Pembahasan Soal UTS

Pembahasan Soal UTS

A.

1. Buatlah bentuk gelombang output dari rangkaian clipper dengan Vi=8V, V1=4V, V2=-5V

2. Tentukanlah V_L,V_R,I_Z dan P_Z dari rangkaian

B.

a) Buatlah rangkaian inverting detector dan jelaskan kerakteristik I/O

a. Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref = 0 Volt adalah seperti gambar 1.

Gambar 1 Rangkaian detektor inverting

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 2. Dengan V_i > 0 (artinya V_i > 65 µ Volt untuk rangkaian detektor dengan ±V_s = ±15 Volt) maka V_o = -V_sat dan sebaliknya bila V_i < 0 (artinya V_i < -65 µ Volt untuk rangkaian detektor dengan ±V_s = ±15 Volt) maka V_o = +V_sat.

Gambar 2 kurva karakteristik I-O

b. Dengan V_ref = bertegangan positif 

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref  > 0 Volt adalah seperti gambar 3.

Gambar 3 Rangkaian detektor inverting

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 4. Dengan V_i > V_ref maka Vo = -V_sat dan sebaliknya bila Vi < V_ref maka Vo = +V_sat.

Gambar 4 kurva karakteristik I-O

c. Dengan V_ref = bertegangan negatif

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref  < 0 Volt adalah seperti gambar 5.

Gambar 5 Rangkaian detektor inverting

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 6. Dengan V_i > V_ref maka Vo = -V_sat dan sebaliknya bila Vi < V_ref maka Vo = +V_sat.

Gambar 6 kurva karakteristik I-O

b) Buatlah rangkaian ramp generator dan turunan rumus Vo

Gambar 7 rangkaian ramp generator 

Op-amp ideal E_d = 0 maka V_A = 0 sehingga 

c) Buatlah rangkaian pembangkit gelombang segitiga dan turunan rumus f Rangkaian pembangkit gelombang segitiga (Triangle Generator) dapat dibuat dari rangkaian ramp generator diseri dengan komparator dan output komparator di-feedback-kan ke input ramp generator.

Gambar 8 rangkaian pembangkit gelombang segitiga

Gambar 9 Bentuk gelombang tegangan output V_O

dimana,

dengan t₁ adalah ramp generator bekerja sebagai Ramp-down, t₂=Ramp-up dan t₃=Ramp-down.

selama,

saat,

selama,

saat,

selama,

saat,

C.

a) Buatlah rangkaian non-inverting amplifier dan turunan rumus A_CL

Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) adalah input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga tegangan output yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input. Untuk mencari turunan penguatan tegangan A_CL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif.

Gambar 10 Rangkaian non inverting amplifier

Gambar 11 Rangkaian non inverting amplifier dengan input dc positif

Dengan syarat op-amp ideal E_d = 0 maka V_A = V_i sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I.

Gambar 12 Rangkaian untuk menghitung arus I

Dengan

maka dapat dicari A_CL rangkaian non inverting amplifier, yaitu;  

b) Buatlah rangkaian inverting comparator dan jelaskan karakteristik I/O

a. Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref  = 0 Volt adalah seperti gambar 13.

Gambar 13 Rangkaian komparator inverting

Gambar 14 Kurva karakteristik I-O

Misalkan tegangan output  V_O = +V_sat maka 

Jika tegangan output  V_O = -V_sat maka

b. Dengan V_ref 0 Volt

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref 0 Volt adalah seperti gambar 15.

Gambar 15 Rangkaian komparator inverting

Misalkan tegangan output  V_O = +V_sat maka

Jika tegangan output  V_O = -V_sat maka

Apabila karakteristik I/O nya bertegangan positf maka kurvanya akan lebih condong ke arah kanan atau I positif sedangkan apabila karakteristik I/O nya bertegangan negatif maka kurvanya akan condong ke arah kiri atau I negatif.

Gambar 16 Kurva karakteristik I-O dengan V_ref = bertegangan positif

Gambar 17 Kurva karakteristik I-O dengan V_ref = bertegangan negatif

c) Buatlah rangkaian pembangkit gelombang gigi gergaji dan turunan rumus f

Rangkaian pembangkit gelombang gigigergaji (Sawtooth Generator) seperti gambar 18 jika –Vi maka akan menghasilkan gelombang output (V_O = V_P ) gigigergaji positif seperti gambar 19. 

Gambar 18 rangkaian triangle generator

Gambar 19 Bentung gelombang tegangan output V_O 

dimana t=T dan V_O = V_P,

Atau

D.

1) Rancanglah rangkaian pembangkit gelombang persegi dengan D=25%

Rangkaian dan hasil simulasi untuk D 50% seperti gambar 20.

Gambar 20 Rangkaian simulasi dan bentuk gelombang input dan output untuk D 50%

2) Buatlah rangkaian differential amplifier dan turunan rumus A_CL

Rangkaian Differential Amplifier adalah seperti pada gambar 11.

Gambar 11 rangkaian Differential Amplifier

Rangkaian Differential Amplifier adalah menghasilkan selisih 

dari dua input yang satu diinputkan ke kaki inverting dan yang satu lagi diinputkan ke kaki non inverting seperti terlihat pada gambar 11 diatas.

Untuk mendapatkan rumusmaka pertama digroundkan V₂ sehingga rangkaian menjadi rangkaian non inverting amplifier seperti gambar 12.

dimana,

substitusi,

maka,

Gambar 12 rangkaian Non inverting Amplifier

Untuk mendapatkan rumus maka digroundkan V₁ sehingga rangkaian menjadi rangkaian inverting amplifier seperti gambar 13.

dimana,

Gambar 14 rangkaian inverting Amplifier

maka,

3)Buatlah rangkaian astable multivibrator dan turunan rumus tc dan td

     Rangkaian Astable Multivibrator adalah rangkaian pembangkit gelombang persegi tanpa sumber input. Prinsip kerjanya hampir sama seperti rangkaian pembangkit gelombang segitiga dengan memakai rangkaian ramp dan komparator. Rangkaian ini gabungan dua rangkaian dalam satu op-amp yaitu rangkaian penguat yang menggunakan sebuah kapasitor sebagai pengganti R_i dan rangkaian komparator seperti gambar 15.

Gambar 15 rangkaian pembangkit gelombang persegi

Untuk menentukan tegangan ambang V_UT atau V_LT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output V_O sama dengan +V_sat atau –V_sat.

Pada saat V_O = +V_sat, input di pin (+) mendapat feedback sebesar

dan kapasitor C diisi dengan arah arus dari V_O melalui R_f dan C ke ground sehingga tegangan kapasitor V_C menjadi naik, selama;

    

Pada saat V_O = -V_sat, input di pin (+) mendapat feedback sebesar

dan kapasitor C membuang dengan arah arus dari ground melalui C dan R_f ke Vo sehingga tegangan kapasitor V_C menjadi turun, selama;

Perubahan tegangan kapasitor V_C saat pengisian maupun pembuangan dan perubahan tegangan output V_O = V_{O(Comparator)} dapat dilihat pada gambar 16.

Gambar 16 Bentung gelombang tegangan kapasitor V_C dan tegangan output V_O 

Adapun prinsip pengisian (Charge) dan pengosongan (discharge) kapasitor adalah:

1. Pengisian kapasitor

Kurva pengisian kapasitor seperti gambar 17

Gambar 17 Kurva pengisian kapasitor

Pada saat,

Eliminasi V_sat,

2. Pengosongan kapasitor

Adapun kurva pengosongan kapasitor seperti gambar 18.

Gambar 18 Kurva pengosongan kapasitor

Pada saat,

Eliminasi V_sat,

4) Buatlah rangkaian aplikasi dioda, transistor dan op-amp