BAB II
ANALISIS DAN PERANCANGAN

2.1.	PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
	Dalam perancangan perangkat keras “Pembangkit Gelombang Segitiga dan Kotak” dibutuhkan komponen antara lain IC LF 353 yang terintegrasi dual Op-Amp dalam satu IC, yaitu integrator digunakan sebagai pembangkit gelombang segitiga dari inputnya yang berupa sinyal kotak dan schimitt trigger sebagai pembangkit gelombang kotak. Dan didukung kapasitor yang berfungsi sebagai feedback (umpan balik) dan sebagai rangkaian RC, Potensiometer berfungsi untuk mengatur pergeseran bentuk gelombang segitiga dan kotak, diode zener berfungsi sebagai pembanding antara ground dengan output gelombang, resistor sebagai hambatan dan saklar sebagai penentu nilai kapasitor. 

INTEGRATOR

SCHMITT TRIGGER

	Vo1

	Vo2

Gb 2.1. Blok diagram pembangkit gelombang segitiga dan kotak

Gb 2.2. Rangkaian lengkap pembangkit gelombang segitiga dan kotak dengan IC LF 353

2.2	SPESIFIKASI PERANGKAT KERAS
	Perancangan pembangkit gelombang segitiga dan kotak yang tergabung dalam satu rangkaian antara input, pemroses dan output ini meliputi perancangan dan pembuatan rangkaian.
Komponen elektronik yang digunakan dalam pembuatan pembangkit gelombang ini meliputi :
1)	1 IC LF 353
2)	1 Potensiometer 10 KΩ
3)	3 Kapasitor 5 nF, 10 nF dan 15 nF
4)	3 saklar On/Off
5)	Resistor :
4,7 KΩ = 2
10 KΩ = 3
22 KΩ = 1
6)	2 Diode zener 7,5 V
	
	Fungsi dari masing- masing komponen pada perancangan pembangkit gelombang segitiga dan kotak adalah sebagai berikut :
•	Rangkaian IC LF 353 dengan dual Op-Amp yang fungsi utamannya sebagai pembangkit gelombang kotak dan segitiga. Dimana gelombang kotak diperoleh dari rangkaian penguat schmitt trigger dan gelombang segitiga diperoleh dari rangkaian penguat integrator.
•	Rangkaian kapasitor dengan tiga nilai yang berbeda sebagai rangkaian RC dan feedback input membalik integrator.
•	Potensiometer difungsikan sebagai input tak membalik integrator Op-Amp, pada aplikasinya dapat mengatur pergeseran gelombang.
•	Resistor berfungsi sebagai pengintegral dan pembagi tegangan. kemudian saklar di fungsikan untuk menentukan nilai kapasitor.

2.3.	IC LF 353
IC LF 353 yang di dalam rangkaiannya terintegrasi penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai empat masukan dan dua keluaran.

Gb.2.3 IC LF 353

Parameter	LF 353	
Internally trimmer offset voltage	10 mV	
Low input bias current	50 pA	
Low input noise voltage	25nV/ √Hz	
Low input noise current	0.01 pA/ √Hz	
Wide gain bandwidth	4 MHz	
High slew rate	13 V/us	
Low supply current	3.6 mA	
High input impedance	1012 Ω	
Low total harmonic distortion	≤0.02%	
Low 1/f noise corner	50 Hz	
Fast setting time to 0.01%	2us	

Tabel 2.1. Sifat ideal dan data dari IC LF 353

Rangkaian feedback (umpan balik) negatif  memegang peranan penting. Secara umum, umpan balik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpan balik negatif menghasilkan penguatan yang dapat diukur. Op-Amp digunakan untuk membuat rangkaian-rangkaian dengan respon frekuensi.
Dual Op-Amp yang terdapat pada IC LF 353 yaitu integrator Op-Amp sebagai pembangkit gelombang segitiga dan schimitt trigger sebagai pembangkit gelombang kotak.

Gb 2.4. Rangkaian dasar penguat operasional (Op-Amp)

2.3.1.	Integrator
	Rangkaian integrator seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5. Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian Op-Amp inverting, rangkaian umpan baliknya (feedback) menggunakan capasitor C.

Gb 2.5. Rangkaian Integrator

	Pada prinsipnya sama dengan rangkaian op-amp inverting. Rangkaian integrator digunakan sebagai rangkaian pembangkit sinyal segitiga dari inputnya yang berupa sinyal kotak.
	Rangakaian ini menyelenggarakan operasi integrasi secara matematik karena dapat mengahasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan integral masukan. Pemakaian yang umum ialah mengguanakan tegangan masukan yang tetap untuk mengahasilkan tegangan keluaran berbentuk lereng (ramp). Sebuah lereng adalah tegangan yang mendaki atau menurun secara linier.
	Pada keadaan awal, arus input yang mengalir melalui resistor sama dengan I1 = Vi / R. Tegangan output (Vo) sama dengan nol sehingga arus yang mengalir melalui resistor juga mengalir melalui kapasitor C ( I2 = C. dv/dt) yaitu dengan menganggap resistansi input Op-Amp adalah tak terhingga ( keadaan ideal ). Dari hal ini maka didapat persamaan :

Sehingga :

Dengan mengintegralkan kedua ruas persamaan diatas, suatu persamaan tegangan output integrator (Vo) akan diperoleh sebagai berikut :

2.3.2.	Schmitt Trigger
	 Schmitt trigger merupakan komparator regeneratif yang berfungsi sebagai pembanding dengan umpan balik positif. Untuk mengubah tegangan masuk yang perubahannya sangat lambat kedalam keluaran yang berubah tajam bentuk gelombangnya (hampir tidak kontinyu) dan timbul tepat pada harga tertentu dari tegangan masuk diperlukan rangkaian pemicu schmitt dimana sinyal masuk dapat diambil sembarang selama bentuk gelombangnya periodik dengan amplitudo cukup besar untuk melewati titik perpindahan atau batas jangkauan histerissis (VH) sehingga menghasilkan keluaran gelombang persegi. Pada dasarnya rangkaian pemicu schmitt Op-Amp seperti terlihat pada Gambar 2.6, dimana adanya pembagian tegangan sehingga diperoleh umpan balik positif. Bila tegangan keluaran mengalami kejenuhan positif, maka tegangan positif diumpankan kembali ke masukan tak membalik, masukan positif ini menjaga keluaran pada keadaan tinggi.

Gb 2.6. Schmit trigger

	Sebaliknya, bila tegangan masuk mengalami kejenuhan negatif diumpankan kembali ke masukan tak membalik dan keluaran pada keadaan rendah. Dalam hal ini umpan balik positif memperkuat keadaan keluaran yang ada, jadi faktor umpan balik adalah :

Bila keluaran mengalami kejenuhan positif, tegangan acuan yang diterapkan pada masukan tak membalik adalah :

Bila keluarannya mengalami kejenuhan negatif, tegangan acuan adalah :

Seperti yang ditunjukkan diatas, tegangan-tegangan acuan ini sama dengan titik perpindahan atas (Uper Trip Point, UTP) atau + Bvjen dan titik perpindahan bawah (Lower Trip Point, LTP) atau - Bvjen.
Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.7 sebagai rangkaian dasar pemicu schmit.

Gb 2.7. Histerisis

2.4.	KAPASITOR
	Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang terdiri dari dua buah plat penghantar sejajar yang disekat satu sama lain dengan suatu bahan elektrik.

Gb 2.8. Simbol Kapasitor

Komponen ini sangat penting dalam elektronika atau listrik karena mempunyai sifat- sifat :
•	Dapat menyimpan muatan listrik
•	Dapat menahan arus searah
•	Dapat melewatkan arus bolak balik
	Banyaknya muatan yang diisikan kepada kapasitor tersebut adalah sebanding dengan tegangan yang diberikan oleh sumber. Kapasitansi dari kapasitor yang dimuati dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
C = Q/V .................... 
Dimana :
C = Kapasitansi kapasitor (F)
Q = Muatan yang diisikan pada plat +Q dan .Q (C)
V = Tegangan yang diberikan (V)
	Dalam rangkaian pembangkit gelombang, kapasitor berfungsi feedback dan bersama resistor menjadi rangkaian RC.

2.5.	DIODE ZENER
	Diode zener merupakan satu jenis diode khusus yang juga bisa mengalirkan arus ke arah sebaliknya. Sifat dari diode zener sama dengan sifat dari diode biasa, diode zener dirancang untuk memiliki voltase break trhough pada voltase tertentu. Voltase break through pada diode zener biasa disebut sebagai voltase zener. Dioda zener biasanya dipakai pada arah balik sehingga voltase pada dioda ini konstan sebesar voltase zenernya. Dalam rangkaian ini, dioda zener digunakan sebagai pembanding antara ground dengan tegangan output gelombang.

Gb 2.9. Lambang diode zener

Gb 2.10. Diode zener pada rangkaian

2.6.	RESISTOR
	Dalam rangkaian pembangkit gelombang, resistor digunakan sebagai rangkaian RC dan rangkaian pembagi tegangan. Karena berdasarkan sifat dari resistor yang mempunyai hubungan berbanding lurus  atau hubungan linier antara voltase dan arus. Sebagaimana fungsi utamanya dalam rangkaian elektronik adalah sebagai hambatan. Resistivitas atau dapat juga disebut sebagai tahanan dan besar resistivitas menunjukan berapa kuat suatu komponen (resistor) menahan arus. Jika resistivitas besar, berarti daya untuk menahan arus juga besar sehingga arus menjadi kecil atau voltase harus besar untuk mendapatkan arus tertentu.

Gb 2.11. Lambang resistor

Gb 2.12. Rangkaian resistor sebagai pembagi

Gb 2.13. Rangkaian RC/ pengintegral
2.7.	SAKLAR
	Sistem pensaklaran digunakan untuk menentukan pilihan nilai kapasitor yang akan digunakan sebagai feedback dan penurun frekuensi, dengan menggunakan tiga pilihan nilai kapasitor maka batas (limit) keluaran frekuensi dapat kita tentukan dengan menentukan saklar nilai kapasitor.

Gb 2.14. Switch Key

Gb 2.15. rangkaian Switch Penentu nilai kapasitor