LAPORAN ELDAS: RANGKAIAN INTEGRATOR

RANGKAIAN INTEGRATOR

A.  PENDAHULUAN

1.    Latar Belakang

Di dalam sistem kontrol sering kali keluaran dari sensor nilainya tidak sesuai yang diharapkan yaitu nilainya mudah untuk diolah. Oleh karena itu perlu adanya pengolah sinyal agar sinyal keluaran dari sensor dapat kita olah terlebih dahulu agar keluarannya seperti yang diharapkan. Maka diperlukan sebuah penguat untuk mengatasi hal tersebut yaitu penguat Op-Amp.

Dalam penggunaannya Op-Amp dibagi menjadi dua jenis yaitu penguat linier dan penguat tidak linier. Penguat linier merupakan penguat yang tetap mempertahankan bentuk sinyal masukan, yang termasuk dalam penguat ini antara lain penguat non inverting, penguat inverting, penjumlah, penguat diferensial dan penguat instrumentasi. Sedangkan penguat tidak linier merupakan penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya, diantaranya komparator, integrator, diferensiator, pengubah bentuk gelombang dan pembangkit gelombang (Gunarta, 2011).

Rangkaian integrator Op-Amp ini juga berasal dari rangkaian inverting dengan tahanan umpan baliknya diganti dengan kapasitor. Jika kapasitor dihubungkan dalam untaian umpan baliknya, rangkaian itu digolongkan sebagai sebuah integrator. Secara umum, umpan  balik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpan balik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur. Ketika inputnya berupa sinyal DC (frekuensi = 0), kapasitor akan berupa saklar terbuka. Jika tanpa resistor feedback seketika itu juga outputnya akan saturasi sebab rangkaian umpanbalik Op-Amp menjadi open loop (penguatan open loop Op-Amp ideal tidak berhingga atau sangat besar). Maka rangkaian feedback integrator harus diparalelkan dengan sebuah resistor dengan nilai sebesar 10 kali R (Arifin, 2009).

Rangkaian integrator sangat berguna untuk menaikkan dan menurunkan tegangan. Oleh karena itu praktikum ini dilakukan agar dapat mengetahui rangkaian OP-Amp sebagai integrator dan memahami karakteristik pengoperasiannya serta mempelajari hasil proses integrasi pada keluaran dengan memberi masukan gelombang kotak, segitiga, dan sinusoidal yang bermanfaat bagi praktikan untuk sekarang dan dimasa yang akan datang dalam membuat rangkaian elektronika.

.

2.    Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum pada percobaan rangkaian integrator adalah sebagai berikut.

a.    Menyusun rangkaian Op-Amp sebagai integrator dan memahami karakteristik pengoperasiannya.

b.    Mempelajari hasil proses integrasi pada keluaran dengan memberi masukan gelombang kotak, segitiga dan sinusoidal.

B.  LANDASAN TEORI

Multivibrator bergetar bebas dengan dicirikan oleh adanya kapasitor pada rangkaian Op-Ampnya. Jika kapasitor dihubungkan dalam untaian umpan baliknya, rangkaian itu digolongkan sebagai sebuah integrator. Keunggulan rangkaian jenis integrator adalah bahwa kapasitor umpan balik diisi oleh arus tetap yang dapat dikendalikan dengan mudah oleh suatu sumber tegangan yang terground. Sebelum mempelajari pemakaian integrator akan kita periksa bagaimana arus pengisi tetap mengendalikan tegangan kapasitor dan juga bagaimana tegangan kapasitor dapat digunakan untuk menunjukkan waktu yang telah lewat (Coughlin, 2001).

Integrator adalah sebuah rangkaian yang membentuk suatu operasi matematika yang disebut integrasi. Aplikasi yang paling terkenal dalam suatu integrator adalah dalam menghasilkan suatu lereng dari tegangan keluaran yang menaikkan atau menurunkan tegangan. Integrator kadang-kadang disebut Integrator Miller berdasarkan nama penemunya.

Gambar 8.1 Rangkaian Integrator

Adalah merupakan suatu integrator penguat opersional. Seperti yang dilihat bahwa komponen umpan baliknya adalah kapasitor yang menggantikan resistor (Malvino, 2004).

Pemahaman tentang rangkaian-rangkaian integrator praktis dapat diperoleh dengan pertama-tama mengamati dan menganalisis perilaku dari sebuah rangkaian ideal. Kesalahan-kesalahan yang timbul pada rangkaian praktis selanjutnya dapat kita pahami sebagai perangkat dari perilaku rangkaian ideal ini. Terdapat dua rangkaian utama yang mendasari kerja dari sebuah integrator ideal.

Prinsip kerja yang pertama adalah berkaitan batas-batas titik penjumlahan penguat ideal. Semua arus dari sumber-sumber sinyal yang masuk menuju termal masukan pembalik dari sebuah penguat ideal harus keluar menuju lintasan umpan negatif rangkaian. Tegangan keluar penguat hanya akan mengambil suatu nilai tertentu yang diperlukan untuk menjaga agar terminal masukan pembalik berada pada potensial yang aman dengan potensial terminal masukan nonpembalik. Hal ini akan dapat mencegah terjadinya akumulasi atau penumpukan muatan pada terminal masukan, pembalik Op-Amp (Shrader, 1991).

C.  METODE PRAKTIKUM

1.    Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan penyearah dan catu daya dapat dilihat pada Tabel 8.1 berikut.

Tabel 8.1 Alat dan Bahan pada Percobaan Rangkaian Integrator

No.	Nama Alat dan Bahan	Fungsi
1.	Resistor 22 KΩ	Sebagai penghambat arus listrik
2.	Kapasitor : 47 nF	Untuk menyimpan muatan
3.	IC Op-Amp: Μa741	Sebagai penguat tegangan
4.	Osiloskop	Menampilkan isyarat masukan dan keluaran gelombang
5.	Pembangkit Isyarat AC (Function Generator)	Sebagai pembangkit isyarat gelombang yang berupa gelombang kotak, sinusoidal dan segitiga
6.	Catu daya	Sebagai sumber tegangan
7.	Papan Rangkaian	Sebagai tempat untuk merangkai rangkaian komponen-komponen listrik

2.    Prosedur Kerja

a.    Pembebanan Penyearah Setengah Gelombang

Prosedur kerja pada percobaan penyearah setengah gelombang ini adalah sebagai berikut.

1)   Menyusun rangkaian Op-Amp integrator seperti terlihat pada Gambar 8.2. Pencatu daya μA741 dibuat dengan memasang dua baterai atau sumber DC variabel.

2)   Mengatur isyarat untuk meng masukan dari frekuensi dari FG untuk menghasilkan isyarat kotak 1 Vp-p pada frekuensi 1 kHz.

Gambar 8.2 Rangkaian Op-Amp sebagai Integrator

3)   Berdasarkan rangkaian seperti Gambar 4, kita akan memferifikasi bahwa keluaran dan masukan mengikuti persamaan:

Vo = - (1 / RC) ʃ Vi dt.

4)   Untuk masukan gelombang kotak menggambarkan bentuk isyarat masukan (Ch 1) dan bentuk isyarat keluaran (Ch 2) yang di lihat di osiloskop. Mengatur time/div dan volt/div agar seluruh layar osiloskop hanya ditempati oleh 1 (satu) gelombanh saja.

5)   Mengulangi langkah 4 untuk isyarat masukan berupa gelombang segitiga.

6)   Mengulangi langkah 4 untuk isyarat masukan berupa gelombang sinusoidal.

D.  HASIL DAN PEMBAHASAN

1.    Hasil

a.    Data Pengamatan

1)   Gelombang Sinusoidal

Data pengamatan gelombang sinusoidal dapat dilihat pada Tabel 8.2 berikut:

Tabel 8.2 Data Pengamatan pada Masukan dan Keluaran Gelombang Sinusoidal

No.	Keterangan	Ch 1 (V)
1.	Vpp	32,00
2.	Vrms	11,20
3.	Vmax	25,20
4.	Vmin	-6,00

Vpp = 32,00 V Vrms = 11,20 V Vmax = 25,20 V Vmin = -6,00 V

Gambar 8.3 Masukan pada Gelombang Sinusoidal

2)   Gelombang Kotak

Data pengamatan gelombang kotak dapat dilihat pada Tabel 8.3 berikut:

Tabel 8.3 Data Pengamatan pada Masukan dan Keluaran Gelombang Kotak

No.	Keterangan	Ch 1 (V)
1.	Vpp	34,00
2.	Vrms	12,00
3.	Vmax	20,40
4.	Vmin	-5,600

Vpp = 34,00 V Vrms = 12,00 V Vmax = 20,40 V Vmin = -5,600 V

Gambar 8.4 Masukan pada Gelombang Kotak

3)   Gelombang Segitiga

Data pengamatan gelombang segitiga dapat dilihat pada Tabel 8.4 berikut:

Tabel 8.4 Data Pengamatan pada Masukan dan Keluaran Gelombang Segitiga

No.	Keterangan	Ch 1 (V)
1.	Vpp	23,20
2.	Vrms	12,00
3.	Vmax	27,20
4.	Vmin	-6,00

Vpp = 23,20 V Vrms = 12,00 V Vmax = 27,20 V Vmin = -6,00 V

Gambar 8.5 Masukan pada Gelombang Segitiga

2.    Pembahasan

Integrator pada dasarnya filter lolos bawah yang terdiri dari resistor deret dan kondensator jajar. Karena reaktansi kondensator jatuh kalau frekuensinya naik, rangkaian ini menghilangkan komponen frekuensi tinggi dari suatu masukan. Bila masukan tingkat yang dikenakan pada integrator, tegangan yang membentangi kondensator tidak dapat berubah seketika. Rangkaian integrator Op-Amp ini juga berasal dari rangkaian inverting dengan tahanan umpan baliknya diganti dengan kapasitor. Jika kapasitor dihubungkan dalam untaian umpan baliknya, rangkaian itu digolongkan sebagai sebuah integrator. Integrator adalah sebuah rangkaian yang membentuk suatu operasi matematika yang disebut integrasi. Aplikasi yang paling terkenal dalam suatu integrator adalah dalam menghasilkan suatu lereng adri tegangan keluaran yang menaikkan atau menurunkan tegangan.

Pada percobaan ini kita membuat rangkaian integrator dengan rangkaian dasar Op-Amp dengan menmpatkan kapasitor pada masukan membalik dan keluaran dan masukan tak membalik ditanahkan. Isyarat masukan diberikan pada masukan membalik.

Pada percobaan inikami menganalisis jaringan yang mana magnitudo sumbernya berubah-ubah dengan berbagai macam cara yaitu tegangan AC. Tegangan AC merupakan tegangan yang berubah terhadap waktu yang secara komersial tersedia dalam besaran yang cukup besar. Pada praktikum ini, bentuk gelombag ditampilkan melalui osiloskop digital dengan menggunakan pembangkit isyarat AC untuk merubah bentuk gelombang masukan. Generator fungsi yang menggunakan komponen elektronika semi penghantar memberika isyarat gelombang sinusoidal, gelombang kotak dan gelombang segitiga dengan jangkauan frekuensi yang luas yang ditentukan oleh pengaturan dial dan pemilih jangkauan frekuensi.

Perlakuan pertama, setelah integrator dihubungkan dengan osilioskop dan pembangkit isyarat AC dengan menerapkan bentuk gelombang masukan sinusoidal, gelombang keluarannya juga berupa gelombang sinusoiadal. Tegnan puncak ke puncak (Vpp) isyarat masukan sebesar 32 Volt, Vrms sebesar 11,20 Volt, Vmax sebesar 25,20 Volt dan Vmin sebesar -6,00 Volt. Untuk perlakuan kedua dengan menerapkan bentuk gelombang masukan berupa gelomabng kotak dan gelombang keluarannya juga berupa gelombang kotak. Pada gelombang masukan berupa gelombang kotak ini tegangan puncak ke puncak (Vpp) isyarat masukan sebesar 34 Volt, Vrms sebesar 12 Volt, Vmax sebesar 20,40 Volt dan Vmin sebesar -5,60 Volt. Selanjutnya pada perlakuan ketiga dengan menerapkan bentuk gelombang masukan berupa gelombang segitiga dan gelombang keluarannya juga berupa gelombang segitiga. Tegangan isyarat masukannya Vpp sebesar 33,20 Volt, Vrms sebesar 12 Volt, Vmax sebesar 27,20 Volt dan Vmin sebesar -6,00 Volt.

Secara teori rangkaian merupakan penguat tidak linier yaitu penguat yang bentuk sinyal keluarannya tidak sama dengan bentuk sinyal masukannya. Jika sinyal masukannya berbentuk sinusoidal maka gelombang keluarannya adalah berbentuk kotak, sinyal masukan berbentuk kotak maka sinyal keluarannya adalah berbentuk segitiga, begitu pula jika sinyal masukannya berbentuk segitiga maka sinyal keluarannya berbentuk sinusoidal. Pada praktikum ini hasil yang diperoleh tidak sesuaidengan teori yang ada, karena hasilpraktikum yang kami peroleh yaitu bentuk gelombang masukan sama dengan bentuk gelomabng keluaran. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh kesalahan pengkuran saat melakukan praktikum atau mungkin disebabkan oleh alat ukur dan bahan yang digunakan tidakberfungsi sebagaimana mestinya.

E.  PENUTUP

1.    Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang kami lakukan dapat disimpulkan bahwa:

a.    Rangkaian integrator Op-Amp berasal dari rangkaian inverting dengan tahanan umpan baliknya diganti dengan kapasitor. Rangkaian integrator adalah sebuah rangkaian yang berfungsi untuk menghasilkan suatu lereng dari tegangan keluaran yang menaikkan atau menurunkan tegangan secara tidak linier.

b.    Pada rangkaian integrator, apabila diberikan masukan berupa gelombang sinusoidal, maka keluaran akan menghasilkan gelombang kotak. Apabila diberikan masukan berupa gelombang kotak, maka akan menghasilkan gelompang segitiga. Dan apabila diberikan masukan berupa gelombang segitiga, maka akan menghasilkan gelombang sinusoidal.

2.    Saran

Saran yang dapat kami sampaikan pada percobaan ini adalah sebagai berikut.

a.    Untuk pengelola laboratorium, agar memperbaiki atau mengganti alat-alat laboratorium yang sudah rusak.

b.    Untuk asisten, agar ditingkatkan lagi cara menjelaskannya pada saat membimbing.

c.    Untuk praktikan, agar tetap menjaga kerapian alat-alat di laboratorium setelah melakukan praktikum dan tetap menjaga kekompakan.

DAFTAR PUSTAKA

Arifin, Jaenal. 2009. Rangkaian Integrator. http://empirints.undip.co.id. [Diakses 02 Juni 2014].

Coughlin, Robert. 2001. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Gunarta, Lilik. 2011. Rangkaian Integrator. http://skp.unair.a.id/repository/Guru-Indonesia/menjelaskan-konseppr_llikgunarta.pdf. [Diakses 02Juni 2014].

Malvino, Paul. 2004. Prinsip-prinsip Elektronika. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Shrader. 1991. Komunikasi Elektronika Jilid I Edisi Kelima. Penerbit Erlangga. Jakarta.