Op Amp : Komparator

Komparator

Ketika rangkaian detektor dengan input V_i ditumpangi oleh noise V_n yang berfrekuensi tinggi seperti gambar 84 maka frekuensi output menjadi tidak sama dengan frekuensi input seperti terlihat pada gambar 85.

Gambar 84 Rangkaian yang ditumpangi noise

Gambar 85 Frekuensi input tidak sama dengan frekuensi output (f_out > f_in)

Untuk menghindari pengaruh tegangan noise V_n yang membuat frekuensi output tidak sama dengan frekuensi inputnya maka digunakan rangkaian komparator dengan feedback positif seperti gambar 86 dan menjadikan frekuensi output sama dengan frekuensi input walaupun ada terjadi pergeseran fasa seperti terlihat pada gambar 87.

Gambar 86 Rangkaian komparator

Gambar 87 Frekuensi input sama dengan frekuensi output (f_out = f_in)

          Rangkaian komparator ada 2 macam yaitu:

4.2.1.              Komparator inverting

a.     Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref  = 0 Volt adalah seperti gambar 88.

Gambar 88 Rangkaian komparator inverting

          Untuk menghitung berapa tegangan ambang V_UT(Upper Threshold Voltage)  atau V_LT(Lower Threshold Voltage)   maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output V_O sama dengan +V_sat atau –V_sat.

Misalkan tegangan output  V_O = +V_sat seperti gambar 89 maka dapat dihitung tegangan ambang atas V_UT:

dimana, selama:

Gambar 89 Rangkaian komparator inverting saat V_O = +V_sat

Misalkan tegangan output  V_O = -V_sat seperti gambar 90 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah V_LT:

dimana, selama:

Gambar 90 Rangkaian komparator inverting saat V_O = -V_sat

Bentuk gelombang tegangan output V_O adalah seperti pada gambar 91 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 92.

Gambar 91 Bentung gelombang tegangan output

Gambar 92 Kurva karakteristik I-O

dimana,

b.     Dengan V_ref 0 Volt

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref 0 Volt adalah seperti gambar 93.

Gambar 93 Rangkaian komparator inverting

          Misalkan tegangan output  V_O = +V_sat seperti gambar 94 maka dapat dihitung tegangan ambang atas V_UT:

eliminasi R  selama,

Gambar 94 Rangkaian komparator inverting saat V_O = +V_sat

Misalkan tegangan output  V_O = -V_sat seperti gambar 95 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah V_LT:

eliminasi R  selama,

Gambar 95 Rangkaian komparator inverting saat V_O = -V_sat

Bentuk gelombang tegangan output V_O adalah seperti pada gambar 96 dan gambar 97 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 98 dan gambar 99.

Gambar 96 Bentung gelombang tegangan output dengan V_ref = bertegangan positif

Gambar 97 Bentung gelombang tegangan output dengan V_ref = bertegangan negatif

Gambar 98 Kurva karakteristik I-O dengan V_ref = bertegangan positif

Gambar 99 Kurva karakteristik I-O dengan V_ref = bertegangan negatif

4.2.2.                        Komparator non inverting

a.     Dengan V_ref = 0 Volt

Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref = 0 Volt adalah seperti gambar 100.

Gambar 100 Rangkaian komparator non inverting

          Untuk menghitung berapa tegangan ambang V_UT atau V_LT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output V_O sama dengan +V_sat atau –V_sat.

Misalkan tegangan output  V_O = +V_sat seperti gambar 101 maka dapat dihitung tegangan ambang atas V_LT:

eliminasi R selama,

Gambar 101 Rangkaian komparator non inverting saat V_O = +V_sat

Misalkan tegangan output  V_O = -V_sat seperti gambar 102 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah V_UT:

eliminasi R selama,

Gambar 102 Rangkaian komparator non inverting saat V_O = -V_sat

Bentuk gelombang tegangan output V_O adalah seperti pada gambar 103 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 104.

Gambar 103 Bentuk gelombang tegangan output V_O dengan V_ref  = 0 Volt

Gambar 104 Kurva karakteristik I-O

b.     Dengan V_ref 0 Volt

Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input V_i berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref 0 Volt adalah seperti gambar 105.

Gambar 105 Rangkaian komparator non inverting

          Misalkan tegangan output  V_O = +V_sat seperti gambar 106 maka dapat dihitung tegangan ambang atas V_LT:

selama,

Gambar 106 Rangkaian komparator non inverting saat V_O = +V_sat

Misalkan tegangan output  V_O = -V_sat seperti gambar 107 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah V_UT:

selama,

Gambar 107 Rangkaian komparator non inverting saat V_O = -V_sat

Bentuk gelombang tegangan output V_O adalah seperti pada gambar 108 dan gambar 109 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 110 dan gambar 111.

Gambar 108 Bentung gelombang tegangan output dengan V_ref = bertegangan positif

Gambar 109 Bentung gelombang tegangan output dengan V_ref = bertegangan negatif

Gambar 110 Kurva karakteristik I-O dengan V_ref = bertegangan positif

Gambar 111 Kurva karakteristik I-O dengan V_ref = bertegangan negatif

Sehingga,