Terdapat dua bagian dalam rangkaian ini, di mana kita akan merancang pembangkit gelombang segitiga. Jadi, bagian pertama adalah bagian yang menghasilkan gelombang kotak dan bagian kedua adalah bagian yang akan mengubah gelombang kotak menjadi gelombang segitiga. Bagian pertama sangat sederhana yang tidak lain adalah pembangkit gelombang kotak dan bagian kedua tidak lain adalah integrator menggunakan Op-Amp yang mengubah masukan gelombang kotak dari bagian pertamna menjadi gelombang segitiga.
Gambar 5.85 Rangkaian Pembangkit Gelombang Segitiga
Seperti yang dapat Anda lihat dari rangkaian di atas, rangkaian sampai titik Vo1 adalah rangkaian untuk generator gelombang kotak. Keluaran dari generator gelombang kotak dihubungkan sebagai input ke bagian integrator menggunakan Op-Amp lain.
Di sini, keluaran dari Op-Amp pertama (A1) yang merupakan gelombang persegi dan Op-Amp kedua (A2) yang merupakan gelombang segitiga yang memiliki frekuensi yang sama. Artinya, frekuensi gelombang kotak dan frekuensi gelombang segitiga sama besar, frekuensi ini tergantung pada nilai resistor R. Karena menurut rangkaian pembangkit gelombang kotak, frekuensi berbanding terbalik dengan R.
Frekuensi (Gelombang persegi) = Frekuensi (Gelombang segitiga).
Pada bagian integrator, R3 dan C2 tergantung pada keluaran gelombang persegi, yang berarti R3 dan C2 harus sama dengan waktu T. Di mana T tidak lain adalah periode waktu dari gelombang persegi. Dan di sini R4 terpararel dengan C2, yang membuat R4 = 10R3.
Periode waktu T = R3*C2.
Rangkaian ini memerlukan 2 Op-amp, 2 kapasitor, dan setidaknya 5 resistor yang berarti persyaratan komponen dari rangkaian ini lebih banyak. Jadi mari kita rancang rangkaian yang dioptimalkan untuk generator gelombang segitiga.
Pembangkit gelombang segitiga yang dioptimalkan (Yang Digunakan)
Gambar 5.86 Rangkaian Pembangkit Gelombang Segitiga yang dioptimalkan
Seperti yang terlihat pada rangkaian di atas, Terminal (-) inverting Op-Amp A1 terhubung ke Ground dan Terminal (+) non-invertingnya terhubung ke pembagi tegangan yaitu R2 dan R3. Dari Output A1, anda mendapatkan gelombang kotak di Vo1 yang terhubung ke Resistor dan Kapasitor pada Op-Amp kedua A2 seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian di atas. Terminal non-inverting A2 terhubung ke Ground.
Pada keluaran Vo2, Anda akan mendapatkan gelombang segitiga yang terhubung sebagai umpan balik ke R2. Rangkaian ini menjadikan kebutuhan resistor dan kapasitor lebih sedikit daripada rangkaian sebelumnya.
Cara kerja pembangkit gelombang segitiga berbasis Op-Amp
Pertama, mari kita asumsikan titik P terletak antara resistor pembagi tegangan dan A1. A1 berperan sebagai pembanding yang secara terus-menerus membandingkan tegangan pada titik P dengan 0V/ground. Jika tegangan pada titik P naik di atas 0 Volt atau turun di bawah 0 Volt maka anda akan mendapatkan tegangan saturasi positif atau negatif pada output Op-Amp A1 yang sekaligus akan bertindak sebagai input untuk Op-Amp kedua A2. Tegangan pada titik P akan dibandingkan secara terus-menerus oleh A1 dengan 0 Volt. Di bawah ini merupakan gambar gelombang yang menunjukkan keluaran pembangkit gelombang persegi serta pembangkit gelombang segitiga.
Gambar 5.87 Bentuk Sinyal Rangkaian Pembangkit Gelombang Segitiga
Pada awalnya, nilai tegangan P > 0V dan A1 akan menghasilkan output tegangan saturasi positif +Vsat. Karena output ini bertindak sebagai masukan untuk Op-Amp berikutnya maka akan menghasilkan output Vramp negatif.
Tegangan Ramp akan menurun/negatif dan karena itu anda dapat memperhatikan kondisi titik P tergantung pada nilai R2 dan R3. R2 dan R3 adalah rangkaian pembagi tegangan di mana satu ujungnya terhubung ke A1 dan ujung yang lain terhubung ke A2.
Pada suatu kondisi, tegangan pada titik P akan < 0V dan keluaran dari pembangkit gelombang kotak akan menjadi tegangan saturasi negatif -Vsat. Dan setelah itu, tegangan pada titik P akan tetap berada dalam kondisi yang sama karena tegangan ramp negatif menurun dan setelah kondisi ini, tegangan ramp akan naik/positif menuju tegangan saturasi positif +Vsat. Pada suatu keadaan ketika tegangan pada titik P melewati nilai positif yaitu +Vramp maka keluaran gelombang kotak akan beralih ke tegangan saturasi positif +Vsat dan proses ini terus berulang-ulang sehingga anda akan mendapatkan gelombang kotak pada keluaran A1 dan gelombang segitiga pada keluaran A2.
Untuk rangkaian ini, ketika keluaran berubah dari tegangan ramp positif/naik menjadi ramp negatif/turun, maka tegangan saturasi positif +Vsat dihasilkan melalui R3 dan Vramp negatif/turun akan dihasilkan di R2 pada saat itu tegangan pada titik P akan = 0V.
Persamaannya dapat ditulis sebagai:
Tegangan puncak ke puncak/peak to peak Vopp merupakan perbedaan tegangan +Vramp dan –Vramp:
Berikut ini rumus-rumus untuk mencari periode T dan frekuensi:
Frekuensi fo berbanding lurus dengan nilai R3 sehingga jika nilai R3 naik maka frekuensi fo juga naik dan begitu pula sebaliknya.
Contoh:
Desain pembangkit gelombang segitiga dengan fo 2KHz yang memiliki tegangan saturasi 10V dan tegangan supplynya ±12V. Asumsikan tegangan Vopp = 7, R2 = 10K ohm dan C = 0,05μF
Solusi:
Hiung nilai R3:
Saat ini anda harus menghiung nilai R1 dari rumus fo:
Berikut ini hasil akhir rangkaiannya:
Gambar 5.88 Hasil Akhir Rangkaian Pembangkit Gelombang Segitiga
Anda dapat menggunakan potensiometer 50K ohm unuk mendapakan nilai R3 sebesar 28,5K ohm.
Gambar 5.89 Rangkaian Percobaan Pembangkit Gelombang Segitiga yang dioptimalkan
Video: