FIG 13.40

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. Problem

7. Pilihan Ganda

8. Percobaan

9. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

Integrated Circuits (ICs) adalah komponen elektronik yang menggabungkan sejumlah besar elemen elektronik, seperti transistor, resistor, dan kapasitor, dalam satu chip kecil untuk menjalankan fungsi tertentu. Berdasarkan fungsinya, IC dapat dibagi menjadi dua kategori utama: Linear ICs dan Digital ICs.

Linear ICs berfungsi dalam rangkaian analog yang menghasilkan sinyal kontinu dan linier. Contoh dari linear ICs adalah Operational Amplifiers (Op-Amps), Voltage Regulators, Oscillators, dan Voltage Comparators. Sinyal yang dihasilkan atau diproses oleh Linear IC bersifat kontinu dan tidak terputus.

Digital ICs berfungsi dalam rangkaian digital yang beroperasi dengan sinyal biner (0 dan 1). Digital ICs digunakan untuk mengatur logika, menghitung, dan mengolah sinyal yang berupa data dalam bentuk diskrit. Contoh dari Digital ICs adalah Logic Gates (AND, OR, NOT), Flip-Flops, Counters, dan Microcontrollers.

Perkembangan IC, baik linear maupun digital, memungkinkan pembuatan perangkat elektronik dengan fungsi yang semakin kompleks, namun tetap efisien dan ringkas. Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari dan mengimplementasikan aplikasi dari Linear-Digital ICs dalam berbagai rangkaian dan sistem.

2. Tujuan[Kembali]

1.

1. Mempelajari prinsip kerja Linear dan Digital ICs, serta perbedaan karakteristik keduanya.
2. Mengidentifikasi aplikasi dari Linear ICs, seperti Op-Amp dalam penguatan sinyal analog, dan Digital ICs dalam sistem logika.
3. Membuat rangkaian sederhana menggunakan Linear ICs dan Digital ICs untuk memahami aplikasinya dalam dunia elektronika.
4. Melakukan pengukuran dan pengamatan pada sinyal output dari rangkaian yang menggunakan Linear dan Digital ICs untuk menguji kinerja dan fungsinya.
5. Mengembangkan pemahaman tentang interaksi antara Linear dan Digital ICs dalam sistem elektronika yang kompleks.

 

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Alat:

1. Oscilloscope 

Oscilloscope digunakan untuk menampilkan dan menganalisis bentuk gelombang sinyal listrik secara visual, sehingga memudahkan pengamatan perubahan tegangan terhadap waktu dalam suatu rangkaian elektronik.

2. Function Generator

Function generator digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik dengan bentuk gelombang tertentu (seperti sinus, segitiga, atau persegi) dan frekuensi yang dapat diatur, yang digunakan sebagai sumber masukan dalam pengujian dan analisis rangkaian elektronik.

3. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur berbagai besaran listrik seperti tegangan, arus, dan resistansi dalam rangkaian elektronik, serta membantu mendeteksi gangguan atau kesalahan komponen.

Bahan:

1. IC Op-Amp 741

Op-Amp di Proteus

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.

2. Resistor

Resistor di proteus

 

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Hambatan yang diberikan oleh resistor dinyatakan dalam satuan ohm (Ω).

3. Ground

ground adalah titik referensi tegangan yang dianggap memiliki potensial nol volt. Ground berfungsi sebagai jalur kembali arus listrik dan sebagai acuan untuk semua tegangan lain dalam sistem. Ground sangat penting untuk memastikan kestabilan kerja rangkaian, mencegah gangguan sinyal (noise), serta melindungi komponen dari kerusakan akibat lonjakan tegangan.

4. Dasar Teori[Kembali]

Operasi Komparator

Komparator adalah suatu rangkaian elektronik yang berfungsi untuk membandingkan dua tegangan dan menghasilkan output logika berdasarkan hasil perbandingan tersebut. Rangkaian ini umumnya menggunakan op-amp (operational amplifier) yang dikonfigurasi secara terbuka (open-loop). Pada dasarnya, jika tegangan pada terminal non-inverting (+) lebih besar daripada tegangan pada terminal inverting (−), maka output komparator akan berada pada kondisi tegangan positif maksimum (Vsat). Sebaliknya, jika tegangan pada terminal non-inverting (+) lebih kecil daripada terminal inverting (−), maka output akan berada pada tegangan minimum, yaitu mendekati nol atau tegangan negatif maksimum, tergantung pada konfigurasi catu dayanya.

Dalam praktiknya, komparator dapat digunakan untuk mendeteksi level tegangan tertentu atau sebagai pemicu pada sistem digital. Sebagai contoh, ketika sinyal sinusoidal diberikan pada terminal non-inverting dari op-amp 741 dan terminal inverting dihubungkan ke ground, maka output akan beralih antara tegangan jenuh positif (+5V) dan nol volt (0V) sesuai dengan naik-turunnya tegangan input terhadap nol. Fenomena ini ditampilkan pada gambar 13.35 sebagai skematik dasar, dan hasil keluaran dari komparator tersebut divisualisasikan melalui simulasi pada gambar 13.36, yang menunjukkan transisi tajam pada titik nol crossing dari sinyal input sinusoidal.

IC 555 Sebagai Osilator (Mode Astable)

Dalam mode astable, IC 555 berfungsi sebagai osilator yang menghasilkan gelombang pulsa secara berulang tanpa memerlukan sinyal pemicu eksternal. Output dari rangkaian akan terus berosilasi antara level logika tinggi (HIGH) dan rendah (LOW) karena proses pengisian dan pengosongan kapasitor yang berlangsung terus-menerus.

Cara Kerja:

>Saat rangkaian mulai bekerja, kapasitor C mulai terisi melalui dua resistor R1dan R2.

>Ketika tegangan pada kapasitor mencapai 2/3 Vcc, komparator internal IC 555 mengubah output menjadi LOW dan transistor internal mulai membuang muatan kapasitor.

>Saat kapasitor turun hingga 1/3 Vcc , output kembali menjadi HIGH dan siklus berulang.

hasil simulasi dari output gelombang yang dihasilkan, baik dari sisi output maupun kapasitor, ditampilkan dalam gambar 13.38. Di situ terlihat bahwa output berosilasi antara 0 V dan +5 V, dengan pola yang konsisten sesuai dengan waktu pengisian dan pengosongan kapasitor. Rangkaian ini banyak digunakan dalam pembuatan sistem pewaktu, flip-flop, pembangkit gelombang pulsa, dan aplikasi lainnya yang memerlukan sinyal berulang.

OPERASI MONOSTABLE IC 555

Dalam mode monostable, IC 555 bekerja sebagai rangkaian pulsa satu tembakan (one-shot). Artinya, rangkaian hanya menghasilkan satu pulsa output ketika dipicu, lalu kembali ke kondisi semula dan tetap seperti itu sampai diberi pemicu berikutnya.

Prinsip Kerja:

>Pada keadaan awal (sebelum diberi trigger), output berada pada kondisi LOW (0V), dan kapasitor dalam keadaan tidak terisi.

>Ketika diberi sinyal pemicu (biasanya sinyal negatif atau LOW sejenak), IC 555 merespons dengan mengeluarkan pulsa HIGH pada output.

>Selama output HIGH, kapasitor mulai terisi melalui resistor R.

>Ketika tegangan pada kapasitor mencapai 2/3 Vcc, internal komparator pada IC 555 memicu perubahan output kembali ke kondisi LOW dan membuang muatan kapasitor.

>Rangkaian tidak akan menghasilkan pulsa lain sampai diberi pemicu lagi.

Karakteristik Mode Monostable:

>Hanya menghasilkan satu pulsa tiap kali dipicu.

>Sangat berguna untuk penundaan waktu, pemrosesan pulsa, dan deteksi sinyal sesaat.

>Output selalu dimulai dari LOW → HIGH → LOW.

>Durasi pulsa ditentukan sepenuhnya oleh nilai R dan C, tidak tergantung pada durasi sinyal pemicu.

Dalam simulasi yang ditampilkan pada gambar 13.39, rangkaian osilator 555 dibangun menggunakan Multisim, lalu hasil keluarannya diamati dengan alat virtual seperti osiloskop.

Multisim menampilkan dua gelombang penting secara bersamaan: gelombang eksponensial dari pengisian dan pengosongan kapasitor, dan gelombang persegi dari output osilator. Gambar 13.39(b) menunjukkan tampilan hasil dari osiloskop virtual yang menangkap perubahan tegangan pada kapasitor serta output digital. Dengan simulasi ini, konsep dasar waktu siklus, frekuensi, dan duty cycle dapat diamati dan dihitung secara praktis.

5. Example[Kembali]

1. Sebuah sinyal sinusoidal 100 mV diberikan ke input non-inverting op-amp seperti Gambar FIG. 13.40. Jika resistorRf​=9kΩ dan R1​=1kΩ, berapa tegangan output maksimum Vo​?

jawaban: 

2. Diberikan sinyal input AC sebesar 800 mV ke non-inverting input op-amp, tanpa feedback resistor (Rf = 0) dan R1 tidak terhubung (open circuit).

Jawaban:

Karena tidak ada feedback (Rf = 0), maka:

Digunakan untuk impedance matching (buffer).

3. Tentukan tegangan output jika Rf​=0dan R1​=∞ (open), dan sinyal input adalah 500 mV.

Jawaban:

Rangkaian berfungsi sebagai buffer (voltage follower).

6. Problem[Kembali]

1. Pada rangkaian op-amp non-inverting dengan Rf​=10kΩ, R1​=2kΩ, berapa penguatannya?

Jawaban:

2. Untuk mendapatkan penguatan 6x dari sinyal input 200 mV, danR1​=2kΩ, berapa $R_f$?

Jawaban: 

3. Tentukan tegangan output $V_o$ dari rangkaian tersebut!

Jawaban:

7. Pilihan Ganda[Kembali]

1. Sebuah op-amp 741 digunakan dalam konfigurasi non-inverting amplifier dengan Rf = 100kΩ 

R1​=100kΩ. Berapakah penguatan tegangan (gain) dari rangkaian tersebut?

A. 0.5

B. 1

C. 2

D. 100

Jawaban: C. 2

Penjelasan: 

2. Jika sinyal input ke rangkaian non-inverting amplifier adalah Vi​=10mV, dan penguatannya adalah 2, maka berapa tegangan keluarannya?

A. 5 mV
B. 10 mV
C. 15 mV
D. 20 mV

Jawaban: D. 20 mV

Penjelasan: 

3. Pada rangkaian AC millivoltmeter dengan  Rs​=10Ω, jika tegangan output dari op-amp adalah

Vo​=25mV, berapakah arus yang ditunjukkan oleh meter?

A. 0.0025 A
B. 2.5 mA
C. 25 mA
D. 0.25 mA

Jawaban: D. 0.25 mA

Penjelasan:

8. Percobaan[Kembali]

FIG 13.40

Prinsip kerja rangkaian:

Pada Rangkaian menggunakan op-amp 741 sebagai komparator, di mana sinyal input AC diberikan ke input non-inverting (+), sedangkan input inverting (−) dihubungkan ke ground (0 V). Op-amp akan membandingkan kedua tegangan ini, dan menghasilkan output maksimum positif (+12 V) saat tegangan input lebih besar dari 0 V, serta output maksimum negatif (−12 V) saat tegangan input lebih kecil dari 0 V. Karena input berupa sinyal sinusoidal, maka output op-amp akan berubah-ubah secara tajam mengikuti perubahan polaritas sinyal, sehingga menghasilkan gelombang persegi yang beralih antara +12 V dan −12 V pada setiap titik nol (zero-crossing) dari sinyal input.

Vidio Simulasi:

9. Link Download[Kembali]

Download Proteus Fig 13.40 [disini]