BAB II TINJAUAN TEORI
A. Karakteristik Karakteristik Rangkaian Resonansi dan Aplikasinya
Osilator merupakan rangkaian untuk mengubah daya DC menjadi daya AC atau dengan perkataan lain sinyal output akan dihasilkan tanpa adanya sebuah si nyal input yang diberikan. Dan sebuah osilator, output sinyal AC yang dapat diatur dan dapat diperkirakan. Osilator dirancang untuk menghasilkan GGL (Gaya Gerak Listrik) bolak-balik dengan frekuensi dan bentuk gelombang yang diketahui, seperti gelombang sinus, gelombang kotak dan gelombang gergaji. Rangkaian ini digunakan dalam semua jenis peralatan elektronika seperti radio dan TV, komputer, osiloskop, generator sinyal dan digital frekuensi meter.
Gambar 1 blok diagram osilator Rangkaian dasar osilator seperti terlihat pada gambar 1, yang terdiri dari: 1. Penguat berfungsi Penguat berfungsi untuk memperkuat dari sinyal input dan sinyal output dari rangkaian umpan balik.
2. Feedback (umpan balik) adalah proses dimana sebagian sinyal output dari sebuah amplifier dikembalikan ke inputnya. Ada dua macam feedback yang merupakan dasar dari osilator, yakni posistif feedback dan negatif feedback. 3. Rangkaian penentu frekuensi berfungsi untuk membangkitkan frekuensi yang didapat dari rangkaian yang dikombinasikan dari komponen resistor, induktor dan kapasitor . Pada saat osilator pertama kali dicatu maka arus pada rangkaian penentu frekuensi menghasilkan tegangan yang frekuensinya sama dengan frekuensi yang diinginkan oleh osilator. Sebagian tegangan itu akan dikembalikan ke terminal input penguat dan dikuatkan, kemudian di kembalikan lagi ke rangkaian penentu dengan tegangan yang lebih besar dari tegangan awal. Dan begitu seterusnya. Demikian proses ini berlangsung, sehingga dengan demikian amplitudo tegangan sinyal akan bertambah sedikit demi sedikit sampai kondisi titik jenuh penguatan. Karakteristik utama suatu osilator adalah pada frekuensi kerja, kestabilan amplitudo dan persentase distorsi sinyal output. B. Nilai Resistansi (R) dan Kapasitor (C) Rangkaian RC
Konfigurasi rangkaian osilator yang terdiri dari komponen RC sering dinamakan osilator pergeseran fase. fase. Komponen yang digunakan terdiri dari tiga jaringan, karena pada setiap jaringan menghasilkan pergesaran fase diantara 0° dan 90°, tergantung pada frekuensi. Karena itu, pada frekuensi tertentu pergeseran fase total dari tiga jaringan RC sama dengan 180°. Hal ini bisa kita lihat pada gambar 4.
2. Feedback (umpan balik) adalah proses dimana sebagian sinyal output dari sebuah amplifier dikembalikan ke inputnya. Ada dua macam feedback yang merupakan dasar dari osilator, yakni posistif feedback dan negatif feedback. 3. Rangkaian penentu frekuensi berfungsi untuk membangkitkan frekuensi yang didapat dari rangkaian yang dikombinasikan dari komponen resistor, induktor dan kapasitor . Pada saat osilator pertama kali dicatu maka arus pada rangkaian penentu frekuensi menghasilkan tegangan yang frekuensinya sama dengan frekuensi yang diinginkan oleh osilator. Sebagian tegangan itu akan dikembalikan ke terminal input penguat dan dikuatkan, kemudian di kembalikan lagi ke rangkaian penentu dengan tegangan yang lebih besar dari tegangan awal. Dan begitu seterusnya. Demikian proses ini berlangsung, sehingga dengan demikian amplitudo tegangan sinyal akan bertambah sedikit demi sedikit sampai kondisi titik jenuh penguatan. Karakteristik utama suatu osilator adalah pada frekuensi kerja, kestabilan amplitudo dan persentase distorsi sinyal output. B. Nilai Resistansi (R) dan Kapasitor (C) Rangkaian RC
Konfigurasi rangkaian osilator yang terdiri dari komponen RC sering dinamakan osilator pergeseran fase. fase. Komponen yang digunakan terdiri dari tiga jaringan, karena pada setiap jaringan menghasilkan pergesaran fase diantara 0° dan 90°, tergantung pada frekuensi. Karena itu, pada frekuensi tertentu pergeseran fase total dari tiga jaringan RC sama dengan 180°. Hal ini bisa kita lihat pada gambar 4.
Gambar 2. Pergeseran fase sejumlah 180° pada jaringan RC Pada gambar 2 (jaringan RC I.), terlihat dalam diagram vektor membentuk sudut θ
1
yang terbentuk antara tegangan input (V ) dengan tegangan pada R1 (V ). Pada jaringan IN
R1
RC II. membentuk θ , serta pada jaringan RC III. membentuk θ . Maka total pergeseran 2
3
fasa antara tegangan input (V ) dengan tegangan keluaran (V IN
) adalah 180°.
OUT
θ + θ + θ = 180° 1
2
3
Sehingga bisa jelaskan proses terbentuknya gelombang pada jaringan RC adalah sebagai berikut : 1. Tegangan input (V ) bertindak sebagai tegangan awal pada jaringan RC. IN
2. Tegangan pada R1 (V ) mendahului dari tegangan input (V ). Tegangan V bertindak R1
IN
R1
sebagai tegangan input pada jaringan RC kedua. 3. Tegangan pada R2 (V ) mendahului dari tegangan input (V ). Tegangan V bertindak R2
sebagai tegangan input pada jaringan RC ketiga.
R1
R2
4. Tegangan pada R3 (V ) mendahului dari tegangan input (V ). Tegangan V bertindak R3
R2
sebagai tegangan keluaran (V
R3
) total dari seluruh jaringan.
OUT
Sehingga dalam rangkaian osilator RC, tegangan keluaran yang bergeser sebesar 180° tersebut diumpan balik ke input jaringan RC sehingga hasil keliling loop pergeseran fasa akan menjadi 360°, atau sama dengan 0°. Frekuensi yang terjadi pada tegangan keluaran V
, merupakan frekuensi resonan pada jaringan RC yang ditentukan nilai dari
OUT
XC dan R dengan persamaan:
Pada gambar 2, diagram vektor menunjukkan bahwa tegangan disetiap resistor (VR) akan semakin kecil amplitudonya dibanding dengan VR sebelumnya. Hal ini berarti bahwa tegangan keluaran V
OUT
akan terjadi pelemahan (attenuasi) terhadap tegangan input
V . Pada kenyataannya, faktor pelemahan yang terjadi pada ketiga jaringan pergeseran IN
fase RC tersebut sebesar 1 / 29 dari frekuensi resonannya. Faktor pelemahan dilambangkan dengan β, maka bisa kita buat persamaan menjadi :
Contoh Rangkaian Osilator RC
Gambar 3. Jaringan RC dan penguat FET Pada Gambar 3 menunjukkan sebuah osilator pergeseran fase FET, yang penggunaannya untuk semua frekuensi rendah yang terbentuk dari jaringan RC dan sebuah penguat. Jangkauan frekuensinya diantara 5Hz sampai 1 MHz. Ini hampir selalu dipakai dalam pembangkit audio komersil dan biasanya lebih disukai untuk penggunaan frekuensi rendah lainnya. Kita bisa menentukan besar frekuensi resonansinya dengan persamaan diatas. Sehingga nilai frekuensinya sebesar :
Dan banyak pula kita gunakan penguat dari rangkaian Op-Amp yang diumpan balik ke masukan negatif, seperti pada gambar 4.
Gambar 4. jaringan RC dan penguat OP AMP Pada gambar 4. Ri sebagai input resistor pada input inverting dari Op-Amp dan masih termasuk jaringan RC yang ke tiga. Bila faktor attenuasi β, dari jaringan RC adalah 1/29, maka kita gunakan penguatan Av sebesar 29, sehingga amplitudo frekuensi resonan dalam kondisi tetap. Bisa kita gunakan Rf sebesar 150 Ohm atau yang lebih besar lagi. Kita bisa menentukan nilai resistor feedback (Rf) dengan persamaan:
C. Nilai Induktif (L) dan Kapasitor (C) Rangkaian LC
Kebanyakan rangkaian osilator dirancang berdasarkan beberapa jenis rangkaian LC paralel. Frekuensi output merupakan frekuensi resonan dari kombinasi LC. Pada gambar 5. dibawah ini merupakan rangkaian osilator LC yang terdiri dari sumber daya, komponen L dan C serta saklar S. Setelah kondensator jenuh, saklar S dipindahkan ke induktor L, maka pada kondensator terjadi proses pengosongan muatan karena muatannya dialirkan melalui induktor L, gambar 2 (b). Pada gambar 5 (c), arus akan dikosongkan kembali
berlawanan dengan arah jarum jam. Arus ini terbentuk karena hilangnya gaya-gaya magnet yang diubah menjadi arus induksi diri berdasarkan asas Lenz. Jadi antara tegangan v dan arus I akan berbentuk gelombang sinus. Setelah terjadi proses pengosongan, maka arus akan mengosongkan lagi searah jarum jam. Bila arus yang mengalir secara bolak-balik ini diukur dengan teliti, maka amplitudonya semakin kecil, sehingga bila getaran ini digambarkan akan membentuk grafik sinus yang menyurut, seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 5. Proses Osilasi dalam rangkaian LC paralel Osilator LC digunakan pada frekuensi diantara 1 sampai di atas 500 MHz. Ada beberapa contoh penggunaan osilator dari konfigurasi LC tersebut, antara lain osilator Hartley, osilator Colpitts, osilator Clapp serta osilator crystal.
Kita akan membahas operasi dasar dari osilator LC. Persamaan rangkaian tank paralel seperti pada gambar 3. terdapat frekuensi f , disebut juga frekuensi resonansi, R
dimana : X = X L
C
Frekuensi resonansi dapat dicari sebagai berikut : X = 2π f L L
Dan
Pada f Dimana X = X R
L
C
Persamaan diatas dapat diselesaikan f R :
Dimana f dalam hertz, L dalam henry, C dalam farrad. Dengan persamaan diatas R
kita dapat menghitung frekuensi resonan dengan tepat. Sebagai contoh pada tank paralel LC seperti pada gambar 3 (a), yakni osilator Colpitts, kita mengamati loop arus I yang mengalir pada C1 dan C2 yang dalam hubungan seri, sehingga menentukan nilai C dengan persamaan :
Jika C1 dan C2 masing-masing 100pF, maka nilai C adalah 50 pF.
` Gambar 6. Tank LC pada rangkaian osilator Contoh lain untuk perhitungan nilai C, seperti pada gambar 6(b), adalah tank osilator Clapp yang mempunyai arus sirkulasi I yang mengalir melalui tiga kapasitor dalam hubungan seri. Karena itu nilai ekivalen kapasitansi untuk digunakan dalam persamaan frekuensi resonan adalah:
Misalnya jika C1 = 1000pF ; C2 = 5000pF ; dan C3 = 50 pF, maka kita bisa menentukan C osilator Clapp sebesar:
Dalam osilator Clapp, C3 dibuat jauh lebih kecil dari C1 dan C2, karena kapasitorkapasitor dalam hubungan seri berkenaan dengan arus sirkulasi, C3 memegang peranan penting. Berdasar perhitungan diatas kita bisa membuat acuan bahwa: C ≅ C3
D. Tegangan dan Arus
Hubungan antara R, X, Z dan θ dalam rangkaian RC dan RL sangat mirip. Perbedaannya adalah dalam suatu rangkaian RL, arus I ketinggalan dari tegangan sumber V sedangkan dalam rangkaian RC, arus mendahului tegangan sumber V. E. Hubungan Antara Tegangan Sumber dan Arus dalam Rangkaian RC
Arus I adalah sama setiap bagian dari rangkaian RC seri pada gambar 4(a), karena itu arus digunakan sebagai phasor referensi dalam diagram phasor yang ditandai dengan V dan V . Karena arus dan tegangan pada R adalah sefase, maka phasor tegangan V R
C
R
pada gambar 4(b) segaris dengan phasor arus. Tetapi arus dalam kapasitor mendahului 90° dari tegangan kapasitor V . Karena itu phasor V digambarkan ketinggalan dari arus I dan C
C
V sebesar 90°. R
Phasor V adalah tegangan pada R dan V tegangan pada C dalam pembagi tegangan R
C
RC seri, gambar 4(a). Seperti kasus dalam rangkaian RL, tegangan sumber V merupakan jumlah phasor V dan V seperti pada gambar 4 (b). Juga dapat dilihat bahwa V adalah R
C
hypotesa dari segitiga dengan sisi-sisinya V
R
dan V . Karena itu digunakan rumus C
Pythagoras:
Gambar 7. Diagram phasor arus dan tegangan
Sudut θ yang membuat arus mendahului sumber tegangan dalam rangkaian RC seri sama dengan sudut θ antara phasor impedansi Z dan phasor resistansi R. Gambar 5 merupakan gambar 4 yang digambar ulang untuk memperlihatkan hubungan fase V, V
R
dan V . Tegangan V adalah perkalian dari I dan Z. Karena I adalah faktor yang sama C
R
dalam rangkaian tersebut, maka hanya diagram impedansi saja yang digambarkan, yakni gambar 4(b). Diagram ini menunjukkan bahwa sudut fase θ pada gambar 4(b) sama dengan pada gambar 5(b). Pelajari gambar 4(b) yang menunjukkan hubungan antara V, V
R
dan V , juga sudut fase θ. C
F. Impedansi Rangkaian
Impedansi adalah kombinasi dari reaktansi kapasitif, reaktansi induktif dan resistansi DC. Reaktansi dan impedansi berubah berdasarkan harga frekuensi. Resistansi DC mempunyai nilai yang tetap, tidak tergantung pada sinyal input. Cara mendapat Impedansi Z dari suatu rangkaian RLC seri, yakni dengan persamaan:
Dimana X = 2πfL (reaktansi induktif) dan X = 1/2πfC (reaktansi kapasitif), maka L
C
kita dapatkan impedansi totalnya adalah:
Ketiga R, X dan X adalah besaran phasor dan harus dijumlahkan secara phasor L
C
untuk mendapat Z. Gambar 8(b) adalah contoh diagram phasor impedansi dari suatu
rangkaian RC seri. Catatan phasor X pada sumbu vertikal arah ke bawah (ingat phasor X C
L
terletak pada sumbu vertikal arah ke atas) G. Faktor Q dan Lebar Bidang Frekuensi (Bandwidth) Rangkaian Q dan Frekuensi Responses
Frekuensi respon dari rangkaian LC. Dalam rangkaian LC nilai tahanan pada rangkaian yang terdapat dalam kumparan. Secara teoritis, pada resonansi X = X dan L
C
impedansi Z = R dimana R sama dengan nilai tahanan kumparan. Besarnya nilai tahanan L
L
kumparan R , ditentukan dari arus yang mengalir melewati rangkaian resonansi, bila tidak L
terdapat nilai tahanan lain selain nilai tahanan kumparan. R dan X dari kumparan L
L
menentukan qualitas, atau Q dari kumparan, yang mana diberikan persamaan rumusnya :
Q dari rangkaian tersebut juga menentukan kenaikan tegangan yang melewati L dan C pada frekuensi resonansi f . Tegangan yang dibangkitkan pada L diberikan dengan R
rumus V = I X L
L
Juga selama XL - XC pada resonansi IXL - IXC dan VL - VC karena VC – VQ. Persamaan V = VQ dan V = VQ menjadi nyata untuk nilai-nilai dari Q > 1. Untuk L
C
beberapa nilai V dan V adalah lebih besar dari tegangan V yang digunakan. Juga lebih C
L
tinggi dari nilai Q, lebih besar dari penguatan tegangan pada rangkaian tersebut. Ini merupakan contoh pertama dari penguatan tegangan. Rangkaian Q juga benar bila kita mempertimbangkan frekuensi respon dari rangkaian resonansi seri. Karakteristik frekuensi respon dapat ditentukan dengan menggunakan sebuah sinyal tegangan V dengan amplitudo yang tetap kedalam rangkaian frekuensi resonansi dan pada frekuensi-frekuensi sisi lainnya pada resonansi. Tegangan yang melewati L atau C diukur, dan sebuah grafik dari V
L
atau V lawan f dapat C
digambarkan. Ini merupakan salah satu bentuk dari kurva frekuensi respon dari rangkaian tersebut. H. Rangkaian Q dan Bandwidth
Gambar 8. Kurva frekuensi respon dari rangkaian resonansi Gambar 8 adalah grafik dari frekuensi respon dari rangkaian resonansi. 3 titik yang benar telah ditandai pada kurva. Terdapat f , frekwunsi resonansi, dan f dan f . Titik f R
1
2
1
dan f ditempatkan pada 70,7 % dari nilai maximum (maksimum dari f ) pada kurva. Ini 2
R
dapat dikatakan Titik setengah daya, dan perbedaan frekuensi diantaranya adalah f - f . 2
1
Perbedaan frekuensi ini disebut Bandwidth dari rangkaian. Bandwidth dapat diberikan rumusnya: BW = f - f 2
1
Bandwidth dihubungkan dengan Q, dapat ditunjukkan dengan persamaan :
Sebagaimana telah kita ketahui bahwa frekuensi resonansi f dari rangkaian osilator R
LC adalah menggunakan persamaan:
Dimana f dalam Hz, L dalam Henry dan C dalam Farad. Selama persamaan diatas R
tidak meliputi R, ini jelas bahwa frekuensi resonansi tidak dipengaruhi ukuran dari tahanan R, walaupun R mempengarui Bandwidth dan amplitudo dari kurva respon. Nilai R
lebih tinggi, lebih rendah nilai Q, sebagaimana ditunjukkan dalam rumus Lebih tinggi nilai tahanan R, lebih lebar bandwidth sebagaimana ditunjukkan pada
rumus
. Lebih tinggi lagi nilai tahanan, nilai Q lebih rendah, lebih rendah nilai
arus I dalam rangkaian dan lebih rendah tegangan V yang melewati L dan teganagan V L
C
yang melewati C. Rangakaian osilator yang digunakan dalam komunikasi, video dan elektronika industri sebagai rangkaian frekuensi selektif dan sebagai penjebak untuk menghilangkan sinyal-sinyal yang tidak dibutuhkan. Secara normal rangkaian yang membutuhkan respon puncak yang lebih tinggi dengan bandwidth yang sempit. Untuk mencapai respon yang diinginkan, nilai Q suatu rangkaian harus tinggi. Oleh sebab itu kumparan dengan nilai Q tinggi dibutuhkan.
Dalam rangkaian-rangkaian, dengan Q dari rangkaian dimaksud, ditentukan oleh nilai Q dari suatu kumparan. Bagaimanapun ada beberapa penerapan dalam rangkaian elektronika, yang mana lebar bidang (wideband) dari rangkaian frekuensi – selektif dibutuhkan.
Di
dalam
beberapa
kasus
kumparan
pembebanan
dicapai
dengan
menggunakan tahanan luar. I. Osilator Colpitts
Pada dasarnya untuk menghasilkan getaran frekuensi agar dapat berosilasi digunakan rangkaian tangki dari LC yang disambungkan dengan rangkaian umpan balik. Kekhususan pada rangkaian osilator colpitt adalah digunakannya dua buah kapasitor pada rangkaian tangkinya. Fungsi dari kedua kapasitor ini adalah sebagai pembagi tegangan keluaran dan masukan penguat. Pada osilator colpitt, pengaturan kumparan dan perubahan harga kapasitor menentukan frekuensi yang dihasilkan.
Gambar 9. Rangkaian Osilator Colpitts dengan transistor NPN
Pada gambar 9 merupakan rangkaian osilator colpitt yang bekerja menggunakan transistor NPN. Besarnya frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian tangkinya (L1, C1 dan C2) adalah :
Atau Dimana :
Keterangan: fr
= frekuensi resonansi (Hz )
L1
= induktor (H)
C1 dan C2
= kapasitor (F)
C
= kapasitansi total
T
Untuk memperoleh getaran frekuensi yang lebih akurat perlu diperhitungkan pengaruh dari kapasitansi dalam dari transistor dan induksi rangkaian. Kapasitor C3 merupakan kopling keluaran sinyal AC yang dikembalikan ke rangkaian tangki L1 C1 C2, berupa umpan balik positif. Tegangan yang terjadi pada kapasitor C1 merupakan tegangan umpan balik yang diberikan ke basis transistor Q1. Kemudian sinyal AC akan dikuatkan oleh transistor Q1, bias basis Q1 dihasilkan oleh R1 dan R2. Tegangan bias R1 dan R2 berfungsi mengatur titik operasi transistor Q1. Rangkaian LC paralel dibentuk dari gulungan L1 dan kapasitor C1, C2. Kedua kapasitor ini secara seri berfungsi seperti sebuah kapasitor tunggal selama resonansi LC. Cabang tengah kedua kapasitor merupakan jalur umpan balik terhadap emitor transistor melalui ground. Jika nilai kedua kapasitor tersebut sama, kapasitansi efektif total dalam
jaringan LC akan sama dengan setengah nilai masing-masing secara terpisah. Jika nilai kedua kapasitor ini tidak sama, maka nilai kapasitansi total didapatkan
Osilator colpitt dapat menghasilkan gelombang sinus yang sempurna yaitu mempunyai amplitudo konstan dan frekuensi stabil.
J. Osilator Kristal
Osilator kristal adalah osilator yang menggunakan kristal pada rangkaian tangkinya. Kristal dapat menghasilkan frekuensi dengan stabilitas tinggi. Kemantapan frekuensi yang tidak kita dapatkan dengan osilator LC karena dibatasi oleh pertimbangan ekonomis. Jika diinginkan kemantapan yang lebih baik, maka dapat digunakan osilator kristal. Keuntungan dari kristal adalah : 1. Frekuensi resonansinya lebih tepat dan stabil 2. Lebih andal Osilator kristal yang paling popular adalah pada rangkaian Colpitt, Pierce dan Miller. Sebagai frekuensi dasarnya mengunakan frekuensi paling tinggi 20 MHz dan frekuensi harmoniknya 200 MHz. Untuk memperoleh yang lebih tinggi dalam spektrum VHF dan UHF digunakan rangkaian pengganda frekuensi pada osilator kristal tersebut. Kestabilan frekuensi yang ideal pada osilator kristal pada umumnya adalah seperjuta bagian, frekuensi osilator tidak akan berubah 1 Hz pada kelua ran 1 MHz. Walaupun sudah dipakai lama atau terjadi perubahan temperatur. Ukuran dan ketebalan kristal menentukan frekuensi resonansi. Semakin tipis lempengannya, maka semakin tinggi frekuensi resonannya. Frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi normal dapat dicapai oleh osilator
kristal dengan memaksa kristal untuk berosilasi pada salah satu harmonisanya atau dengan melewatkan sinyal melalui rangkaian penyangga frekuensi.
Gambar 10. (a) simbol kristal (b) kontruksi kristal
Serta pada gambar 10 (b) adalah kontruksi fisik dari krist al yang terdiri dari: 1. Lempengan kristal. 2. Dua buah elektroda. 3. Pembungkus dari bahan metal.
L. Efek Piezoelektrik
Beberapa kristal yang ditemukan di alam menunjukkan efek piezoelektrik; jika Anda memasang tegangan ac melalui kristal tersebut mereka akan bervibrasi pada frekuensi dari tegangan ac yang dipasang. Bahan utama yang menimbulkan efek piezoelektnik ini adalah kuarts, garam Rochelle, dan tourmaline. Garam Rochelle: mempunyai aktivitas piezoelektnik yang terbesar untuk suatu tegangan ac yang diberikan. Mereka bervibrasi lebih dari kuarts atau tourmaline. Secara mekanis, mereka adalah yang paling lemah; mereka mudah pecah. Garam Rochelle telah digunakan untuk membuat mikropon, pickup gramopon, headset dan pengeras suara. Tourmaline: menunjukkan aktivitas piezoelektnik yang terkecil, tetapi diantara ketiganya dialah yang paling kuat. Kristal ini juga yang paling mahal. Kadang-kadang dia digunakan pada frekuensi yang sangat tinggi.
Kuarts: adalah kompromi antara aktivitas piezoelektrik dari garam Rochelle dan kekuatan dari tourmaline. Karena tidak mahal dan dapat diperoleh di alam, kuarts digunakan secara luas untuk osilator RF dan filter. Bentuk alami dari kuarts adalah prisma heksagonal dengan piramida pada ujung-ujungnya (lihat gambar 10-a). Untuk mendapatkan kristal yang berguna, kita harus mengirisnya menjadi sebuah lempeng empat pensegi panjang. Gambar 10-b menunjukkan lempeng tersebut yang tebalnya t. Jumlah lempeng yang kita peroleh dari kristal alam tergantung pada ukuran dari lempeng dan sudut pemotongan.
Gambar 12. Kristal Kuarts Ada sejumlah cara yang berbeda untuk memotong kristal alam; potongan tersebut mempunyai nama seperti potongan X, potongan Y, potongan XY dan potongan AT. Untuk tujuan kita, semua yang harus kita ketahui adalah potongan mempunyai sifat piezoelektrik yang berbeda. (Katalog dari pabriknya biasanya merupakan sumber informasi yang paling baik mengenai potongan yang berbeda dari sifat-sifatnya). Untuk penggunaan dalam rangkaian elektronik, lempeng harus dipasang antara dua pelat logam seperti yang ditunjukkan dalam gambar 11. Dalam rangkaian ini jumlah dari vibrasi kristal tergantung pada frekuensi dari tegangan yang dipasang. Dengan mengubah frekuensi sumber kita dapat menemukan frekuensi resonan di mana vibrasi kristal
mencapai maksimum. Karena energi untuk vibrasi harus diberikan oleh sumber ac, arus ac menjadi maksimum pada tiap frekuensi resonan.
Gambar 13. Vibrasi kristal akibat sumber ac
M.
Frekuensi Dasar dan Nada Tambahan
Untuk waktu yang lama kristal dipotong dan dipasang untuk bervibrasi paling baik pada salah satu frekuensi resonannya, biasanya frekuensi dasar atau frekuensi yang terendah. Frekuensi resonan yang lebih tinggi disebut nada tambahan adalah hampir kelipatan eksak dari frekuensi dasar. Sebagai contoh sebuah kristal dengan frekuensi dasar 1 MHz mempunyai nada tambahan pertama mendekati 2 MHz, pada tambahan kedua mendekati 3 MHz dan seterusnya. Rumus untuk frekuensi dasar dari kristal adalah:
Dimana
f = frekuensi dasar K = sebuah konstanta yang tergantung pada potongan t = tebal kristal.
Seperti kita lihat, frekuensi dasar berbanding terbalik terhadap tebal. Untuk alasan ini ada batas praktis mengenai berapa tingginya kita dapat menaikkan frekuensi. Makin
tipis kristal tersebut; makin menjadi rapuh dan makin besar kemungkinannya untuk pecah karena vibrasi. Kristal kuarts bekerja dengan baik sampai 10 MHz pada frekuensi dasar. Untuk mencapai frekuensi yang lebih tinggi kita dapat menggunakan kristal yang dipasang untuk bervibrasi pada nada tambahan dengan cara ini kita dapat mencapai frekuensi sampai 100 MHz. Kadang-kadang tourmaline yang lebih mahal namun lebih kuat digunakan pada frekuensi yang lebih tinggi.
N. Rangkaian Ekivalen AC
Menyerupai apakah kristal tersebut ketika kita beri sumber ac? Jika kristal yang dipasang sendiri tanpa ada sumber ac, maka kristal tersebut tidak bervibrasi. Hal ini ekivalen dengan kapasitansi Cm karena dia mempunyai dua pelat logam yang dipisahkan oleh dielektrik. Tetapi, jika kristal bervibrasi, dia menyerupai rangkaian yang ditala. Gambar 12 menunjukkan rangkaian ekivalen ac dari kristal yang bervibrasi pada atau dekat frekuensi dasar. Harga tipikal dari L adalah dalam henry, Cs dalam pikofarad, R dalam ratusan ohm, dan Cm dalam pikofarad. Sebagai contoh, berikut ini adalah hargaharga untuk satu kristal yang bisa diperoleh: L = 3 H, Cs = 0,05 pF, R = 2000ohm dan Cm = 10 pF. Ciri-ciri yang terkenal dari kristal dibandingkan dengan rangkaian tank LC yang diskrit adalah harga Q-nya yang sangat tinggi. Untuk harga-harga LCR yang baru saja diberikan diatas, kita dapat menghitung Q di atas 3000. Harga-harga Q dapat dengan mudah mencapai Iebih dari 10.000. Dipihak lain, rangkaian tank LC jarang mempunyai Q di atas 100. Dengan mempunyai Q yang sangat tinggi dari kristal memungkinkan osilator dengan harga frekuensi yang sangat stabil.
Gambar 11. Rangkaian ekivalen kristal O. Resonansi Seri
Di samping Q, L, Cs, R dan Cm dari kristal, ada dua karakteristik lain yang harus kita ketahui. Yang pertama adalah frekuensi resonan seri - fs. Frekuensi resonan seri dari sebuah kristal adalah frekuensi resonan dari cabang LCR dalam gambar 12. Pada frekuensi ini arus cabang mencapai harga maksimum, karena L beresonansi dengan Cs. Rumus untuk frekuensi resonan seri adalah:
Gambar 12. menunjukkan konfigurasi kristal untuk rangkaian resonan seri, dimana C dan L adalah sama dan berlawanan, serta reaktansi rangkaian seri adalah nol. Pada S
rangkaian gambar 13 diatas secara umum hubungan frekuensi yang ditimbulkan tidak ada masalah. P. Resonansi Paralel
Karakteristik yang kedua adalah frekuensi resonan paralel - fp. Frekuensi resonan paralel dari kristal adalah frekuensi di mana arus sirkulasi atau arus loop dalam gambar 12. mencapai harga maksimum. Karena loop arus ini harus mengalir melalui kombinasi seri dari Cs dan Cm, maka C
loop
ekuivalen adalah
Gambar 13. Rangkaian resonan paralel kristal Pada pengoperasian rangkaian resonan paralel (gambar 14), kristal seperti induktif dan sangat kritis untuk perancang dalam menentukan beban kapasitif yang benar atau jika
tidak maka osilasi tidak akan terjadi. Pemilihan beban kapasitif seperti pada gambar 14, harus dipilih sesuai dengan batas operasi kristal pada titik stabilnya.
Gambar 14. Perubahan reaktansi kristal Penjelasannya adalah sebagai berikut : 1. Bahwa untuk frekuensi-fekuensi rendah dibawah resonan seri kristal, maka kristal itu bersifat kapasitif. 2. Bahwa untuk frekuensi yang tepat pada resonan seri, fs, dimana X =X , maka L
CS
impedansi kristal sama dengan nol. 3. Bahwa untuk frekuensi diantara resonan seri dan titik resonan paralel, maka kristal itu bersifat induktif. 4. Bahwa untuk frekuensi yang tepat pada frekuensi resonan paralel, fp, dimana X = L
X
CS
seri X
CM
, maka impedansi kristal adalah tak terhingga serta terjadi pergeseran
fasa sebesar 180°. 5. Bahwa untuk frekuensi yang berada diatas resonan paralel, maka kristal itu kembali bersifat kapasitif.
Q. Stabilitas Kristal
Drift adalah perubahan yang tidak kita kehendaki atas frekuensi yang terukur selama satuan detik, menit atau jam. Dan drift erat hubungannya dengan stabilitas sebuah osilator, seberapa stabil sebuah osilator. Frekuensi dari sebuah osilator cenderung untuk berubah sedikit dengan waktu, drift ini ditimbulkan oleh temperatur dan usia atau umur. Dalam sebuah osilator kristal, drift frekuensi dengan waktu kecil sekali. Secara tipikal kurang dari 6
1 bagian dalam 10 (0,0001 persen) per hari. Stabilitas seperti ini penting dalam jam tangan elektronik, mereka menggunakan osilator kristal kuarts sebagai alat pengatur waktu dasar. Dengan menggunakan osilator kristal dalam tungku (oven) yang temperaturnya dikendalikan dengan presisi, osilator kristal telah dibuat dengan drift frekuensi kurang dari 10
1 bagian dalam 10 per hari. Stabilitas seperti ini diperlukan dalam standard waktu dan frekuensi. Untuk memberikan bagaimana keseksamaan 1 bagian dalam 10
10
adalah, sebuah
jam dengan drift ini akan memakan waktu 300 tahun untuk lebih cepat atau terlambat 1 detik. R. Osilator kristal Colpitts
Berikut adalah rangkaian osilator kristal colpitt :
Gambar 15. Kristal mengontrol osilasi colpitss
Osilator Colpitts yang tersusun dari kristal adalah resonansi frekuensi yang biasanya terdiri dari tank LC parallel, sekarang kita ganti dengan sebuah kristal. Kristal berfungsi sebagai rangkaian resonan seri. Seperti kita tahu bahwa pada frekuensi resonan seri, fs, kristal mempunyai nilai impedansi yang sangat rendah. Dengan menggunakan kristal pada rangkaian osilator Colpitts yang diletakkan pada bagian umpan balik, maka kristal tersebut berfungsi sebagai sebuah filter (penapis) dimana hanya melewatkan frekuensi resonansi yang tidak dilemahkan (un-attenuated) dari kristal tersebut. Adanya frekuensi dasar dan nada tambahan dari kristal, menyebabkan pada rangkaian osilator Colpitts menimbulkan rugi-rugi yang tinggi pada nada tambahan, karena frekuensi dasar sudah digunakan untuk menapis frekuensi umpan balik. Rangkaian tank frekuensi dari osilator Colpitts diset mendekati frekuensi resonan seri kristal. Nilai frekuensi pasti yang telah ditimbulkan akan dikontrol dan distabilkan oleh kristal. Pada fs kristal, sinyal umpan balik mencapai maksimum ketika impedansi kristal menjadi seakan-akan nol. Namun pada nada tambahan, sinyal umpan balik akan berkurang dan proses osilasi tidak dapat diteruskan. S. Voltage Controlled Oscillator Konsep dan Kegunaan
Voltage Controlled Oscillator atau yang umum kita kenal dengan VCO, adalah sebuah osillator dimana bisa berubah-ubah nilai frekuensinya. Elemen penala (tuning element) adalah sebuah varactor-dioda. VCO ditala melintasi band frekuensinya dengan memberikan tegangan dc murni pada varactor-dioda untuk mengubah jaringan kapasitansi yang merupakan rangkaian osillator. Pengontrolan secara elektronik seperti diatas merupakan konsep dasar dari VCO. Simbol dari varactor dapat kita lihat pada gambar 19.
Gambar 16. Simbol varactor Fungsi VCO adalah menghasilkan sebuah sinyal dalam bentuk gelombang kotak atau gelombang segi tiga. Sebuah VCO biasanya terdiri dari sebuah osilator Hartley, yang secara singkat dapat kita jelaskan sebagai berikut: Gambar 20 menunjukan sebuah osilator Hartley diumpan-seri. Pada rangkaian ini, kumparan L adalah bagian dari L, yang menjadi sebuah autotransformator. Transistor 1
NPN yang digunakan sebagai penguat konvensional, dengan bias maju pada rangkaian basis-emitor dan bias reverse pada tangkaian emitor-kolektor.
Gambar 17. Osilator hartley Arus kolektor mengalir melewati L dan menghasilkan arus regenerasi dalam L yang 1
diumpankan pada basis. Sesuai dengan rancangan, cabang dari autotransformator L
terletak pada titik yang tepat untuk menjaga kelangsungan osilasi dalam tangki. L-L dan 1
C menentukan frekwensi resonansi. R mengatur bias basis-emitor. C dalam kondisi 1
1
charging karena arus pada rangkaian basis-emitor. Basis dijaga pada potensial negatif terhadap emitor, memberi panjaran sumbatan pada transistor, kecuali selama puncak positif dari osilasi. Osilator jenis ini disebut diumpan-seri karena jalur ac dan dc adalah sama, seperti yang akan terjadi pada sebuah rangkaian seri. Contoh VCO berbasis pada rangkaian osilator Hartley yang menggunakan dual-gate FET, seperti pada gambar 21. Penjelasan secara rinci adalah sebagai berikut: 1. Frekuensi resonan ditentukan oleh rangkaian ta nk L1 dan C1. 2. Tegangan tala (Vtuning) akan mengubah nilai kapasitansi dari varactor BB132 dimana akan mengubah pula frekuensi osilasinya. 3. Nilai kapasitor C2 akan menentukan seberapa besar frekuensi akan berubah. Semakin besar nilai kapasitor maka akan besar pula perubahan frekuensinya, atau sering kita sebut C2 menentukan „span‟ dari VCO. 4. Dual-gate FET pertama merupakan bagian dari rangkaian osillator Hartley. 5. Dual-gate FET kedua merupakan bagian dari rangkaian penguat. Penguatan yang lebih kecil dari 1, namun mempunyai arus yang besar agar osillator tidak terbebani bila dirangkai dengan rangkaian lain. Amplitudo output berubah tergantung pada frekuensi dan seberapa banyak lilitan pada induktor L1. Dengan mengubah tegangan pada g2 di FET1, kita akan bisa mengatur amplitudo.
Gambar 18.. Rangkaian VCO dari osilator hartley Setelah kita tahu bahwa ada hubungan antara amplitudo dan frekuensi, pada rangkaian VCO gambar 21, maka bila kita konfigurasi L1 dengan diameter 7,2mm dan kita mengubah tap pada lilitan 3, 4 dan 5, diagram dibawah ini menunjukkan hubungan antara amplitudo dan frekuensinya.
Gambar 19. Diagram Frekuensi terhadap Amplitudo Pada diagram gambar 22 kita lihat bahwa bila kita tap 3 lilitan ke-5 memiliki amplitudo sebesar 130 mV
pada frekuensi 155MHz. Lebih bagus dibanding dengan tap
RMS
3 dan tap 4 yang mengalami penurunan amplitudo pada frekuensi diatas 155 MHz. Dari hasil pengetap tersebut bisa kita lihat band dari VCO sendiri, yakni sebesar 200 mV
RMS
pada 100 MHz. T. Phase Locked Loop
Phase loocked loop (PLL) adalah loop umpan balik dengan detektor fase (pencampur yang digunakan dengan cara yang khusus), sebuah low pass filter , sebuah penguat dan sebuah Voltage Controlled Oscillator (VCO). Daripada memberikan kembali tegangan dan membandingkannya dengan input, PLL memberikan kembali frekuensi dan membandingkannya dengan frekuensi yang datang. Hal ini memungkinkan VCO mengunci frekuensi yang baru masuk. PLL mempunyai banyak penggunaannya. Penerima TV menggunakan PLL untuk mengsinkronkan ayunan (sweep) horizontal dan vertikal. Penala (tuner) stereo FM menggunakan PLL untuk memperbaiki penampilannya (performance). Dan karena kekebalannya terhadap derau (noise), PLL telah digunakan secara luas untuk mengikuti sinyal dari satelit. Penggunaan lain meliputi frekuensi synthesizer, generator FM dan telepon nada sentuh
Gambar 20. Blok diagram sebuah PLL Gambar 20 menunjukkan sebuah PLL. Sinyal yang datang adalah input untuk detektor fase; sinyal VCO yang kembali merupakan sinyal input lain. Output dari detektor fase menggerakkan low-pass filter, yang outputnya diperkuat dan dipakai pada VCO. Mula mula frekuensi VCO dekat dengan frekuensi yang datang karena output dari detektor
fase adalah sebuah nada denyut (sinyal frekuensi rendah). Hal ini menyebabkan frekuensi VCO berubah sampai menjadi sama dengan frekuensi yang datang. Pada titik ini output dari detektor fase adalah tegangan dc, sebanding dengan perbedaan fase antara sinyal VCO dan sinyal yang datang. Tegangan dc yang diperkuat inilah yang mengendalikan frekuensi VCO, menjaganya tetap terkunci terhadap frekuensi yang baru masuk. Itulah cara kerja sebuah PLL. Sekarang akan kita bahas bagian per bagian. U. Low Pass Filter
Filter adalah nama yang diberikan pada rangkaian yang berfungsi untuk memblok atau melewatkan sebuah range sinyal. Dalam bentuk sederhana sebuah filter terdiri dari satu kapasitor. Saat sebuah regulasi power supplai, sebuah kapasitor filter yang lebih besar digunakan untuk menyaring ripple output. Low Pass Filter melewatkan frekuensi rendah dan menahan frekuensi tinggi. Pass filter ini adalah dari DC (0Hz) sampai frekuensi cutoff, fc. Adapun Bandwidthnya adalah fc. Idealnya bentuk kurva akan rata pada fc. Harga respon frekuensi filter rool off ( disebut juga slope filter) tergantung pada jenis filter dan order filter. Jenis sebuah filter menunjukkan jumlah elemen reaktif dalam rangkaiannya. Jenis Filter yang pertama memiliki satu kapasitor atau satu induktor. Order filter mempunyai dua kapasitor atau dua induktor atau masing-masing satu. Filter dapat dibangun dari rangkaian RC. Dalam sebuah filter dikenal sebuah kutub. Jadi sebuah filter dibangun dari sebuah rangkaian RC tunggal ditunjukkan pada sebuah filter kutub tunggal. Filter kutub ganda akan mempunyai dua rangkaian RC dan sebaliknya
(a) Simbol LPF
(b) Respon frekuensi Gambar 21. Simbol dan respon frekuensi low pass filter Setiap kutub terdiri sebuah elemen reaktif, sebuah filter kutub tunggal juga merupakan jenis filter pertama, sebuah kutub filter ganda merupakan jenis filter kedua dan sebaliknya.
Gambar 22. Rangkaian low pass filter RC
Gambar 23. Rangkaian low pass filter dan rangkaian penguat (op-amp)
Gambar 23 diatas menunjukkan jenis yang pertama (kutub tunggal) filter low pass. Resistor dan kapasitor membentuk pembagi tegangan. Frekuensi sinyal yang dipakai pada filter akan menentukkan reaktansi kapasitif dari kapasitor. Hal ini dalam perubahan akan menentukan amplitudo tegangan lintas kapasitor. Lintasan tegangan kapasitor merupakan tegangan output filter. V. Frekuensi Synthesizer
Penyusunan frekuensi (frequency synthesizer) bukanlah sebuah pembangkit frekuensi dalam arti yang sama seperti sebuah osilator, tetapi adalah sebuah pengubah frekuensi (frequency converter), yang menggunakan suatu rantai dengan phase-locked loop, PLL dan penghitung-pengbitung digital (digital counters) dalam suatu sistem umpan balik kesalahan-fase yang menjaga bahwa keluaran akan berjalan menurut suatu hubungan fase yang telah ditentukan terhadap sinyal pedoman (reference). Kestabilan frekuensi keluaran ditentukan oleh kestabilan dari osilator pedoman, yang biasanya adalah sebuah rangkaian osilator dengan pengaturan kristal. Prinsip-prinsip penyusunan frekuensi telah dikembangkan sejak tahun 1930, tetapi kebanyakan hanya diterapkan pada peralatan yang sangat rumit, karena tingginya harga komponen-komponen tersebut. Chip-chip rangkaianmikro (microcircuit chips) yang khusus dirancang untuk penggunaan ini sekarang sudah tersedia dengan harga yang rendah, dan penyusunan-penyusunan frekuensi makin banyak digunakan untuk pemilihan saluran dalam peralatan komunikasi.
Gambar 24. Penyusun frekuensi dengan counter
Detektor fase itu adalah sebuah rangkaian logis (logic circuit) yang menghasilkan suatu sinyal dc yang besarnya sebanding dengan selisih fase antara sinyal pedoman fr dan keluaran counter fo/N , seperti yang telah kita bahas pada sub bab 4.1 . Sinyal dc ini difilter untuk meratakan kebisingan dan memperlambat respons rangkaian untuk mencegah “overshoot” (keterlanjuran) atau osilasi dan dipasangkan sebagai masukan pengatur ke VCO. Bila selisih fasa antara kedua sinyal fr dan fo/N adalah nol, keluaran dc dari detektor fase adalah tepat sebesar yang di perlukan untuk menala VCO pada frekuensi N.fr. Bila ada perbedaan fase antara keduanya, bias yang dimasukkan ke VCO akan berubah dalam arah yang akan menaikkan atau menurunkan frekuensi fo secukupnya saja sehingga selisih fase tersebut akan menghilang. Begitu keluarannya mencapai nilai N.fr, VCO akan “mengunci pada” (“lock onto”) frekuensi itu, dan rantai umpan-balik akan mencegahnya dari penyimpangan. Frekuensi keluanan fo diatur untuk suatu nilai baru dengan mengubah bilangan di mana counter itu membagi. Hal ini dilaksanakan dengan bantuan saklar-saklar “thumbwheel” atau dengan pertolongan sebuah register yang ke dalamnya dapat di masukkan sebuah bilangan baru untuk N, guna mengatur titik set dari counter tersebut. Bilangan N adalah banyaknya pulsa-pulsa yang akan dihitung oleh counter sebelum counter itu mulai dengan perioda baru (recycles); N diberikan dalam kode biner. W. Pra-skala
Penyusun frekuensi sederhana seperti yang telah dilukiskan di atas hanya akan menghasilkan frekuensi-frekuensi keluaran yang sama dengan kelipatan bilangan utuh dari frekuensi pedoman, fr . Jika diinginkan frekuensi-frekuensi lain yang terletak diantara nilai-nilai tersebut, harus digunakan praskala. Alasan lain dari pemakaian praskala ialah karena pada frekuensi-frekuensi tinggi (di atas 100 MHz) counter-counter yang dapat diprogram tidak ada tersedia. Counter-counter praskala dengan modulus-tetap digunakan
untuk memperkecil hitungan ke suatu frekuensi di bawah batas 100 MHz tersebut, dan kemudian keluaran praskala dapat mendorong sebuah counter frekuensi rendah yang dapat diprogram dan yang dapat pula diperoleh dengan mudah. Gambar 37 menunjukkan bagaimana sebuah rangkaian praskala dapat digunakan untuk memungkinkan pembagian dengan suatu bilangan yang tidak utuh (suatu bilangan yang mengandung bagian pecahan). Rangkaian praskala adalah sebuah counter bermodulus-dua; yaitu pada ragam (mode) yang satu rangkaian menghasilkan suatu keluaran untuk setiap P pulsa-pulsa masukan, sedangkan pada ragam yang lainnya, sebuah keluaran untuk setiap P+1 pulsa pulsa masukan. Dua buah counter frekuensi rendah yang dapat diprogram menghitung pulsa-pulsa keluaran dari rangkaian praskala; counter utama menghitung B pulsa, dan counter kedua menghitung A pulsa. Pada permulaan suatu siklus, kedua counter diatur untuk bilangan-bilangan yang diprogramkan untuknya (yaitu B dan A). Selama counter A mengandung sebuah bilangan bukan nol, praskala akan dibuat untuk menghitung dalam cara atau dalam ragam P +1, sehingga rantai counter akan menghitung ke bawah untuk ( P +1). A pulsa, sampai counter A menjadi nol. Pada saat ini, rangkaian praskala akan dipaksa untuk menghitung dalam cara P, dan juga masukan ke counter A akan dimatikan sehingga counter A akan tetap pada keadaan nol sampai counter B menyelesaikan hitungannya. Pada saat di mana counter A sudah mencapai keadaan nol, counter B akan mengandung bilangan (B-A) dan kemudian akan mulai menghitung ke bawah dari (B- A) pada setiap pulsa yang ke P dari keluaran. Bila counter B mencapai nol, kedua counter kembali (reset) ke bilangan-bilangannya yang diprogramkan dan perioda dimulai kembali.
Gambar 25. Penyusun frekuensi menggunakan praskala Yang menghubungkan frekuensi keluaran pada frekuensi pedoman dengan modulusmodulus dari ketiga counter sebagai suku-sukunya. Karena setiap bilangan pecahan dapat dinyatakan dengan pendekatan yang sangat baik sebagai perbandingan dari dua bilangan utuh, jumlah frekuensi-frekuensi tepat yang dapat di”dial” (diminta) dari penyusun frekuensi ini bertambah banyak. Keuntungan lain ialah bahwa hanya rangkaian praskala saja yang perlu bekerja pada frekuensi-frekuensi yang sangat tinggi, sedangkan countercounter yang dapat diprogram boleh dibuat dari komponen-komponen frekuensi-rendah yang dapat diperoleh dengan mudah.
X. Aplikasi PLL
Aplikasi hubungan pemakaian sebuah PLL termasuk : 1. Frekuensi sintesis, menyediakan penggandaan frekuensi sinyal referensi (Sebagai contoh frekuensi pembawa untuk pengganda kanal sebuah unit citizen band (CB) atau unit band radio marinir dibangkitkan menggunakan sebuah pengontrolan frekuensi tunggal dan pembangkit ganda sebuah P LL. 2. Jaringan pendemodulasian FM untuk pengoperasian fm dengan kelinieran yang mantap diatara frekuensi sinyal input dan tegangan output PLL. 3. Pendemodulasian dua transmisi data atau frekuensi pembawa dalam tranmisi data digital yang digunakan dalam operasi pergeseran frekuensi terkunci (FSK). 1. Variasi luas daerah yang termasuk modem. Penerima dan pemancar telemetri, dekoder nada, detektor AM dan filter penjejakan. Y. Frekuensi Demodulasi
Demodulasi FM atau pendeteksian dapat secara langsung didapatkan dengan menggunakan rangkain PLL. Jika frekuensi terpusat, maka PLL dipilih atau dirancang pada frekuensi pembawa FM. Tegangan pemodulasian, yang diharapkan, bervari asi dalam sebagian nilai untuk memvariasikan sinyal frekuensi. Rangkaian PLL kemudian dioperasikan seperti frekuensi menengah (IF) lengkap, pembatas dan demodulator seperti yang digunakan dalam penerima FM. Unit PLL yang popular adalah 565, terdiri dari detektor fase, amplifier dan VCO, yang hanya sebagian yang dihubungkan secara internal.
BAB III PENUTUP
A. KESIMPULAN
Osilator merupakan rangkaian untuk mengubah daya DC menjadi daya AC atau dengan perkataan lain sinyal output akan dihasilkan tanpa adanya sebuah si nyal input yang diberikan. Dan sebuah osilator, output sinyal AC yang dapat diatur dan dapat diperkirakan. Osilator dirancang untuk menghasilkan GGL (Gaya Gerak Listrik) bolak-balik dengan frekuensi dan bentuk gelombang yang diketahui, seperti gelombang sinus, gelombang kotak dan gelombang gergaji. Impedansi adalah kombinasi dari reaktansi kapasitif, reaktansi induktif dan resistansi DC. Reaktansi dan impedansi berubah berdasarkan harga frekuensi. Resistansi DC mempunyai nilai yang tetap, tidak tergantung pada sinyal input. Voltage Controlled Oscillator atau yang umum kita kenal dengan VCO, adalah sebuah osillator dimana bisa berubah-ubah nilai frekuensinya. Elemen penala (tuning element) adalah sebuah varactor-dioda. VCO ditala melintasi band frekuensinya dengan memberikan tegangan dc murni pada varactor-dioda untuk mengubah jaringan kapasitansi yang merupakan rangkaian osillator . B. SARAN
Osilator kristal adalah osilator yang menggunakan kristal pada rangkaian tangkinya. Kristal dapat menghasilkan frekuensi dengan stabilitas tinggi. Kemantapan frekuensi yang tidak kita dapatkan dengan osilator LC karena dibatasi oleh pertimbangan ekonomis. Jika diinginkan kemantapan yang lebih baik, maka dapat digunakan osilator kristal.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.scribd.com http://www.elektronika-dasar.com http://www.wikipedia.com http://www.telkomspeedy.com
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Oscilator adalah suatu device yang dapat menghasilkan keluaran gelombang sinusoida. Oscilator merupakan suatu rangkaian loop tertutup yang sinyal inputnya didapat dari rangkaian itu sendiri dengan memanfaatkan umpan balik positif. Osilator merupakan rangkaian untuk mengubah daya DC menjadi daya AC atau dengan perkataan lain sinyal output akan dihasilkan tanpa adanya sebuah si nyal input yang diberikan. Dan sebuah osilator, output sinyal AC yang dapat diatur dan dapat diperkirakan. Osilator dirancang untuk menghasilkan GGL (Gaya Gerak Listrik) bolak-balik dengan frekuensi dan bentuk gelombang yang diketahui, seperti gelombang sinus, gelombang kotak dan gelombang gergaji. Rangkaian ini digunakan dalam semua jenis peralatan elektronika seperti radio dan TV, komputer, osiloskop, generator sinyal dan digital frekuensi meter.
B. Tujuan
Dengan makalah ini diharapkan mahasiswa dapat mengetahui tentang osilator terutama mengenai aplikasinya. Sehingga dapat mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan hal tersebut.
.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan karunia Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini. Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan kepada pembaca mengenai “Aplikasi Osilator “. Makalah ini ditulis untuk memenuhi tugas mata kuliah “Elektronika Telekomunikasi”. Makalah ini berisi pembahasan masalah. Kami berharap agar setelah membaca dan mempelajari makalah ini, para pembaca dan penggunanya serta kami mendapatkan pengetahuan yang lebih baik dan bermanfaat bagi kehidupan di masa yang akan datang. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa meridhoi segala usaha kita.
Karawang, Agustus 2012
Penyusun
