214 ELEKTRONIKA DASAR
Besarnya amplitudo diberikan oleh
2 2
1 ω
RC R
AR +
=
2
1 1
ω RC
A +
= φ
2
tan 1
+ A
= φ
cos A
sehingga φ
ω φ
+ =
+
t A
v sin
cos =
maya tanah
dengan −
−
v Kita juga mempunyai
o
v v
v t
A −
= −
− −
ω sin
sehingga
φ ω
ω ω
φ ω
ω φ
ω φ
ω
2 sin
sin sin
2 sin
sin sin
cos 2
sin 2
+ =
− +
+ =
− +
= −
=
−
t A
t A
t A
t A
t A
t A
t A
v v
o
Terlihat bahwa rangkaian memiliki pergeseran fase dua kali dibandingkan rangkaian R-C sederhana, tetapi tidak mengalami pelemahan amplitudo.
16.7 Penguatan Nonlinier
Sebuah penguat operasional ideal adalah merupakan piranti linier, yaitu besarnya keluaran berbanding lurus dengan masukan untuk semua harga masukan. Terdapat beberapa aplikasi
penting nonlinier dari opamp, yang paling sederhana adalah sebagai komparator comparator. Secara sederhana aplikasi ini hanya berupa pembandingan tegangan yang
dikenakan pada kedua masukannya dan melihat mana yang berharga lebih tinggi.
16.7.1 Komparator Comparator
Pada gambar 16.12-a, jika tegangan masukan
1
v lebih besar dari tegangan referensi
R
V , tegangan keluaran
o
v akan berharga positif. Karena harga penguatan sangat besar maka perbedaan tegangan yang relatif kecil akan membawa penguat pada “daerah jenuh”.
Penguat Operasional 215
Karakteristik transfer menunjukkan bahwa sedikit penurunan pada
i
v milivolt akan membawa opamp dari jenuh positif ke jenuh negatif lihat gambar 16.12-b.
Jika
R
V = 0 volt, ini akan menjadi zero-crossing comparator. Komparator jenis ini dapat digunakan untuk mengubah isyarat AC menjadi gelombang kotak dengan operasi
pemotongan clipper seperti terlihat pada gambar 16.12-c.
Gambar 16.12 Aplikasi nonlinier opamp : a Komparator, b karakteristik transfer dan c operasi pemotongan clipper.
16.7.2 Pembagkit Gelombang Kotak
Gelombang kotak dapat dibangkitkan dengan rangkaian yang murah dan sederhana dengan sebuah opamp dan sepasang dioda zener. Pada gambar 16.13-a, sebuah kapasitor C diisi
melalui resistor
f
R dari keluaran
o
v dibatasi oleh harga Vz +
atau Vz −
melalui diode dan
S
R .
Gambar 16.13 Pembangkit gelombang kotak sederhana a Rangkaian dasar dan b bentuk gelombang untuk
3 2
R R
=
o
c Keluaran
o v
a 1
i +
R V
+ v
- +
A v
vo v
b Masukan
v i
v 1
- A
+
a 2
vo R
R3 +
R3 R3
C v
1 +
v i
A +
- f
R
R R
s 2
3T2 T
T2
-Vz -Vz2
b +Vz
vo +Vz2
v1 t
216 ELEKTRONIKA DASAR
Opamp akan membandingkan
1
v dengan Vz
2 1
yang diperoleh dari pembagi tegangan dimana dalam hal ini
3 2
R R
= . Saat
1 2
1
v Vz
v
i
− =
berubah tanda,
o
v akan berubah tanda. Setengah dari
o
v akan diumpankan kembali balikan positif ke terminal tak membalik untuk membuat opamp pada keadaan jenuh.
Untuk melihat bagaimana rangkaian pada gambar 16.13-a bekerja, buat asumsi
3 2
R R
= dan
10 =
Vz V. Pada saat
−
= t
,
1
v mendekati harga -5 V. Pada saat
= t
,
1
v mencapai harga katakan -5,01 V, dan
i
v ke harga positif, membuat opamp dalam keadaan jenuh positif namum dibatasi oleh harga +10 V. Karena
1
v adalah tegangan pada C, maka tidak dengan segera dapat berubah dan pada
+
= t
, 5
1
− ≅
v V. Karena
10 +
=
o
v V, maka
tegangan cenderung memaksa arus melewati
f
R sebesar 15
5 10
1
= −
− =
− v
v
o
V. Tegangan kapasitor akan bertambah secara eksponensial mengikuti
5 1
15
1
− −
=
− C
R t
f
e v
Saat
1
v melewati 5
2 1
+ =
+ Vz
V, terminal masukan positif akan lebih positif dibandingkan dengan terminal negatif,
i
v berubah tanda dan
o
v akan negatif. Setengah dari
o
v akan diumpankan kembali membuat
i
v semakin negatif, dan
o
v akan menjadi Vz −
. Secara umum, dimana
H R
R R
= +
3 2
3
dan HVz
v −
=
1
pada t = 0,
HVz e
Vz H
v
C R
t
f
− −
+ =
− 1
1 1
16.21
untuk putaran pertama. Pata saat HVz
v T
t +
= =
1
, 2
. Substitusi nilai ini ke persamaan 16.21 diperoleh periode sebesar
H H
C R
T
f
− +
= 1
1 ln
2 16.22
Pembangkit gelombang kotak di atas dengan menggunakan diode zener dapat dioperasikan pada daerah frekuensi audio.
Penguat Operasional 217
2.7.3 Pembangkit Gelombang Segitiga
