Rangkaian Diferensial – Memvisualisasikan Laju Perubahan
BAHAN DAN MATERI
- Dua baterai 6 V
- Kapasitor 0,1 µF (katalog Radio Shack #272-135)
- Resistor 1 MΩ
- Potensiometer linier satu putar 5 kΩ (katalog Radio Shack #271-1714)
Sementara setiap potensiometer linier akan berfungsi, unit dengan resistensi lebih rendah cenderung memberikan respons yang lebih bersih. Dalam praktik, saya telah menggunakan potensiometer 10 kΩ dengan hasil yang luar biasa.
REFERENSI SILANG
Lessons In Electric Circuits, Volume 1, bab 13: “Kapasitor”
TUJUAN PEMBELAJARAN
- Membangun rangkaian diferensial dasar.
- Memperoleh pemahaman praktis tentang turunan sebagai laju perubahan.
DIAGRAM SKEMATIK
ILUSTRASI
INSTRUKSI
Menggunakan skematik, hubungkan potensiometer sehingga penggesernya bertindak sebagai sumber tegangan input. Ukur tegangan di antara penggeser dan terminal negatif dari baterai 6 V bawah—ini adalah input Anda. Input akan berlusin dari 0 V hingga 12 V saat potensiometer diputar pada rentang penuhnya.
Selanjutnya, pasang volmeter digital di seluruh resistor 1 MΩ. Atur meter ke range milivolt untuk sensitivitas maksimum. Saat potensiometer diam, meter harus membaca nol (atau offset yang sangat kecil). Putar perlahan potensiometer searah jarum jam dan catat kenaikan tegangan; lalu putar berlawanan arah jarum jam dan catat penurunan tegangan. Tanda tegangan akan berubah dengan arah gerakan, mengonfirmasi bahwa rangkaian mengeluarkan turunan waktu dari sinyal input.
Coba sesuaikan potensiometer sehingga meter membaca tegangan kecil yang stabil. Bacaan paling stabil terjadi saat potensiometer dipindahkan dengan laju konstan—ini menghasilkan tegangan input linier dan turunan konstan.
Eksperimen ini menunjukkan konsep inti kalkulus tentang diferensiasi: tegangan output rangkaian sebanding langsung dengan laju perubahan瞬ण dari tegangan input. Karena rangkaian melakukan operasi matematika secara real-time, ia berfungsi sebagai komputer analog sederhana. Diferensial yang lebih canggih menggunakan op-amp dan jaringan RC untuk meningkatkan akurasi dan bandwidth; untuk studi lebih lanjut lihat bab “Rangkaian Terintegrasi Analog” dalam volume ini.
LEMBAR KERJA TERKAIT
- Lembar Kerja Rangkaian Integrator dan Diferensial Pasif
