaterminal inverting input yang bisa diatur sebesar Vref = R2/(R1+R2)] Vcc. Vref bisamemindahkan titik triping dari nol ke level positip. Saat tegangan input segi tiga melebihitegangan referensi Vref, outputnya akan tinggi. Karena Vref bisa diatur, maka dapatmengatur lebar pulsa output yang sebanding dengan perubahan siklus kerja. Dan siklus kerjadapat diatur dari 0 hingga 50%.

    1.7.5.Relaksasi Oscilator:

    Pada rangkaian dibawah dapat membangkitkan output gelombang segi-empat. Bilaoutput = Vo+sat, capasitor akan mengisi muatan menuju Vo+sat, tetapi tegangan padacapacitor tidak akan mencapai Vo+sat, karena tegangannya menyentuh VUT. Saat tegangancapacitor menyentuh VUT, tegangan output menyaklarkan ke Vo-sat, dan capacitor akanmengosongkan muatannya menuju Vo-sat. Saat tegangan capacitor menyentuh VLT, teganganoutput akan menyaklarkan kembali ke Vo+sat. Siklus akan berulang-ulang.

    Relaksasi oscilator didefinisikan sebagai rangkaian yang dapat membangkitkan outputyang frekwensinya tergantung pada pengisian dan pengosongan capacitor. Jika konstantawaktu RC diperbesar, maka makin lama waktu yang dibutuhkan teg capacitor untuk mencapaititik triping. Dengan variasi harga R, maka frekwensi output dapat divariasikan.

  • Saat perpindahan dari Vo-sat ke Vo+sat, capacitor mengosongkan muatan ke[- Vo-sat]. Jaditegangan pada terminal inverting input adalah {[- Vo- sat] + Vo+sat}.Dengan demikian persamaannya adalah:

    Vo+sat = Vo+sat (Vo+sat - Vo-sat) e T1/RC

    Vo+sat (1 - ) = (Vo+sat - Vo-sat) e T1/RCT1 = RC ln {[(Vo+sat - Vo-sat)] / [Vo- sat (1 )]}Sama halnya untuk T2 adalah:T2 = RC ln {[(Vo-sat - Vo+sat)] / [Vo+ sat (1 )]}Jika |Vo+sat| = |Vo-sat|, maka T1 = T2 = RC ln [(1+ )/(1- )].Maka perioda T = T1 + T2 = 2RC ln [(1+ )/(1- )].Dimana =