|  SALURAN TRANSMISI  | Studio Audio |  Lomba Perancangan Aplikasi Mikrokontroler (LPAM) |

Osilator Jembatan Wien

Salah satu element penting dalam sistem penginderaan adalah osilator. Dengan osilator kita dapat mengukur panjang pemuaian sebatang logam yang dipanaskan. Kita juga dapat menggunakannya untuk mengukur kelembaban udara di sekitar kita. Mungkin yang paling praktis, di kehidupan sehari-hari, adalah kita dapat memakainya untuk mengukur tinggi permukaan air di tandon air di rumah kita.

Banyak sekali cara mewujudkan osilator/penggetar. Untuk membuat osilator yang paling stabil kita bisa memakai osilator kuarsa. Sedangkan bentuk yang paling mudah adalah osilator relaksasi dengan resistor dan kapasitor. Ada kelemahan dan kelebihan masing-masing di setiap implementasi. Osilator kuarsa lumayan mahal dibandingkan dengan jenis yang lain tapi mempunyai kestabilan yang sangat tinggi. Yang paling buruk adalah jenis relaksasi sederhana, lebih mudah dan murah. Diantara banyak pilihan yang mudah dibangun dan lumayan stabil adalah osilator jembatan wien.

Osilator jembatan wien sebenarnya adalah osilator yang memakai jembatan wien sebagai element umpan balik. Jembatan wien sendiri adalah modifikasi dari Jembatan Wheatstone. Jembatan ini mempunyai susunan paralel pada salah satu lengan dan susunan seri pada lengan yang bersebelahan seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan jembatan akan didapatkan persamaan, sebagai syarat kesetimbangan,
 ..............................(1)
 .......................(2)
Apabila resistor dan kapasitor pada kedua lengan sama nilainya, maka frekuensi karakteristiknya adalah,
 ...................................(3)
Dapat dilihat pada persamaan (2) kesetimbangan dapat juga dicapai dengan mengatur frekuensi, sehingga dapat dipakai untuk memilih frekuensi tertentu, sesuai dengan frekuensi karakteristiknya. Kesetimbangan yang paling baik dapat dicapai dengan memilih nilai R3 = 2R4.

Dibandingkan dengan rangkaian pemilih frekuensi yang lain rangkaian ini lebih baik selektifitasnya.
Jika rangkaian jembatan Wien digabung rangkaian penguat dengan umpan-balik, Gambar 2,  akan bisa didapatkan sebuah osilator yang cukup stabil. Elemen umpan-balik adalah rangkaian jembatan Wien yang telah disebutkan. Karena penguatan elemen ini pada frekuensi resonansi adalah 1/3 maka agar terjadi resonansi, sesuai kriteria barkhausen, diperlukan penguat yang mempunyai penguatan 3 kali. Masalah ini dapat dipahami dari teori dasar sistem umpan balik. Misalnya penguatan penguat A dan penguatan elemen umpan-balik B maka dapat,
  ...................................(4)
 ...........................(5)
Dengan substitusi persamaan (5) ke persamaan (4) akan didapatkan,   .............................(6)
Terlihat dari persamaan (6) penguatan keseluruhan (AB) harus sama dengan satu.

Proses osilasinya sendiri dimulai dengan memberikan penguatan terhadap sinyal-sinyal derau yang ada di dalam rangkaian. Derau yang ada di dalam rangkaian disebabkan oleh elektron yang berjalan secara acak di setiap komponen. Derau yang mempunyai frekuensi yang bermacam-macam ini diperkuat oleh penguat dan diumpankan kembali ke inputnya. Akan tetapi karena elemen umpan balik berupa rangkaian pemilih frekuensi maka hanya frekuensi yang sesuai yang akan terus diperkuat.

Gambar lengkap rangkaian osilator jembatan wien ditunjukkan pada Gambar 3. Sebagai elemen penguat dipakai opamp TL081 (T1).  Fungsi dua dioda yang dipasang paralel dengan R3 berfungsi sebagai pembatas amplitudo sinyal yang diumpan balik. Sedangkan T2 hanya berfungsi sebagai buffer agar tidak membebani rangkaian yang mengikutinya. q

Salman AS
Email: salmanas@elektroindonesia.com