Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Op-amp atau Penguat Operasional adalah rangkaian yang vital pada Elektronik Analog dan dari banyak aplikasi, seperti Penguat Penjumlahan, penguat diferensial, Penguat Instrumentasi, Op-Amp juga dapat digunakan sebagai integrator yang merupakan rangkaian yang sangat berguna dalam aplikasi analog.

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Dalam aplikasi Op-Amp sederhana, output sebanding dengan amplitudo input, Tetapi ketika op-amp dikonfigurasi sebagai integrator, durasi sinyal input juga bisa di rubah. 

Oleh karena itu, integrator berbasis op-amp dapat melakukan integrasi matematis yang sebanding terhadap waktu, Integrator menghasilkan tegangan keluaran pada op-amp, yang berbanding lurus dengan integral tegangan pada inputannya; oleh karena itu output tergantung pada tegangan input selama periode waktu tertentu.

Konstruksi dan Prinsip Kerja Rangkaian Integrator Op-amp

Integrator Op-amp adalah komponen yang sangat banyak digunakan dalam Elektronika dan digunakan untuk membuat banyak rangkaian penguat yang bisa berguna.

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Pembuatan rangkaian Integrator sederhana dapat di buat dengan menggunakan op-amp dua komponen pasif dan satu komponen aktif. 

Dua komponen pasif adalah resistor dan kapasitor, Resistor dan Kapasitor membentuk filter pertama yang melintasi komponen aktif Op-Amp, Rangkaian Integrator merupakan kebalikan dari rangkaian Diferensiator Op-amp.

Konfigurasi Op-amp sederhana terdiri dari dua resistor, yang dapat menciptakan jalur umpan balik, Dalam kasus penguat Integrator, resistor umpan balik diubah dengan kapasitor.

Pada gambar di atas, rangkaian integrator dasar ditunjukkan dengan tiga komponen sederhana, Resistor R1 dan kapasitor C1 terhubung melintasi amplifier, Amplifier dalam konfigurasi sebagai Inverting.

Op-Amp sebagai penguat integrator dapat difungsikan untuk melakukan operasi matematik seperti integrasi dan differensiasi terhadap sinyal masukan yang diberikan. 

Integrator adalah konfigurasi Op-Amp yang berfungsi untuk menguatkan hasil integrasi dari sinyal masukan yang diberikan.

contohnya jika sinyal masukan dari integrator berbentuk gelombang sinus maka akan menghasilkan sinyal keluaran berupa gelombang negatif cosinus. 

Dengan fungsi tersebut, integrator sering digunakan untuk mengubah bentuk sinyal, Beberapa bentuk sinyal yang dapat diubah oleh integrator yaitu gelombang persegi menjadi gelombang segitiga, gelombang sinus menjadi negatif cosinus, dan gelombang segitiga menjadi sinus. 

Integrator sering disebut dengan penguat integrasi, Rangkaian dari integrator pada dasarnya berupa penguat inverting yang resistor umpan bailknya diganti dengan komponen kapasitor. 

Menghitung Tegangan Keluaran Pada Rangkaian Integrator Op-amp

Mekanisme lengkap yang dijelaskan di atas dapat dijelaskan dengan menggunakan rumus matematika.

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Mari kita lihat gambar di atas, IR1 adalah arus yang mengalir melalui resistor, G adalah grounding virtual, IC1 adalah arus yang mengalir melalui kapasitor.

Jika hukum Kirchhoff di terapkan pada persimpangan G, yang merupakan grounding virtual, iR1 akan menjadi jumlah arus yang masuk di terminal Pembalik (Op-amp pin 2) dan arus yang melewati Kapasitor C1.

iR1 = i terminal pembalik + iC1

Karena op-amp yang terbentuk adalah op-amp ideal dan simpul G adalah ground virtual, maka tidak ada arus yang mengalir melalui terminal pembalik op-amp. Maka dari itu terminal pembalik = 0

iR1 = iC1

Kapasitor C1 memiliki hubungan tegangan-arus. Rumusnya adalah-

IC = C (dVC /dt)

Sekarang mari kita terapkan rumus ini dalam skenario praktis berikut -

(Vin - VG / R1), di mana VG adalah tegangan di simpul grounding virtual

Sekarang sama dengan

C (d(VC – Vout)/dt)

Karena simpul G adalah titik ground virtual dan op-amp adalah op-amp yang ideal, maka tegangan pada simpul ini adalah 0.

Karena itu,

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Rangkaian Integrator dasar, yang ditunjukkan sebelumnya, memiliki kelemahan. Kapasitor memblokir arus DC dan karena ini, penguatan DC dari rangkaian Op-Amp menjadi Tak Terbatas. 

Untuk mengatasi masalah ini, resistansi dapat ditambahkan secara paralel dengan kapasitor, Resistor dapat membatasi penguatan DC dari rangkaian.

Konfigurasi Op-Amp dalam Integrator memberikan keluaran yang berbeda dalam jenis sinyal masukan yang berubah, Perilaku keluaran penguat Integrator berbeda dalam setiap masukan gelombang sinus, masukan gelombang persegi atau masukan gelombang segitiga.

Integrator Op-amp pada input Gelombang Persegi

Jika gelombang persegi diberikan sebagai input ke Amplifier Integrator, output yang dihasilkan akan menjadi gelombang segitiga atau gelombang gigi gergaji, Dalam kasus seperti itu, rangkaian ini disebut generator Ramp. 

Dalam gelombang persegi, tingkat tegangan berubah dari Rendah ke Tinggi atau tinggi ke rendah, yang membuat kapasitor diisi atau dikosongkan.

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Selama puncak positif gelombang persegi, arus mulai mengalir melalui resistor dan pada tahap berikutnya, arus mengalir melalui kapasitor. 

Karena arus yang mengalir melalui op-amp adalah nol, kapasitor akan diisi, Hal sebaliknya akan terjadi selama puncak negatif dari input gelombang persegi, Untuk frekuensi tinggi, kapasitor akan terisi dengan penuh dalam waktu yang singkat.

Tingkat pengisian dan pengosongan tergantung pada kombinasi resistor-kapasitor, Untuk integrasi sempurna, frekuensi atau waktu periodik gelombang persegi masukan harus lebih kecil dari konstanta waktu rangkaian, yang disebut sebagai: T harus lebih kecil atau sama dengan CR (T <=CR).

Rangkaian pembentuk gelombang persegi dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang persegi.

Integrator Op-amp pada input Gelombang Sinus

Jika input melintasi rangkaian Integrator berbasis op-amp adalah gelombang sinus,maka konfigurasi Op-amp dalam integrator menghasilkan gelombang sinus fase keluar 90 derajat di seluruh output. 

Ini disebut gelombang cosinus. Selama situasi ini, ketika inputnya adalah gelombang sinus, rangkaian integrator bertindak sebagai filter aktif.

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, bahwa dalam frekuensi rendah atau di DC, kapasitor menghasilkan arus pemblokiran yang pada akhirnya dapat mengurangi umpan balik dan jenuh tegangan output. 

Dalam kasus seperti itu, resistor dihubungkan secara paralel dengan kapasitor, Resistor tambahan ini menyediakan jalur umpan balik.

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Pada gambar di atas, resistor tambahan R2 dihubungkan secara paralel dengan kapasitor C1, Gelombang sinus keluaran adalah 90 derajat keluar dari fase.

Frekuensi sudut rangkaian adalah

Fc = 1/2CR2

Dan gain DC keseluruhan dapat dihitung menggunakan –

Keuntungan = -R2 / R1

Rangkaian generator gelombang sinus dapat digunakan untuk membangkitkan gelombang sinus untuk masukan integrator.

Integrator Op-amp pada input Gelombang Segitiga

Pada masukan gelombang segitiga, op-amp akan menghasilkan gelombang sinusoidal, Karena penguat bertindak sebagai filter, harmonik frekuensi tinggi sangat berkurang.

Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya

Gelombang sinus keluaran hanya terdiri dari gelombang harmonik frekuensi rendah dan keluarannya menjadi amplitudo rendah.

Pengaplikasian Rangkaian Integrator Op-amp

  1. Pada fungsi generator, rangkaian integrator digunakan untuk menghasilkan gelombang segitiga.
  2. Integrator digunakan dalam rangkaian pembentuk gelombang seperti beberapa jenis penguat muatan yang berbeda.
  3. Rangkaian ini digunakan di komputer analog, di mana integrasi ini diperlukan untuk menggunakan rangkaian analog.
  4. Rangkaian integrator juga banyak digunakan pada konverter analog ke digital.
  5. Beberapa Sensor juga menggunakan integrator untuk mereproduksi output yang bisa berguna.

0 Response to "Rangkaian Integrator Karakteristik fungsi Serta Prinsip Kerjanya"

Post a Comment

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel