ELEKTRONIKA TERINTEGRASI SCHMITT TRIGGER
OLEH : 1. ZULFIQAR ISLAHQAM AT 2. MUH ICHSAN ANUGR AH 3. MUH FACHRUS SAKIRIN M 4. AM AL ARSAD MAKKAS AU 5. MUHRIZAL D!A"IR $. MUH GHIFAR FATH AN % &. MOCH ARIEF AMRAN #. MONICA FRICILIA SANTOSO 9. NUR FADHLI 10. ADE 'I!AA HUKM AN S 11. SHELAN A %A'ILOI 12. MU MUAMM AR USRIL IHZA M
(D41114509) (D41114511) (D41114512) (D41114514) (D4111451#) (D41114519) (D41114520) (D41114521) (D41114522) (D41114523) (D41114524) (D4111452$)
DE%ARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIERSITAS HASANUDDIN KATA %ENGANTAR Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah Elektronika Terintegrasi erintegrasi tentang Schmitt Trigger.
1
Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. ntuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bah!a masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. "leh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. #khir kata kami berharap semoga makalah ini dapat memberikan man$aat terhadap pembaca.
Makassar, %& Mei &%'(
Kelompok )
DAFTAR ISI S#M*+...........................................................................................................' K#T# *EN#NT#........................................................................................ ..& #/T# 0S0......................................................................................................1 2#2 0 *EN#3+#N....................................................................................4 #.'. +atar 2elakang.......................................................................................4 #.&. umusan Masalah.................................................................................4 #.1. Tujuan.................................................................................... ................5 2#2 00 *EM2#3#S#N.....................................................................................)
2
&.'. &.&. &.1. &.4. &.5. &.). &.(. &.6. &.7.
*engertian Schmitt Trigger..............................................................) angkaian asar Schmitt Trigger....................................................6 angkaian Non Symetrical Schmitt Trigger.....................................7 angkaian Non Symetrical ST dengan Single Supply....................7 *embangkit "silator menggunakan ST 0n8erter...........................'% Schmitt Trigger "p-#mp................................................................'' Karakteristik 3isteresis..................................................................'& 0nput "utput elombang Schmitt Trigger......................................'1 #plikasi Schmitt Trigger.................................................................'5
2#2 000 *ENT*..........................................................................................'6 1.'. Kesimpulan....................................................................................'6 #/T# *ST#K#............................................................................ ............'7
"A" I %ENDAHULUAN
'.'.
+atar 2elakang
alam elektronika, pemicu Schmitt adalah rangkaian komparator dengan histeresis yang diimplementasikan dengan menerapkan umpan balik positi$ pada masukan non pembalik dari komparator atau ampli$ier di$erensial. 0ni adalah rangkaian akti$ yang mengubah sinyal input analog menjadi sinyal keluaran digital. Sirkuit ini diberi nama 9pemicu9 karena output mempertahankan nilainya sampai perubahan input cukup untuk memicu perubahan. *ada kon$igurasi non in8erting, bila input lebih tinggi dari ambang yang dipilih, outputnya tinggi. 2ila input berada di ba!ah ambang batas yang berbeda :rendah;, outputnya rendah,
3
dan bila input berada di antara dua tingkat, output tetap mempertahankan nilainya. Tindakan dual threshold ini disebut histeresis dan menyiratkan bah!a pemicu Schmitt memiliki memori dan dapat bertindak sebagai multi8ibrator bistable :latch or $lip-$lop;. #da hubungan erat antara dua jenis rangkaian< pemicu Schmitt dapat diubah menjadi latch dan latch dapat diubah menjadi pemicu Schmitt. *erangkat
pemicu
Schmitt
biasanya
digunakan
dalam
aplikasi
pengkondisian sinyal untuk menghilangkan suara dari sinyal yang digunakan di sirkuit digital, terutama kontak mekanis yang terpental di sakelar. Mereka juga digunakan dalam
kon$igurasi
umpan
balik
negati$
loop tertutup untuk
menerapkan osilator relaksasi, yang digunakan pada generator $ungsi dan catu daya s!itching.
1.2. '. &. 1. 4. 5.
1.3.
R*+,- M,+,,/ #pa pengertian dari Schmitt Trigger= #pa $ungsi atau kegunaan dari Schmitt Trigger= 2agaimana gambar rangkaian dari Schmitt Trigger= 2agaimana analisis dari rangkaian Schmitt Trigger= 2agaimana pengaplikasian Schmitt Trigger pada suatu sistem Elektronika=
T,-
'. &. 1. 4.
apat mengetahui pengertian dari Schmitt Trigger. apat mengetahui $ungsi atau kegunaan dari Schmitt Trigger. apat mengetahui gambar rangkaian dari Schmitt Trigger. apat mengetahui analisis dari rangkaian Schmitt Trigger. 5. apat mengetahui pengaplikasian Schmitt Trigger pada suatu sistem Elektronika.
4
"A" II %EM"AHASAN
2.1. %-,- S6/* T *iranti elektronik yang digunakan untuk memastikan sinyal. Sehingga sinyal inputan yang tadinya berbentuk sinusoidal dapat menjadi bentuk digital atau didapatkan logika hanya % dan '. "leh sebab itu, perangkat elektronik :0>; yang digunakan untuk menerjemah sinyal menjadi dapat mende$inisikan sinyal sehingga keluarannya sesuai dengan apa yang kita inginkan. Keadaan sinyal yang tidak pasti sulit dide$inisikan oleh perangkat elektronik penerjemah sinyal.Sehingga umumnya keluaran yang didapatkan dapat berbeda dari yang kita inginkan. Schmitt trigger adalah jenis komparator dengan dua tegangan pembanding yang berbeda :Threshold voltage ;. Saat tegangan input melebihi tegangan batas atas :high threshold ; maka tegangan komparator akan bernilai high pada model non-in8erting input atau lo! pada model in8erting input. Tegangan output akan bernilai tetap sampai tegangan input berada di ba!ah tegangan batas ba!ah 5
:low threshold ;. Saat tegangan input berada di ba!ah tegangan batas ba!ah, maka tegangan ouptut akan berubah dari keadaan sebelumnya. Kondisi tegangan output high atau low bernilai mendekati tegangan positi$ atau negati$ dari catu daya yang digunakan pada komparator. ambar di ba!ah ini akan menunjukkan gra$ik perubahan tegangan output terhadap tegangan input pada rangkaian Schmitt Trigger.
ambar '. ra$ik *erubahan Tegangan "utput terhadap Tegangan 0nput pada angkaian Schmitt Trigger.
6
ari gambar tersebut dapat terlihat bah!a ketika tegangan input:garis hijau; mulai muncul, maka outputan seketika itu langsung menjadi logika '. Tetapi setelah mele!ati batas atas maka seketika itu outputan langsung menjadi logika %. Tidak peduli berapapun kenaikan tegangan input ketika sudah mele!ati batas atas, maka keadaan outputan tetaplah logika %. Sampai pada saat tegangan inputan mulai turun sampai menuju kebatas ba!ah tetaplah logikanya adalah %. Setelah mele!ati batas ba!ah secara langsung outputan akan berlogika '. Sampai berapapun kecilnya tegangan inputan tetaplah outputan berlogika '. 2egitu seterusnya akan terus berulang keadaan tersebut.
2.2. R,-7,,- D,+, S6/* T #dapun rangkaian dasar dari Schmitt Trigger adalah sebagai berikut<
:a; Schmitt Trigger Non-0n8erting
:b; Schmitt Trigger 0n8erting
umusnya adalah sebagai berikut< ±Vt h=Vs ×
RI RI + RFB
imana< ?@th adalah tegangan batas atas A@th adalah tegangan batas ba!ah. 7
0 adalah hambatan input /2 adalah hambatan umpan-balik. 2.3. R,-7,,- N8-S*6, S6/* T
RTOTAL=
1 1
+
1
+
1
R 1 R 2 RFB
A =
B=
V REF × RTOT R 1 V S × RTOT R FB
V T H
A + B
=
Up
V T H
A − B
=
Low
2.4. R,-7,,- N8-S*6, S6/* T ;-,- S-S<<
8
RTOT 1=
V Th
up
=
low
R 1 + R FB
R 2 V R 2 + RTOT 1 S
RTOT 2=
V Th
R 1 × R FB
=
R 2 × R FB R 2 + R FB R TOT
R 1 + RTOT 2
V S
2.5. %*=,-7 O+,8 M--,7,- S6/* T I->
Salah satu chip paling uni8ersal adalah 3eB Schmitt Trigger, yang dikenal sebagai (4>'4 tersebut. ipasarkan juga dengan nama 4%'%), 4%%'4, dan (43>'4. 0ni adalah chip >M"S dan ditandai oleh konsumsi arus rendah, impedansi input yang tinggi dan tegangan suplai dari 58 ke '5@. Ketika kapasitor dan resistor ditambahkan ke sebuah rangkaian Schmitt Trigger gate, hasilnya adalah sebuah osilator yang disebut multi8ibrator. Sebuah multi8ibrator memiliki $itur menghasilkan gelombang persegi dan bentuk gelombang ini dapat memiliki periode tinggi dan rendah yang sama :called 5%<5% markE. /rekuensi dari osilator tergantung pada nilai dan >. Tidak ada CrasioD tetap untuk komponen ini namun yang terbaik adalah mengacu pada sirkuit sampel untuk melihat nilai-nilai yang diperlukan untuk $rekuensi tertentu A jika tidak, #nda mungkin akan menemukan kombinasi tidak biasa seperti 9
kapasitor yang sangat besar dan resistor sangat kecil untuk mencapai $rekuensi tinggi. /rekuensi osilator Schmitt ditentukan oleh persamaan berikut<
f = 1.2/(RC) dimana< $ 3ertF "hm > /arad
2.$. S6/* T O<A*<
Seperti ditunjukkan dalam diagram sirkuit, pembagi tegangan dengan resistor di8' dan di8& diatur dalam umpan balik positi$ dari (4' 0> op-amp. Nilai yang sama dari di8' dan di8& digunakan untuk mendapatkan nilai resistansi p di8' GG di8& yang terhubung secara seri dengan tegangan input. p digunakan untuk meminimalkan masalah o$$set. Tegangan ' adalah $eedback ke input non-pembalik. Tegangan input @ i memicu atau perubahan keadaan keluaran @out setiap kali melebihi tingkat tegangan di atas nilai ambang batas tertentu yang disebut #tas Threshold @oltage :@upt; dan 2a!ah Threshold @oltage :@lpt;. Mari kita asumsikan bah!a tegangan input pembalik memiliki nilai positi$ sedikit. 3al ini akan menyebabkan nilai negati$ dalam output. Tegangan negati$ ini adalah $edback ke terminal non-pembalik :?; dari op-amp melalui pembagi
10
tegangan. engan demikian, nilai dari tegangan negati$ yang $edback ke terminal positi$ menjadi lebih tinggi. Nilai tegangan negati$ menjadi lagi tinggi sampai sirkuit didorong ke saturasi negati$ :@sat;. Sekarang, mari kita asumsikan bah!a tegangan input pembalik memiliki nilai negati$ sedikit. 3al ini akan menyebabkan nilai positi$ dalam output. tegangan positi$ ini adalah $edback ke terminal non-pembalik :?; dari op-amp melalui pembagi tegangan. engan demikian, nilai dari tegangan positi$ yang $edback ke terminal positi$ menjadi lebih tinggi. Nilai tegangan positi$ menjadi lagi tinggi sampai sirkuit didorong ke saturasi positi$ :? @sat;. 0nilah sebabnya mengapa sirkuit yang juga bernama pembanding sirkuit regenerati$.
2.&. K,,7+7 H+++ Sejak rangkaian komparator dengan umpan balik positi$ digunakan, band kondisi hysteresis mati dapat terjadi pada output. Ketika input komparator memiliki nilai lebih tinggi dari @upt, s!itch output dari ? @sat untuk @sat dan beralih kembali ke keadaan semula, ? @sat, ketika nilai masukan berjalan di ba!ah @lpt. 3al ini ditunjukkan pada gambar di ba!ah ini. Tegangan hysteresis dapat dihitung sebagai perbedaan antara tegangan ambangatasdanba!ah. @hysteresis @upt - @lpt Substitusi nilai-nilai @upt dan@lpt dari persamaan di atas< @hysteresis ? @sat :di8' H di8' ? di8&; - I@sat :di8' H di8' ? di8&;J @hysteresis :di8' H di8' ? di8&; I? @sat - :@sat;J
11
2.#. I-< O< G8*=,- S6/* T Ketika @out ? @sat, tegangan di8' disebut #tas Threshold @oltage :@upt;. Tegangan input, @in harus sedikit lebih positi$ dari @upt inorder untuk menyebabkan output @o untuk beralih dari ? @sat ke @sat. Ketika tegangan input kurang dari @upt, tegangan output @out adalah pada ? @sat. A,+ T/+/8; 8,? < @ +, (R;>1 B R;>1 R;>2 ) Ketika @out @sat, tegangan di8' disebut 2a!ah Threshold @oltage :@lpt;. Tegangan input, @in harus sedikit lebih negaiti8e dari @lpt inorder untuk menyebabkan output @o untuk beralih dari @sat untuk ? @sat. Ketika tegangan input kurang dari @lpt, tegangan output @out adalah di @sat. L=/ -;,/ T/+/8; 8,? < @ +, (R;>1 B R;>1 R;>2) ika nilai @upt dan @lpt lebih tinggi dari tegangan input kebisingan, umpan balik positi$ akan menghilangkan transisi keluaran palsu. engan bantuan umpan balik positi$ dan perilaku regenerati$ nya, tegangan output akan beralih cepat antara tegangan saturasi positi$ dan negati$.
12
>ontoh gra$ik gelombang digital rangkaiann yang memakai Schmitt Trigger dan yang tidak memakai Schmitt Trigger <
13
2erdasarkan gambar di atas, terlihat perbedaaan antara piranti elektronik yang tidak menggunakan Schmitt trigger dan menggunakan Schmitt trigger. Terlihat lebih mudah dibaca dengan menggunakan Schmitt trigger. Namun jika kita lihat dengan detail, terdapat sedikit kekurang halusan sinyal pada rangkaian Schmitt trigger. ntuk mengatasi hal tersebut dapat kita gunakan kapasitor untuk mem$ilter sinyal tersebut. mumnya kapasitor yang digunakan bernilai sangat kecil yaitu nano $arad:n/;. ari uraian di atas dapat disimpulkan bah!a penggunan Schmitt trigger sangat menguntungkan untuk beberapa hal tertentu seperti counter daan penggunaan sensor +.
2.9. A<7,+ S6/* T alam melakukan eksperimentasi dengan beberapa rangkaian saklar transistor seperti pada rangkaian otomatis lampu jalan, kita mungkin berpendapat bah!a proses penyambungan arus :s!itch on; berjalan terlalu lambat. Ketika + ditutupi dari cahaya, misalnya, +E secara perlahan akan menyala semakin terang. #kan lebih baik kiranya apabila cahaya +E dapat memancar dengan terang dalam seketika, se!aktu intensitas cahaya yang datang jatuh diba!ah suatu le8el tertentu. I-< +6/* dapat menghasilkan e$ek semacam ini. Terdapat suatu keuntungan lain dalam menggunakan Schmitt-trigger. mpamakan bah!a sebuah sistem dirancang untuk menyalakan sebuah lampu pekarangan ketika hari senja. *ada !aktu senja, intensitas cahaya akan menurun secara perlahan-lahan. Tahapan meredupnya cahaya tidak akan sedemikian teraturnya karena a!an se!aktu-!aktu dapat bergerak menutupi matahari dan kemudian menjauhinya kembali. #tau, bayangan daun-daun yang gugur atau terbang tertiup angin dapat menghalangi cahaya yang menuju +. *ada sebuah sistem dengan rangkaian saklar transistor sederhana, hal-hal semacam ini akan mengakibatkan lampu pekarangan se!aktu-!aktu meredup nyalanya dan kemudian terang kembali. 3al ini cukup
mengganggu.
Selain
itu,
apabila
transistor
digunakan
untuk 14
mensaklarkan sebuah relay, terputus dan tersambungnya kontak-kontak secara terus-menerus akan memperpendek usia relay tersebut. Kinerja sistem yang diuraikan diatas dapat diperbaiki dengan menggunakan input Schmitt-trigger, sebagaimana diperlihatkan rangkaian diba!ah ini.
Ketika input naik dari titik % @olt, output yang dihasilkan adalah tinggi sama dengan tegangan catu. Ketika input naik hingga mele!ati batas atas, output secara drastis akan jatuh ketitik % @. Ketika input bergerak turun, output tetap berada pada titik nol hingga input turun melampaui nilai batas ba!ah. Ketika input telah berada diba!ah nilai batas ba!ah, output tidak akan berubah lagi hingga input naik melampaui batas atas. Kita gambarkan gra$ik kinerja input Schmitt-trigger seperti diba!ah ini.
*erubahan-perubahan
kecil
pada arah pergerakan input
tidak
akan
mempengaruhi pergerakan output. E$ek yang dihasilkan oleh Schmitt-trigger membalikkan :in8erting; gelombang input yang diterimanya.
15
"utput dari trigger dapat diberikan melalui terminal @out :"utput;. Selain itu, juga dimungkinkan untuk mengganti ) dengan sebuah beban, seperti lampu, +E atau motor kecil. & harus memiliki tahanan yang relati$ tinggi daripada beban. #pabila arus penggerak yang relati$ besar dibutuhkan, gunakan sebuah transistor daya untuk L&. #pabila sensor hanya dapat memasok arus yang relati$ kecil ke trigger, L' dapat berupa sebuah /ET, bukan 2T. Nilai-nilai persis untuk batas atas ba!ah dan batas atas, dan selisih antara keduanya, dapat diatur dengan mengubah nilai-nilai untuk &, 5 dan ).
"A" III %ENUTU%
16
3.1. K+*<,'. Schmitt Trigger adalah piranti elektronik yang digunakan untuk memastikan sinyal. &. Schmitt Trigger mengubah sinyal inputan sinusoidal menjadi sinyal bentuk digital. 1. Schmitt Trigger memiliki dua tegangan pembanding berbeda, yaitu 2atas #tas dan 2atas 2a!ah. 4. Schmitt Trigger terbagi menjadi & yaitu S> Non-in8erting dan 0n8erting. 5. *engaplikasian Schmitt Trigger terdapat pada rangkaian otomatis lampu jalan.
DAFTAR %USTAKA
http
http
18
