MACAM-MACAM OSILATOR RELAKSASI

macam-macam osilator relaksasi, pengertian osilator relaksasi, osilator sumbatan, multivibrator tak stabil

MACAM-MACAM OSILATOR RELAKSASI

Rangkaian Osilator Relaksasi dengan Op-Amp

OSILATOR RELAKSASI :

Bagian lain dari rangkaian Gambar 1 adalah rangkaian umpanbalik negatif yang terdiri dari resistor R dan kapasitor C. Sama halnya seperti rangkaian umpanbalik positif, tegangan referensi negatif pada bagian ini juga akan berubah-ubah tergantung dari tegangan keluaran pada saat itu. Kita sebut saja titik referensi komparator ini -vref. Bedanya, pada rangkaian umpanbalik negatif ada komponen C yang sangat berperan dalam pembentukan osilasi. Tegangan -vref akan berbentuk eksponensial sesuai dengan sifat pengisian kapasitor. Dari keadaan kapasitor C yang kosong, tegangan akan menaik secara ekponensial. Namun pada rangkaian ini tegangan -vref tidak akan dapat mencapai tegangan tertinggi +Vsat. Karena ketika tegangan -vref sudah mencapai titik UTP maka keluaran komparator op-amp akan relaks menjadi -Vsat.

            Demikian juga sebaliknya ketika tegangan keluaran op-amp relaks pada titik saturasi terendah -Vsat, kapasitor C kembali kosong secara eksponensial. Tentu saja pengosongan kapasitor C tidak akan sampai menyebabkan tegangan -vref mencapai -Vsat. Ingat jika tegangan keluaran op-amp pada titik saturasi terendah (-Vsat), tegangan referensi positif berubah menjadi titik LTP, sehingga ketika -vref < LTP tegangan keluaran op-amp kembali relaks ke titik saturasi tertinggi (+Vsat). Demikian seterusnya sehingga terbentuk osilasi pada keluaran komparator.

FREKUENSI OSILATOR

            Demikian prinsip kerja osilator ini dan dinamakan osilator relaksasi sebab tegangan keluarannya relaks pada titik saturasi tertinggi dan terendah. Berapa frekuensi osilator yang dapat dibuat, bisa dihitung dari kecepatan pengisian dan pengosongan kapasitor C melalui resistasi R. Pada gambar diagram waktu gambar-2, hendak ditentukan berapa perioda T dari osilator. Karena T = 2t  maka dihitung saja berapa nilai t. Pada contoh ini t = t2-t1.

Gambar2 : Diagram Waktu Frekuensi Osilator

Masing-masing pada saat t2 dan t1 tengangan kapasitor adalah

Vt2 = Vsat (1-e-t2/RC) dan

Vt1 = Vsat (1 - e-t1/RC)

Perhatikan bahwa Vt2 = +BVsat dan Vt1 = -BVsat.

 Dengan mengaplikasikan persamaan matematika eksponensial dari persamaan di atas akan diperoleh :

t = t2-t1 = RC ln [( 1+B)/(1-B)]

dan 

T = 2t = 2RC ln [( 1+B)/(1-B)]

Tentu frekuensi osilator dapat dihitung dengan f = 1/T. Sebagai contoh pada rangkaian gambar 1, jika dihitung maka akan didapat T = 589 us atau f = 1.7 kHz.

MACAM - MACAM OSILATOR RELAKSASI :

1. OSILATOR SUMBATAN

Osilator sumbatan adalah salah satu osilator yang paling efektif untuk memproduksi pulsa-pulsa umur pendek dengan tepi-tepi cepat dan siklus aktif rendah. Salah satu penerapannya adalah sebagai generator pulsa clock dalam sistem digital. Transistor daya rendah dapat dipakai untuk membangkitkan pulsa-pulsa berdaya relatif tinggi karena siklus aktifnya rendah. Daya yang diboroskan rata-rata adalah kecil karena transistor hanya hidup sebentar selama periode siklus. Umpanbalik positif osilator adalah melalui transformator pulsa kecil diantara kalang kolektor dan kalang basis.

      CARA KERJA

            Bila untuk pertamakalinya daya dihidupkan, Transistor akan mati sampai tegangan yang membentangi kondensator naik sedikit diatas 0.6 V. Transistor mulai menghantar dan arus kolektor mengalir melalui lilitan primer transformator. Karena ada umpanbalik positif, arus kolektor yang berubah menginduksikan gaya elektromotif dalam lilitan sekunder yang memaksa transistor menghantar lebih lanjut. Dengan cepat sekali transistor hidup dan jenuh, tegangan kolektornya jatuh sampai sekitar 0.1 V (V_CE(sat)). Setelah berlangsung sebentar, arus kolektor berhenti berubah, disebabkan oleh penguatan transistor atau kejenuhan transformator. Bila hal ini terjadi, medan magnet dalam transformator runtuh dan gaya elektromotif basis jatuh. Transistor mulai mati dengan tegangan kolektornya naik menuju +V_CC. Umpanbalik dengan cepat mematikan transistor dan gelombang basis menuju negatif, tegangan puncak yang membentangi kondensator kira-kira nV_CC dengan n adalah perbandingan lilitan transformator. Transistor masih tetap mati sementara kondensator mengisi muatan secara eksponensial melalui resistor. Segera setelah tegangan kondensator mencapai +0.6 V, transistor menghantar lagi dan siklus diulang. Sebuah dioda dipasang membentangi primer transformator untuk menindas gaya elektromotif lawan yang ditimbulkan ketika transistor mulai mati.

2. MULTIVIBRATOR TAKSTABIL

Rangkaian osilator ini berada dalam kelompok osilator relaxation, yang terdiri dari 3 bentuk, yaitu, bistable (BMV), monostable (MMV), dan astable (AMV). Jenis yang merupakan generator gelombang persegi adalah, astable multivibrator. Nama lain AMV adalah, free running multivibrator.

Gambar 3 Rangkaian Multivibrator Takstabil

Mempunyai rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 3. Nampak pada gambar 3, bahwa rangkaian disusun oleh dua rangkaian transistor yang simetri yang tersambung saling mengumpan balik. Output sinyal yang berbentuk gelombang persegi dapat diperoleh, baik dari kolektor transistor T1 (=v_c1) maupun dari kolektor transistor T2 (=v_c2). Bentuk gelombang dimaksud ditunjukkan pada gambar 4.

Gambar 4 Diagram bentuk gelombang persegi, output multivibrator takstabil

       Terlihat pada diagram bentuk gelombang output AMV sebagai fungsi waktu, bahwa lebar pulsa positif dan lebar perioda nol, masing-masing sebesar,

       sehingga waktu perioda sinyal persegi tersebut adalah,

      Bila lama perioda t1 dan t2 dirancang sama, maka persamaan di atas menjadi,

  

      dimana R₁ = R₂ = R dan C₁ = C₂ = C.

                  Nilai waktu perioda t₁ ataupun t₂ dapat diturunkan sebagai berikut. Sebetulnya waktu perioda tersebut, adalah waktu yang diperlukan untuk megisi kapasitor dari –Vcc sampai nol melalui transistor yang sedang on. Gambar 5 menunjukkan proses tersebut ketika transistor T₁ yang on. Polaritas muatan awal kapasitor C₂ ditunjukkan pada gambar, yaitu sebesar – Vcc yang cukup untuk membuat transistor T₂ off. Kondisi off transistor T₂ berlangsung terus sampai muatan kapasitor C₂ mencapai nol volt (atau +V_BEcutin). Ketika muatan kapasitor C₂ mencapai nol volt, maka transistor T₂ menjadi on yang kemudian dapat membuat transistor T1 off karena muatan –Vcc pada kapasitor C₁.

Gambar 5 Proses pengisian kapasitor pada multivibrator takstabil

      Kurva pengisian kapasitor C₁ atau C₂ ditunjukkan pada Gambar 6. Kurva   pengisian mengikuti fungsi exponensial sebagai berikut,

    

      Untuk kondisi muatan kapasitor sama dengan nol, maka persamaan menjadi           sebagai berikut,

  

Gambar 6 Kurva pengisian kapasitor