FATMA: laporan komparator

BAB I

DASAR TEORI

1.1. Pengertian Komparator

Komparator adalah komponen elektronik yang berfungsi membandingkan dua nilai kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil. Komparator bisa dibuat dari konfigurasi open-loop Op Amp. Jika kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau saturasi negatif (-Vsat).

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiml8MC_OftkQ2MIbgPFaA9LWZyXXJY0zB5dMI6kaYuSNaB-47Wgzm2oCgInicCdZGOcCWqUrmNkPRvqAC8CRCEVWt3N8WBO7BrYMLVlwQvFwGhqDAG5dIfTS9qfeqkifWAAtXK33qhY64/s1600/dd.png

Gambar 1.1 Rangkaian komparator sederhana

1.2. Operasional Amplifier (Op Amp) Sebagai Komparator

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).

Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input.

Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai dengan perbandingan Vin dan Vref. Dan berikut adalah rangkaian komparator sederhana.

Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingg nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar :

V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply

Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply.

Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM324 yang banyak di pasaran.

Bentuk Fisik Ic LM 324 sebagai komparator :

Gambar 1.2 Bentuk Fisik IC LM324

Fungsi Pin IC:

Pin 1 = output 1 Pin 8 = output 3

Pin 2 = input 1 negatif Pin 9 = input 3 negatif

Pin 3 = input 1 positif Pin 10 = input 3 positif

Pin 4 = VCC Pin 11 = GND

Pin 5 = input 2 positif Pin 12 = input 4 positif

Pin 6 = input 2 negatif Pin 13 = input 4 negatif

Pin 7 = output 2 Pin 14 = output 4

1.3. Prinsip kerja Komparator Op Amp

Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing menyatakan amplitudo sinyal input tak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah

+Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+
+Vin < −Vin maka Vo = Vsat−
Keterangan:
+Vin = Amplitudo sinyal input tak membalik (V)
−Vin = Amplitudo sinyal input membalik (V)
Vsat+ = Tegangan saturasi + (V)
Vsat− = Tegangan saturasi – (V)
Vo = Tegangan output (V)

Besar tegangan keluaran dari komparator tidak bersifat linier secara proporsional terhadap besar tegangan input. Terdapat dua macam komparator, antara lain :

1.3.1. Non-Inverting Komparator

Pada Non-Inverting Comparator, tegangan input dipasang pada saluran non-inverting (+) dan tegangan referensi pada saluran inverting (-).

Pada rangkaian Non-Inverting Comparator, jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah +Vsat (mendekati tegangan +VCC). Jika Vin lebih kecil dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (mendekati tegangan -VEE).

1.3.2. Inverting Komparator

Pada Inverting Comparator tegangan input (Vin) dihubungkan pada saluran inverting (-) dan tegangan referensi (Vref) pada saluran non-inverting (+). Tegangan referensi dapat menggunakan sumber catu daya tegangan konstan atau rangkaian pembagi tegangan.

Pada saat Vin lebih kecil dari Vref, tegangan output Vo adalah +Vsat (≈ +VCC). jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (≈ +VEE).

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Tujuan

1. Mahasiswa dapat merangkai rangkaian komparator sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.

2. Mahasiswa dapat menganalisis karakteristik rangkaian komparator sebagai aplikasi dari rangkaian OP AMP.

2.2. Alat dan Bahan

1. IC LM 324 1 buah

2. Potensiometer 50Kohm 2 buah

3. Resistor 330 Ohm 2 buah

4. Project board 1 buah

5. Power Supply 1 buah

6. AVO meter 1 buah

7. Pinset 1 buah

8. Oscilloscope 1 buah

9. Function Generator 1 buah

10. Jumper secukupnya

2.3. Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1. Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif sebelum digunakan!

2. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

3. Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

4. Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki komponen.

5. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi dosen pendamping untuk mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.

6. Kalibrasi terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan.

7. Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.

8. Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum!

2.4. Langkah Percobaan

2.4.1. Percobaan 1

1. Lihat Gambar 2.1 lalu pahami fungsi tiap konektor pada modul komparator.

Description: Description: Rangkaian Comparator

Gambar 2.1 Rangkaian dasar komparator

2. Hubungkan konektor VCC 12 Volt pada tegangan sumber 12 Volt

3. Hubungkan konektor GND pada ground.

4. Sambunglah masukan V in + pada tegangan 5 Volt

5. Atur tegangan potensio lalu ukur tegangan sebesar 1V pada V in -

6. Ukur tegangan pada Vout

7. Catat hasil pada tabel hasil yang telah disediakan

8. Kemudian atur lagi tegangan pada potensio sesuai tabel percobaan lalu catat tegangan V out

9. Kemudian analisis lalu beri kesimpulan hasil praktikum yang telah dilakukan.

2.4.2. Percobaan 2

1. Rangkai pada project board rangkaian pada Gambar 1.4

Gambar 2.2 Rangkaian Komparator Input Positif

2. Hubungkan konektor Vcc pada sumber tegangan 12 volt

3. Hubungkan konektor GND pada ground

4. Sambungkan masukan Vin+ pada function generator dengan tegangan 5Vp-p

5. Atur tegangan pada Vin- sehingga menunjukkan tegangan referensi sebesar 1V, 2V, 3V.

6. Amati output tegangan pada oscilloscope (Foto dan lampirkan pada hasil percobaan)

2.4.3. Percobaan 3

1. Rangkai pada project board rangkaian pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Rangkaian Komparator Input negatif

2. Hubungkan konektor Vcc pada sumber tegangan 12 volt

3. Hubungkan konektor GND pada ground

4. Sambungkan masukan Vin+ pada function generator dengan tegangan 5Vp-p

5. Atur tegangan pada Vin- sehingga menunjukkan tegangan referensi sebesar 1V, 2V, 3V.

6. Amati output tegangan pada oscilloscope (Foto dan lampirkan pada hasil percobaan)

BAB III

ANALISIS DATA

3.1. Hasil Percobaan 1

3.1.1. Tabel hasil Percobaan 1

Tabel 3.1 Tabel nilai tegangan Vout percobaan 1 secara teori, simulasi, dan praktikum

No	Tegangan Vin +	Tegangan Vin -	Tengangan Vout
No	Tegangan Vin +	Tegangan Vin -	Percobaan	Teori	Simulasi
1	5 Volt	1 Volt	10,89 Volt	5,5 – 10 Volt	10.27 Volt
2	5 Volt	2 Volt	10,91 Volt	5,5 – 10 Volt	10.27 Volt
3	5 Volt	3 Volt	10,93 Volt	5,5 – 10 Volt	10.27 Volt
4	5 Volt	4 Volt	10,94 Volt	5,5 – 10 Volt	10.27 Volt
5	5 Volt	5 Volt	10,94 Volt	5,5 – 10 Volt	10.18 Volt
6	5 Volt	6 Volt	9,7 mVolt	0 Volt	-9.57 mVolt
7	5 Volt	7 Volt	9,6 mVolt	0 Volt	-9.57 mVolt
8	5 Volt	8 Volt	9,5 mVolt	0 Volt	-9.57 mVolt
9	5 Volt	9 Volt	9,5 mVolt	0 Volt	-9.57 mVolt
10	5 Volt	10 Volt	9,6 mVolt	0 Volt	-9.56 mVolt

3.1.2. Tabel Analisis Hasil Percobaan dan Teori

Tabel 3.1 Tabel nilai tegangan Vout percobaan 1 secara teori, simulasi, dan praktikum

No	Hasil Percobaan	Teori	Hasil Perbandingan
No	Hasil Percobaan	Teori	Sesuai	Tidak Sesuai
1	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 1 V → Vo = .….V	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 1V → Vo = 5,5 – 10 V	ü
2	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 2 V → Vo = .….V	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 2V → Vo = 5,5 – 10 V
3	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 3 V → Vo = .….V	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 3V → Vo = 5,5 – 10 V
4	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 4 V → Vo = .….V	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V ≥ 4V → Vo = 5,5 – 10 V
5	+Vin < −Vin → Vo = Vsat+ 5 V < 5 V → Vo = .….V	+Vin < −Vin → Vo = Vsat- 5 V < 5V → Vo = 0 V
6	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V < 6 V → Vo = .….V	+Vin < −Vin → Vo = Vsat- 5 V < 6 V → Vo = 0 V
7	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V < 7 V → Vo = .….V	+Vin < −Vin → Vo = Vsat- 5 V < 7 V → Vo = 0 V
8	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V < 8 V → Vo = .….V	+Vin < −Vin → Vo = Vsat- 5 V < 8 V → Vo = 0 V
9	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V < 9 V → Vo = .….V	+Vin < −Vin → Vo = Vsat- 5 V < 9 V → Vo = 0 V
10	+Vin ≥ −Vin → Vo = Vsat+ 5 V < 10 V → Vo = .….V	+Vin < −Vin → Vo = Vsat- 5 V < 10 V → Vo = 0 V

3.1.3. Simulasi Multisim Percobaan 1

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 1 volt

Gambar 3.1 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 1 volt

Dari gambar 3.1, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih besar dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi +. Seperti halnya pada gambar 3.1, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =1 volt maka nilai tegangan outputnya 10,273 V. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 10,89, yang kita bisa bandingkan pada table 3.1. Apabila hasil simulasi, hasil percobaan dan teori kita bandingkan, kita akan memperoleh nilai tegangan output dari ketiganya tidak jauh berbeda.

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 2 volt

Gambar 3.2 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 2 volt

Dari gambar 3.2, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih besar dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi +. Seperti halnya pada gambar 3.2, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =2 volt maka nilai tegangan outputnya 10,273 V. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 10,91, yang kita bisa bandingkan pada table 3.1. Apabila hasil simulasi, hasil percobaan dan teori kita bandingkan, kita akan memperoleh nilai tegangan output dari ketiganya tidak jauh berbeda.

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 3 volt

Gambar 3.3 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 3 volt

Dari gambar 3.3, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih besar dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi +. Seperti halnya pada gambar 3.3, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =3 volt maka nilai tegangan outputnya 10,273 V. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 10,93, yang kita bisa bandingkan pada table 3.1. Apabila hasil simulasi, hasil percobaan dan teori kita bandingkan, kita akan memperoleh nilai tegangan output dari ketiganya tidak jauh berbeda.

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 4 volt

Gambar 3.4 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 4 volt

Dari gambar 3.4, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih besar dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi +. Seperti halnya pada gambar 3.4, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =4 volt maka nilai tegangan outputnya 10,273 V. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 10,94, yang kita bisa bandingkan pada table 3.1. Apabila hasil simulasi, hasil percobaan dan teori kita bandingkan, kita akan memperoleh nilai tegangan output dari ketiganya tidak jauh berbeda.

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 5 volt

Gambar 3.5 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 5 volt

Dari gambar 3.5, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih besar dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi +. Seperti halnya pada gambar 3.5, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =5 volt maka nilai tegangan outputnya 10,182 V. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 10,94, yang kita bisa bandingkan pada table 3.1. Apabila hasil simulasi, hasil percobaan dan teori kita bandingkan, kita akan memperoleh nilai tegangan output dari ketiganya tidak jauh berbeda.

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 6 volt

Gambar 3.6 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 6 volt

Dari gambar 3.6, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih kecil dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi -. Seperti halnya pada gambar 3.6, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =6 volt maka nilai tegangan outputnya -9,569 mV. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 9,7 mVolt

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 7 volt

Gambar 3.7 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 7 volt

Dari gambar 3.7, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih kecil dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi -. Seperti halnya pada gambar 3.7, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =7 volt maka nilai tegangan outputnya -9,569 mV. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 9,6 mV

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 8 volt

Gambar 3.8 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 8 volt

Dari gambar 3.8, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih kecil dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi -. Seperti halnya pada gambar 3.8, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =8 volt maka nilai tegangan outputnya -9,569 mV. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 9,5 mV

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 9 volt

Gambar 3.9 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 9 volt

Dari gambar 3.9, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih kecil dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi -. Seperti halnya pada gambar 3.9, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =9 volt maka nilai tegangan outputnya -9,569 mV. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 9,5 mV

· Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 10 volt

Gambar 3.10 Nilai Vout pada saat Vin + = 5 volt dan Vin - = 10 volt

Dari gambar 3.10, kita bisa mengetahui bahwa, apabila vin + lebih kecil dari vin- maka kita akan mendapatkan tegangan saturasi -. Seperti halnya pada gambar 3.10, pada saat vin+ = 5 volt dan vin- =10 volt maka nilai tegangan outputnya -9,569 mV. Pada saat percobaan kita mendapatkan tegangan output 9,6 mV

3.2. Hasil Percobaan 2 (Input Positif / Non Inverting)

3.2.1. Hasil Praktikum

Dari fungsi komparator kita mengetahui bahwa percobaan ini untuk membandingkan 2 tegangan yaitu engangan dari sensor dan tegangan frekuensi, hasil pembandingannya yaitu mendapatkan tengangan saturasi + atau -, mendapatkan nilai yang lebih besar atau lebih kecil. Praktikum kali ini kita membandingkan sinyal keluaran pada vin berbeda. Bisa kita amati pada gambar 3.12 disaat vin =1, pada gambar 3.13 disaat vin =2, pada gambar 3.14 disaat vin=3. Tiga gambar tersebut adalah keluaran sinyal pada rangkaian non inverting yang apabila kita bandingkan, kita dapat menyimpulkan bahwa semakin besar tegangan inputnya maka duty cycle akan semakin kecil.

Jika hasil praktikum ini kita bandingkan dengan hasil simulasi pada multisim, kita bisa melihat pada gambar 3.15, gambar 3.16 dan gambar 3.17. dari perbandingan hasil simulasi dan hasil praktikum tersebut kita mendapatkan

· Output tegangan pada saat Vin = 1 volt