OSILATOR

2.1 Dasar teori

Osilator adalah rangkaian yang menghasilkan bentuk gelombang periodik yang spesifik, misalnya gelombang kotak, segitiga, gigi gergaji, atau sinusoida.

Ada dua kelas utama dari osilator yaitu relaxation dan sinusoidal. Relaxation Oscillator membangkitkan gelombang segitiga, gigi gergaji dan bentuk gelombang nonsinusoida lain. Sinusoidal Oscillator terdiri dari penguat dan komponen luar yang digunakan untuk membangkitkan osilasi (bentuk gelombang sinusoida). Berdasarkan pembangkitannya, osilator dibedakan menjadi dua:

Self sustaining/free running oscillator Nonself sustaining/triggered oscillator

Untuk "free running oscillator" terdapat empat kebutuhan agar osilator umpan balik bekerja:

Amplification (penguatan) Umpan balik positif Pembentuk frekuensi Power supply

Seluruh osilator umpan balik memerlukan beberapa devais atau mekanisme yang menyediakan penguatan (gain) yang dikombinasikan dengan sebuah susunan umpan balik. Gambar 1. menunjukkan diagram rangkaian osilator secara umum.

Gambar 1. Diagram osilator umpan balik secara umum

Sebuah penguat (amplifier) yang mempunyai penguatan tegangan   yang output dan inputnya dihubungkan melalui rangkaian umpan balik. Ini mengembalikan sebuah fraksi,  dari tegangan output ke input penguat. Catatlah bahwa gain dari penguat dan faktor umpan balik tergantung frekuensi. Secara umum, baik penguat maupun rangkaian umpan balik akan mengubah besar dan fasa dari sinyal.Misal sebuah sinyal fluktuasi:

maka output dari penguat

yang akan menghasilkan sinyal input baru ("echoed")

yang kembali ke input penguat. Ini akan menjadi input baru dimana input baru ini akan dikuatkan dan akan menghasilkan echo baru pada input dan seterusnya. Setelah beberapa kali mengelilingi loop, amplitudo dari echo terbaru akan menjadi:

Dengan melihat persamaan diatas, maka jika:

Echo akan berangsur-angsur menghilang. Namun jika kita mengatur :

Ukuran echo cenderung bertambah dengan waktu, atau paling tidak akan tetap konstan jika kita mengatur

sebagai hasilnya kita menemukan bahwa sebuah sinyal inisial menghasilakan sebuah sinyal yang berulang terus-menerus yang amplitudonya tidak hilang:

memberikan bahwa:

dua persamaan terakhir disebut juga "Kriteria Barkhausen" . Beberapa sistem yang memenuhi kriteria ini dapat berosilasi pada frekuensi dimana kedua persamaan diatas dapat terpenuhi. 

- Oscillator Pergeseran Fasa

Gambar 2. Osilator Pergeseran Fasa

Pada osilator ini, penguat mempunyai pergeseran fasa 180o. Output penguat diberikan kembali ke jaringan feedback (jaringan mendahului kaskade). Jaringan mendahului mempunyai pergeseran 0o-90o, sehingga total pergeseran dari tiga jaringan adalah 180o.

- Osilator Jembatan Wien 

Osilator jembatan Wien adalah salah satu jenis osilator yang paling sederhana dan digunakan secara luas dalam rangkaian untuk aplikasi audio. Osilator ini menggunakan jaringan lead-lag sebagai rangkaian umpan baliknya.

2.2 Percobaan Osilator

Percobaan bab II terdiri dari dua percobaan yaitu osilator pergeseran fasa dan osilator jembatan Wien. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menggambarkan tegangan output osilator pada oscilloscope dan mengukur frekuensi osilasi sebagai fungsi dengan harga kapasitor. 

2.2.1 Percobaan osilator Pergeseran Fasa

Rangkaian disusun seperti Gambar 3. dengan memasang nilai C = 10 nF.

Gambar 3. Rangkaian osilator Pergeseran Fasa

Sambungkan channel 1 untuk penguatan input dan channel 2 untuk penguatan output pada oscilloscope.

Atur harga variabel resistor 1 M? sehingga sinyal output yang ditampilkan tidak mengalami distorsi seperti ditunjukkan dalam Gambar 4.

Gambar 4. Output rangkaian osilator Pergeseran Fasa

Kita dapat mengukur periode osilasi sebagai fungsi harga kapasitansi.

2.2.2 Percobaan osilator Jembatan Wien

Rangkaian disusun seperti ditunjukkan dalam Gambar 5 dengan memasang nilai R = 3.3 k? dan C = 10 nF.

Gambar 5. Rangkaian osilator jembatan Wien

Sambungkan channel 1 untuk input dan channel 2 untuk penguatan output pada oscilloscope. Atur harga potensiometer sehingga tidak terjadi distorsi dalam tampilan oscilloscope seperti

ditunjukkan dalam Gambar 6.

Gambar 6. Output rangkaian osilator jembatan Wien

Kita dapat mengukur periode osilasi dengan menggunakan oscilloscope.

Filter Aktif

3.1 Dasar Teori

      Dikatakan filter aktif karena selain menggunakan beberapa resistor dan kapasitor juga menggunakan beberapa komponen aktif seperti OpAmp, dengan penguatan yang bisa diatur sesuai dengan yang kita inginkan. Besarnya nilai tanggapan biasa dinyatakan dalam volt ataupun dalan dB dengan bentuk respon yang berbeda pada setiap jenis filter. Besar nilai respon dapat diperoleh dari perhitungan fungsi alih:

   dengan   Hs = Fungsi alih   Vout = tegang keluran   Vin = tegangan masukan      Setiap filter mempunyai frekuensi cutoff yaitu frequensi di 0,707 atau -3dB.

Ada 4 jenis filter yang biasa digunakan1. Low Pass

Adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam frekuensi tinggi, dengan bentuk respon seperti tampak pada gambar

Gb. Respon Low Pass Filter2. High Pass

Filter yang melewatkan frekuensi tinggi dan meredam frekuensi rendah

Gb. Respon High Pass Filter3. Band Pass

Filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu). dengan   Q  = faktor mutu   fo = frekuensi cutoff   B  = lebar pita frekuensi

Gb. Respon Band Pass Filter4. Band Reject

Filter yang menolah suatu range frekuensi. Sama seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan faktor mutu.

Gb. Respon Band Reject Filter

3.2 Percobaan bab 3 Filter aktif

Dalam praktikum ini bertujuan:- Mengetahui macam-macam filter aktif beserta masing-masing karakteristiknya- Mengetahui fungsi alih setiap jenis filter- Mengetahui respon masing-masing filter.

Dalam percobaan bab ini, diambil 2 contoh filter yaitu lowpass dan highpass filter.1. Lowpass Filter

Gambar rangkaian filter lowpass orde1

 Dari rangkaian diatas:

Channel1 osiloskop adalah input filter(Vin) yang berupa tegangan sinus dari function generator Channel2 osiloskop adalah output filter(Vout) Tegangan yang terukur adalah tegangan peak to peak(VPP)

Gambar. Tegangan masukan dan keluaran rangkaian pada frekuensi 10 KHz

Dengan range frekuensi yang telah ditentukan maka akan didapatkan grafik respon filter seperti pada gambar

Gb. Grafik dari data yang diperoleh dari rangkaian percobaan

Dengan mengetahui besarnya penguatan filter, maka akan diketahui nilai frequensi cutoff filter. Karena rangkaian diatas mempunyai penguatan 2 maka frekuensi cut off filter ada di 1,414 V.

Grafik di atas dapat juga dinyatakan dalam dB dengan mengubahnya terlebih dahulu.

2. Highpass Filter

Gambar rangkaian filter lowpass orde1

Langkah-langkah yang dilakukan sama dengan yang dilakukan pada lowpass filter.

Gambar. Tegangan masukan dan keluaran rangkaian pada frekuensi 10 KHz

Grafik yang dihasilkan adalah seperti berikut:

Gb. Grafik dari data yang diperoleh dari rangkaian percobaan