Triangle Generator

 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat Dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

    a). Prosedur

    b). Rangkaian simulasi dan prinsip kerja

    c). Video simulasi

6. Download File

1. Pendahuluan[Back]

      Gelombang segitiga (triangle wave) merupakan salah satu bentuk sinyal periodik yang memiliki pola naik-turun linear menyerupai segitiga. Sinyal ini banyak digunakan dalam aplikasi elektronika seperti sistem pemodulasian, generator sinyal, rangkaian audio, dan pengendalian motor. Berbeda dengan gelombang sinusoidal yang halus atau gelombang kotak (square wave) yang tajam, gelombang segitiga naik dan turun dengan laju tetap (linear slope), sehingga cocok untuk simulasi gerakan atau sebagai dasar pembangkitan sinyal lainnya. Untuk menghasilkan gelombang segitiga secara elektronik, biasanya digunakan kombinasi antara komparator (schmitt trigger) dan integrator, yang umum dirancang menggunakan op-amp (operational amplifier).

2. Tujuan[Back]

1. Memahami prinsip dasar pembangkitan gelombang segitiga (triangle wave).

2. Menjelaskan peran integrator dan komparator dalam rangkaian triangle wave generator.

3. Menganalisis bentuk gelombang output yang dihasilkan dan hubungannya dengan nilai komponen R dan C.

4. Mempelajari hubungan antara frekuensi osilasi dan konfigurasi waktu pada integrator.

3. Alat dan Bahan[Back]

•  Alat :

• AC dan DC Generator

        Generator AC (Alternator) dan DC memiliki fungsi utama yang sama yaitu mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, tetapi mereka melakukannya dengan cara yang berbeda. Generator AC menghasilkan arus bolak balik, di mana arah arus berubah secara periodik karena perubahan posisi relatif antara medan magnet dan kumparan konduktor, dan biasanya digunakan dalam distribusi daya skala besar seperti di jaringan listik umum. Di sisi lain, generator DC menghasilkan arus searah, di mana arus mengalir dalam satu arah tetap, dan lebih sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan arus stabil, seperti perangkat elektronik stabil dan pengisian baterai. 

• Voltmeter 

        Voltmeter adalah alat pengukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik atau perbedaan potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian listrik. Fungsinya adalah untuk memberikan nilai tegangan atau potensial listrik pada komponen atau rangkaian tertentu, sehingga memungkinkan pengguna untuk memonitor atau mengukur kekuatan listrik yang ada dalam sistem tersebut.

• Bahan : 

• Operasional Amplifier

        Operational Amplifier (Op Amp) adalah jenis amplifier elektronik yang memiliki banyak aplikasi dalam elektronika. Op Amp memiliki dua input dan satu output, di mana perbedaan tegangan antara kedua inputnya digunakan untuk mengontrol gain atau penguatan sinyal yang dikeluarkan pada outputnya. Op Amp umumnya digunakan dalam rangkaian pemrosesan sinyal, pengaturan tegangan, filter, dan banyak aplikasi lainnya dalam perangkat elektronik modern.

Karakteristik utama IC Operational Amplifier (Op Amp) :

1. Penguatan Tegangan Open-loop (Av = ∞): Secara ideal, Op Amp memiliki penguatan tegangan open-loop yang sangat besar atau bahkan tak terhingga. Ini berarti bahwa perbedaan tegangan yang sangat kecil antara input inverting dan non-inverting dapat menghasilkan perubahan tegangan output yang sangat besar.
2. Tegangan Offset Keluaran (Voo = 0): Secara ideal, Op Amp tidak menghasilkan tegangan offset pada keluaran ketika tegangan inputnya adalah nol. Ini berarti bahwa output Op Amp harus berada pada nol volt ketika tidak ada perbedaan tegangan di antara kedua inputnya.
3. Impedansi Masukan (Zin = ∞): Impedansi input yang sangat tinggi atau tak terhingga berarti bahwa Op Amp tidak menarik arus dari sumber sinyal yang dihubungkan ke inputnya. Hal ini sangat penting untuk memastikan bahwa sinyal input tidak terdistorsi.
4. Impedansi Output (Zout = 0): Impedansi output yang sangat rendah atau nol memungkinkan Op Amp untuk menggerakkan beban tanpa menyebabkan penurunan tegangan yang signifikan. Ini memastikan bahwa sinyal output tetap kuat dan tidak terpengaruh oleh beban yang terhubung.
5. Lebar Pita (BW = ∞): Idealnya, Op Amp memiliki lebar pita yang tak terhingga, yang berarti bahwa ia dapat memperkuat sinyal pada frekuensi berapa pun tanpa kehilangan gain. Dalam praktiknya, lebar pita terbatas, tetapi sering kali cukup lebar untuk banyak aplikasi.
6. Stabilitas Termal: Karakteristik ideal Op Amp tidak berubah dengan suhu. Ini berarti bahwa performa Op Amp tetap konsisten meskipun terjadi perubahan suhu di lingkungan sekitarnya, yang sangat penting untuk aplikasi yang membutuhkan keakuratan tinggi. 

Spesifikasi :

•  Resistor

        Resistor digunakan untuk mengatur aliran arus listrik, membagi tegangan, melindungi komponen dari arus berlebih, mengatur waktu dalam rangkaian RC, menyaring sinyal dalam rangkaian filter, menyesuaikan tingkat tegangan, dan mengurangi noise dalam rangkaian elektronika.

Karakteristik transistor NPN secara singkat:

1. Tiga Terminal: Memiliki tiga terminal - emitor (E), basis (B), dan kolektor (C).
2. Polarisasi: Basis harus lebih positif dari emitor untuk mengaktifkan transistor.
3. Arus Basis Kecil: Arus kecil di basis mengontrol arus lebih besar di kolektor.
4. Penguatan Arus: Memiliki penguatan arus (β atau hFE), yaitu rasio antara arus kolektor dan arus basis.
5. Saklar dan Penguat: Dapat berfungsi sebagai sakelar atau penguat sinyal.
6. Tegangan Kolektor-Emitor: Biasanya memerlukan tegangan kolektor-emitor yang cukup tinggi untuk operasi normal.

Spesifikasi :

• Dioda 

         Dioda adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah, memberikan kemampuan untuk mengendalikan arah aliran arus dalam rangkaian. Ini membuat dioda berguna dalam berbagai aplikasi seperti penyearah arus (rectifier) untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC), perlindungan terhadap tegangan balik dalam rangkaian, dan sebagai pengganda tegangan dalam rangkaian daya. Selain itu, dioda digunakan dalam rangkaian logika digital, sebagai penstabil tegangan dalam regulator tegangan, dan dalam aplikasi khusus seperti dioda Zener yang digunakan untuk pengaturan tegangan tetap.

Spesifikasi :

• Baterai 

       Baterai adalah sumber daya portabel yang menyimpan energi kimia dan mengubahnya menjadi energi listrik untuk digunakan dalam berbagai perangkat elektronik. Baterai berfungsi menyediakan daya listrik yang stabil dan berkelanjutan bagi perangkat yang tidak terhubung langsung ke sumber listrik utama, seperti ponsel, laptop, remote control, dan kendaraan listrik. Selain itu, baterai juga digunakan dalam aplikasi kritis seperti cadangan daya (UPS) untuk komputer dan sistem keamanan, serta dalam perangkat medis seperti alat pacu jantung. Dengan kemampuan untuk menyimpan dan melepaskan energi sesuai kebutuhan, baterai memainkan peran penting dalam kehidupan sehari-hari dan teknologi modern. 

• Ground

        Ground atau tanah adalah referensi potensial nol dalam sistem listrik atau elektronik. Fungsinya adalah untuk menyediakan jalur pengembalian arus listrik yang aman ke bumi atau tanah secara fisik. Ground digunakan untuk melindungi perangkat dan pengguna dari potensi bahaya listrik seperti korsleting atau lonjakan tegangan. Selain itu, ground juga digunakan sebagai referensi potensial untuk mengukur dan memastikan stabilitas sirkuit elektronik serta untuk mengurangi noise atau gangguan dalam sinyal-sinyal elektronik.

4. Dasar Teori[Back]

Rangkaian triangle wave generator pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama:

1. Komparator (Schmitt Trigger) – berfungsi menghasilkan sinyal kotak (square wave) sebagai referensi untuk menentukan perubahan arah integrasi.

2. Integrator – menghasilkan gelombang segitiga dengan cara mengintegrasikan sinyal kotak dari komparator.

Cara kerjanya: komparator pertama-tama menghasilkan sinyal kotak dengan dua level tegangan, misalnya +V dan –V, yang berubah ketika tegangan inputnya melampaui ambang batas positif atau negatif tertentu. Sinyal kotak ini kemudian masuk ke integrator (rangkaian op-amp dengan resistor dan kapasitor), yang mengubah perubahan tajam sinyal kotak menjadi kemiringan linier naik atau turun — inilah yang membentuk gelombang segitiga.

Waktu naik dan turun (slope) dari gelombang segitiga tergantung pada konstanta waktu integrator ($RC$) dan amplitudo sinyal kotak dari komparator. Frekuensi keluaran gelombang segitiga ditentukan oleh kecepatan integrasi, yang secara umum mengikuti rumus:

$$f=\frac{1}{4R\mathrm{C}}$$

atau dalam beberapa konfigurasi dapat bergantung juga pada nilai tegangan referensi dan ambang batas komparator.

Triangle generator memiliki kelebihan dalam kestabilan bentuk gelombangnya dan sangat cocok digunakan sebagai sumber osilator dasar untuk menghasilkan bentuk gelombang lain, seperti sinusoidal (melalui shaping circuit) atau sawtooth (dengan integrator asimetris).

5. Percobaan[Back]

    a). Prosedur[Back]

• Siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, diambil dari library Proteus.
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi di mana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letaknya dengan gambar rangkaian.
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh.
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka rangkaian bekerja.

    b). Rangkaian simulasi dan prinsip kerja[Back]

• Prinsip Kerja Rangkaian Triangle Generator

Dengan menggunakan gambar di atas di mana pada op-amp pertama kita mengunakan ramp generator diamana pada rangkaian itu akan menghasilkan sebuah sinyal pulsa seperti yang ada di osiloskop. selanjutnya kita pasan koperator dimana output komperatornya di-feedback-kan ke input dari ramp generator maka di hasilkan seperti osiloskop diatas. Perbandingan amplitudo dari sinyal pulsa dengan sinyal segitiga adalah sesuai dengan besaran R1&R3. sedangkan frekuensinya di atur dengan R2nya. kapasitor digunakan untuk menciptakan segitiga dimana di saat sinyal naik maka itu waktu pengisian kapasitor di saat turun itu pada saat pengosongan kapasitor.

    c). Video simulasi[Back]

• Rangkaian Triangle Generator

6. Download file[Back]

• Download Rangkaian Triangle Generator klik disini
• Download Datasheet Baterai klik disini
• Download Datasheet Op Amp 741 klik disini
• Download Tambahan Datasheet op amp klik disini
• Download Datasheet Resistor klik disini
• Download Video klik disini