Makalah Generator Fungsi

GENERATOR FUNGSI

1.1. Pengertian

Generator fungsi adalah bagian dari peralatan atau software uji coba elektronik yang digunakan untuk menciptakan gelombang listrik. Gelombang ini bisa berulang-ulang atau satu kali yang dalam kasus ini semacam sumber pemicu diperlukan, secara internal ataupun eksternal. Tingkat karakteristik yang serba bergantung frekuensi, pada suatu rangkaian elektronik (msalnya : tapis, penguat, pengeras suara, kaleng tala, dan sebagainya) disajikan dalam bentuk gambar karakteristik amplitude.

Karakteristik amplitude yang bersangkutan dapat dilukiskan dengan menggunakan pembangkit sinus dan alat ukur volt. Cara melukiskan adalah dengan jalan menentukan penguatan (V masukan/V keluaran) bagi sederetan frekuensi.

Melukiskan karakteristik amplitude dengan cara tersebut memakan waktu lama, sebab perlu dilakukan pengukuran pada berbagai frekuensi secara bergiliran. Pekerjaan akan jauh lebih cepat jika kita menggunakan pembangkit ayunan (sweep generator) dan osiloskop. Sebab dengan lengkung lengkung karakteristik dapat diukur dengan sekali jadi.

Dalam hal ini pembangkit ayunan menggantikan pembangkit sinus, sedangkan osiloskop menggantikan alat ukur volt.

Pembangkit ayunan adalah pembangkit yang mengeluarkan isyarat yang termodulasi frekuensinya, yaitu ketika :

1.    Frekuensinya berubah dalam irama tertentu;

2.    Amplitudonya konstan.

Gambar. Generator Fungsi

1.2. Azas Generator Fungsi

Generator fungsi terdiri atas sebuah pembangkit frekuensi tinggi dan sebuah pembangkit frekuensi rendah. Pembangkit frekuensi tinggi mengeluarkan tegangan sinus yang frekuensinya dapat diubah-ubah, misalnya antara 2MHz-500MHz. Setelan frekuensi ini disebut Frekuensi senter. Amplitudonya dapat diatur denga sebuah pelemah terkalibrasi, antara (misalnya) 0 hingga 1 Volt.

Talaan osilator frekuensi tinggi dipengaruhi oleh isyarat yang dikeluarkan pembangkit frekuensi rendah. Maka terjadilah pemodulasian  frekuensi dengan menyebelah frekuensi senter. Perubahan frekuensinya mengikuti irama fekuensi rendah.

Isyarat frekuensi rendah biasanya berbentuk gigi gergaji, namun bisa juga berbentuk sinus ataupun segitiga. Frekuensinya dapat diubah-ubah antara (Misalnya), 2Hz-500Hz ataupun memiliki harga mati 50Hz (frekuensi listrik umum). Frekuensi setelannya disebut frekuensi ayun (sweep frwkuensi). Frekuensi ini menentukan: berapa kalikah frekuensi isyarat FM berulang-ulang dalam waktu 1 detik.

CATATAN :

Frekuensi ayun sering kali disebut waktu ayun (sweep time).

Amplitudo isyarat frekuensi rendah ditentukan dengan potensiometer p. kian tinggi amplitude, kian jauh isyarat FM menyimpang dari frekuensi senter. Jadi dengan P diaturlah Lebar ayun (sweep widht).

Generator fungsi mempunyai 2 jalan keluar :

1.     Jalan keluar FM, jalan keluar ini biasanya perlu disambungi kabel coax dengan impedansi 50, 60, dan 75 ohm.

2.     Jalan keluar LF (frekuensi rendah) dengan impedansi keluaran 600ohm. Kadangkala jalan ini juga memerlukan kabel coax.

1.3. Mengukur dengan generator fungsi

Berikut ini merupakan contoh teori pengukuran generator fungsi. Sebagai contoh skema ukur adalah sebuah tingkat frekuensi-antara dalam radio FM.

Kalang tala dalam tingkat penguat itu ternala pada 10,7 MHz. Jalan keluar FM generator fungsi dihubungkan dengan jalan masuk rangkaian ukur. Frekuensi senter ditaruh pada 10,7 MHz. amplitudonya (untuk sementara), pada 0 Volt. Lebar ayun (juga untuk sementara), pada 0 MHz.

Jalan keluar LF generator fungsi (frekuensi rendah) dihubungkan ke jalan masuk kanal X osiloskop. Frekuensi ayun diatur pada 50 Hz. Pada frekuensi ini layer osiloskop akan menampilkan gambar yang tidak berkedip-kedip

Karena belum ada pembelokan vertical, maka isyarat frekuensi rendah menimbulkan garis horizontal di layer. Kepekaan X osiloskop disetel agar garis meliputi seluruh lebar layer.

Kemudian jalan keluar rangkaian ukur dihubungkan pada jalan masuk Y osiloskop. Untuk keperluan ini dipakai penyidik yang perlawanan masuknya tinggi dan berkapasitas rendah. Dengan demikian kalang tala tidak akan terpengaruh banyak (terbebani).

Kumparan L menghubungsingkat tegangan catu. Karena itu osiloskop mencatat hasil ukur tegangan searah 6V (dengan osiloskop posisi DC) muncul karena kepekaan vertical yang ditaruh pada 3V/div.

 Sekarang amplitude isyarat 10,7 MHz dinaikkan dengan perlahan. Maka transistor memberi umpan kalang LC dengan tegangan bolak-balik berfrekuensi 10,7 MHz. pada LC terdapat tegangan bolak-balik yang tampil di osiloskop.

CATATAN :

Tentu saja osiloskop perlu mempunyai jalur yang cukup lebar, misalnya 15 MHz.

Amplitudo isyarat 10,7 MHz jangan terlampau tinggi, untuk mencegah pengukuran berlebih; 0,5 atau 1 bagian skala sudah cukup.

Langkah berikutnya adalah menyetel lebar ayun sampai 0,5 MHz. Tampaklah isyarat yang frekuensinya termodulasi (isyarat FM), yang berayun mengikuti frekuensi rendah, dari 10,2 MHz ke 11,2 MHz. frekuensi 10,7 MHz tercapai jika tegangan gigi gergaji mencapai maksimum negative, berpadanan dengan tepi layer.

Frekuensi 10,7 MHz (frekuensi senter) berpadanan dengan tengah-tengah layer, dan frekuensi 11,2 MHz berpadanan dengan tepi layer. Jadi, garis horizontal melukiskan sumbu frekuensi yang membentang dari 10,2 MHz – 11,2 MHz (atau 0,1 MHz/dlv). Dengan lebar ayun 0,5 MHz terjadi tampilan.

Dalam pegukuran generator fungsi di atas tampak bahwa rangkaian LC tidak ternala pada 10,7 MHz. Kalau ternala tepat, amplitude yang maksimum berada tepat di tengah-tengah gambar. Kejadiannya tampak lebih jelas jika lebar ayun ditaruh pada 1 MHz, maka sumbu frekuensi terentang dari 9,7 MHz sampai 11,7 MHz.

 Tercatat bahwa rangkaian ternala pada kira-kira 11,1 MHz. frekuensi yang tepat 10,7 MHz dapat diperoleh kalau kondensator trim dalam kalang LC diperbesar.

Jika kopling osiloskop kita taruh pada AC dan kepekaan vertical diperbesar (sampai 1v/div), maka terjadilah tampilan.

Jika pada pengukuran tersebut kita gunakan penyidik detector, maka layar akan menampilkan sampul tampilan. Sampul ini, tak lain adalah karakteristik amplitude frekuensi rendah.

Kalau garis nol kita turunkan (dengan tombol posisi Y), maka kepekaan vertical dapat diperbesar dan lengkung karakteristiknya dapat dibaca dengan lebih mudah.

CATATAN :

1.     Garis nol horizontal timbul, sebab selama lompat balik tegangan gigi gergaji isyarat FM tertindas dari dalam (intern).

2.      Pada berbagai lengkung karakteristik, lereng di sekitar frekuensi tidak sama kecuramannya. Hal ini disebut hasil ayunan liner. Kalau ayunan liner bersifat logaritma, maka kecuraman lereng-lereng akan sama.

Gambar. Gel Kotak dan Gel Gigi Gergaji

Gambar. Gel Sinus

1.4.  Petunjuk-petunjuk dalam Pengukuran Dengan Generator Fungsi                                        

1.4.1. Penggunaan Detektor puncak

          Detektor puncak diperlukan ketika osiloskop memiliki lebar jalur yang sempit, yang tidak bisa digunakan dalam pengukuran langsung. Hal ini berlaku bagi osiloskop khususnya model lama yang lebar jalunya rata-rata sekitar 1 MHz – 5 MHz.

Osiloskop modern rata-rata memilki lebar jalur antara 10 – 15 MHz. Peranti dapat dipakai denga langsung untuk pengukuran pada penerima radio. Tetapi untuk keperluan penepatan (pengetriman) tingkat frekuensi-antara dalam penerima televisi diperlukan pula detector puncak, sebab frekuensi dalam tingkat ini adalah 38,9 MHz. kalau menggunakan detector puncak, diperlukan tegangan puncak minimal 0,2 Volt. Jika tegangan lebih kecil darinya, dioda tidak dapat menghantarkannya.

1.4.2. Memilih Frekuensi Ayun

Dalam berbagai keterangan di atas, telah kita terapkan frekuensi ayun 50 Hz. Ini adalah harga awal yang biasa digunakan, sebab :

a.    Tidak menimbulkan gambar yang berkedip-kedip;

b.    Kebanyakan rangkaian ukur mendapat cukup waktu untuk bereaksi pada isyarat FM.

Bagi kalang dengan factor Q besar, frekuensi ayun 50Hz mungkin terlampau tinggi. Hal ini menimbulkan guncangan (ringing) dan lengkung karakteristik yang tampil tampak cacat. Jia frekuensi ayun cukup rendah, maka dapat sedikit diubah-ubah. Jika frekuensi ayun terlampau tinggi, maka tampilan di layar berubah-ubah amplitudonya. Kalau frekuensi ayun sudah sudah tepat (jadi cukup rendah), maka amplitude tampilan tampak tetap konstan.

  

1.4.3. Mengukur Frekuensi Ayun yang Rendah

Kalau diperlukan frekuensi ayun yang sangat rendah, maka tampilan osiloskop akan sulit dibaca. Hal itu disebabkan karena tabung gambar memiliki kanjangan yang rendah. Saat itu diperlukanlah osiloskop ingatan ataupun penulis pena X-Y. Penulis X-Y memerlukan detector puncak, sebab lebar jalurnya hanya sempit (ca. 2 Hz). Karena itu frekuensi ayun yang dikenakan tidak dapat melebihi 2 Hz.

Generator fungsi merupakan salah satu instrumen yang sangat diperlukan untuk menunjang kegiatan eksperimen di laboratorium. Sistem generator fungsi ini dapat menghasilkan gelombang sinus, segitiga, persegi dan pulsa dengan range frekuensi yang lebar. Secara umum tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan suatu sistem generator fungsi berbasis ICL8038 dengan beberapa isyarat keluaran dan frekuensi serta amplitudo dapat diatur secara kontinu.
Penelitian ini dikategorikan pada penelitian eksperimen, dimana dalam pengumpulan data dilakukan melalui dua cara yaitu secara langsung dan secara tidak langsung. Data yang diperoleh dianalisis secara grafik menggunakan program microsoft excell dan secara statistik menggunakan persamaan-persamaan statistik. Pengolahan data secara grafik bertujuan untuk melihat hubungan antara variabel terikat dengan variabel bebas, sedangkan secara statistik bertujuan untuk menentukan karakteristik statik dari sistem generator fungsi.
Berdasarkan analisis data yang dilakukan dapat diperoleh beberapa kesimpulan yaitu : 1. Bentuk isyarat yang dihasilkan adalah gelombanag sinus, segitiga, persegi dan pulsa. 2. Semakin besar nilai tahanan pengatur frekuensi dari komponen luar menyebabkan frekuensi gelombang semakin tinggi dan semakin besar nilai kapasitansi kapasitor dari komponen luar mengakibatkan frekuensi semakin kecil, frekuensi generator fungsi yang dihasilkan 0.031 KHz sampai 200.256 KHz 3. Tegangan keluaran gelombang berbanding lurus terhadap nilai tahanan pengatur amplitudo. 4. Ketelitian generator fungsi untuk setiap perubahan nilai tahanan pengatur frekuensi dan perubahan nilai kapasitansi kapasitor masing-masing adalah 99.99%, serta kestabilan generator fungsi terhadap perubahan nilai fekuensi dan tegangan keluaran pada nilai tertentu berturut-turut adalah 99.96% dan 100%, berarti kestabilan generator fungsi ini sangat tinggi.