MAKALAH ELEKTRONIKA ANALOG OSILATOR

MAKALAH
OSILATOR
PENGERTIAN OSILATOR
Osilator adalah rangkaian yang merupakan
gabungan elemen-elemen aktif dan pasif yang
menghasilkan bentuk gelombang periodik yang
spesifik, misalnya gelombang kotak, segitiga,
gigi gergaji, atau sinusoida yang amplitudonya
berubah-ubah secara periodik dengan waktu.
TEORI DASAR
Osilator mengubah daya arus searah (dc) ke daya arus bolakbalik (ac) dalam beban. Dengan demikian fungsi osilator
berlawanan dengan penyearah yang mengubah daya searah ke daya
bolak-balik.
Osilator umumnya digunakan dalam pemancar dan penerima
radio dan televisi, dalam radar dan dalam berbagai sistem
komunikasi
.
TEORI DASAR
• Suatu
osilator
membangkitkan
bentuk
gelombang pada suatu frekuensi dalam batas
beberapa siklus tiap jam sampai beberapa ratus
juta siklus tiap detik. Osilator dapat hampir
secara
murni
menghasikan
gelombang
sinusoidal dengan frekuensi tetap, ataupun
gelombang yang hanya dengan harmonic.
PRINSIF DASAR OSILATOR
Dalam osilator, resistansi negatif diberikan untuk kompensasi
kebocoran dalam rangkaian.
Dalam suatu osilator tidak ada sinyal yang diberikan dari luar.
Sinyal awal untuk menyulut (trigger) osilasi biasanya diberikan oleh
tegangan
derau.
Tegangan
derau
muncul
sewaktu
catu
daya
dihidupkan. Karena spektrum frekuensi derau sangat lebar, osilator
selalu memiliki tegangan komponen pada frekuensi yang benar untuk
bekerjanya osilator.
Jenis-jenis Oscillator
1. Oscillator Umpan Balik Positif
2. Oscillator Pergeseran Fasa
3. Oscillator LC ditala (tuned) :
▫ Oscillator Hartley
▫ Oscillator Colpitts
▫ Oscillator Clapps
▫ Oscillator Tunned in/out
▫ Oscillator Kristal Pierce
1. OSILATOR UMPAN BALIK POSITIF
Bagian-bagian utama osilator balikan
1. OSILATOR UMPAN BALIK POSITIF
Diagram blok osilator balikan diperlihatkan pada
gambar diatas,
osilator memiliki perangkat penguat,
jaringan balikan, rangkaian penentu frekuensi dan catu
daya.
Isyarat
masukan
diperkuat
oleh
penguat
(amplifier) kemudian sebagian isyarat yang telah
diperkuat
dikirim
kembali
ke
masukan
melalui
rangkaian balikan. Isyarat balikan harus memiliki fase
dan nilai yang betul agar terjadi osilasi.
2. OSILATOR PERGESERAN FASA
Osilator ini memiliki sebuah penguat
pembalik, dan sebuah tapis umpanbalik yang
menggeser 180° fasa dari frekuensi osilasi. Filter
elektronik harus didesain sedemikian rupa
sehingga isyarat diatas dan dibawah frekuensi
osilasi yang diinginkan digeser kurang ataupun
lebih dari 180°. Ini menghasilkan superposisi
membangun bagi isyarat pada frekuensi osilasi
dan superposisi merusak pada frekuensi lainnya.
2. OSILATOR PERGESERAN FASA
Jalan paling umum untuk mendapatkan
tapis jenis ini adalah dengan menyambungkan
deret tiga tapis resistor-kondensator, yang
memberikan geseran fasa sebesar 270°. Pada
frekuensi osilasi, setiap tapis memproduksi
geseran fasa sebesar 60° sehingga keseluruhan
tapis forsoduksi geseran fasa 180°.
Osilator Penggeser Fasa
• pada frekuensi osilasi tegangan input dan output
penguat berbeda fasa 180 derajat – perbedaan fasa
diperoleh dari jaringan tangga RC tiga tingkat –
Menggunakan
umpan
resonansi 1/(2π(RC)0.5)
balik
tunggal
–
Frekuensi
3. Osilator LC
• Osilator ini terdiri dari sebuah kapasitor dan sebuah kumparan terhubung
secara paralel. Teknis rangkaian LC dasar ini menghasilkan gelombang
sinus yang kehilangan tegangan pada setiap siklus. Untuk mengatasi hal ini,
tegangan tambahan diterapkan untuk menjaga osilator dari kehilangan
tegangan. Namun, untuk menjaga osilator ini berjalan dengan baik, sebuah
metode switching yang digunakan. Sebuah tabung hampa (atau setara
solid-state seperti FET) digunakan untuk menyimpan sirkuit LC ini
berosilasi. Keuntungan menggunakan tabung vakum adalah bahwa mereka
dapat berosilasi pada frekuensi tertentu seperti seribu siklus per detik.
Jenis-jenis osilator LC:
• Osilator Hartley adalah LC osilator elektronik yang
berasal dengan umpan balik dari mengetuk kumparan
secara paralel dengan kapasitor (pada tangki rangkaian).
Meskipun tidak ada persyaratan untuk menjadi saling
ada coupling antara dua kumparan segmen, sirkuit
biasanya dilaksanakan seperti itu. Sebuah osilator
Hartley dasarnya setiap konfigurasi yang menggunakan
sepasang kumparan terhubung seri dan satu kapasitor
Rangkaian Osilator Hartley
• Ket:
C = kapasitor
L = induktor
fres = frekuensi osilasi
• Sebuah osilator Hartley terdiri dari sebagai
berikut:
Dua induktor secara seri dan Satu tuning
kapasitor
Keuntungan dari osilator Hartley
meliputi:
• Frekuensinya dapat divariasikan menggunakan
kapasitor variabel
• Amplitudo
keluaran
tetap
konstan
selama
rentang frekuensi
• Kumparan baik mengetuk atau dua induktor
tetap diperlukan
• Osilator Corpitts adalah salah satu dari sejumlah
desain untuk osilator elektronik sirkuit dengan
menggunakan kombinasi dari sebuah induktansi (L)
dengan kapasitor (C) untuk penentuan frekuensi,
demikian juga disebut LC osilator. Salah satu fitur
utama dari jenis osilator adalah kesederhanaan
(hanya memerlukan satu induktor) dan ketahanan.
Frekuensi
pada
umumnya
induktansi dan dua kapasitor
ditentukan
oleh
Osilator Colpitts
Gambar 1: dasar Common Colpitts osilator (dengan
Gambar 2: Common kolektor Colpitts osilator
disederhanakan biasing)
(dengan disederhanakan biasing)
Gambar 1
• Gambar. 1 memperlihatkan rangkaian Colpitts
dasar, di mana dua kapasitor dan satu induktor
menentukan frekuensi osilasi. umpan balik yang
diperlukan untuk osilasi adalah diambil dari
pembagi tegangan yang dibuat oleh dua kapasitor,
di mana dalam osilator Hartley umpan balik diambil
dari pembagi tegangan yang dibuat oleh dua
induktor (atau tunggal mengetuk induktor).
Gambar 2
• Gambar. 2 menunjukkan varian yang sering
disukai, di mana induktor juga didasarkan (yang
membuat tata letak sirkuit lebih mudah bagi
frekuensi yang lebih tinggi).
frekuensi osilasi untuk rangkaian pada
Gambar 1 dan 2
penguatan transistor yang dibutuhkan
oleh osilator
Osilator Clapp
• Merupakan versi modifikasi osilator Colpitt dengan
kemantapan
frekuensi
lebih
baik.
Frekuensi
ditentukan oleh deret kondensator Co dan induktor
Lo dan bukan oleh kondensator jajar C1 dan C2
seperti dalam rangkaian osilator Colpitt standar.
Rangkaian Osilator Clapp
Osilator Clapp
Untuk osilator Clapp sederhana, kalang
panjar tidak diperlihatkan dan umpan
balik positif diadakan oleh C1 dan C2.
Kondensator-kondensator
ini
harus
jauh lebih tinggi harganya daripada Co.
Osilator Armstrong
• Seperti diperlihatkan pada gambar di bawah
merupakan hasil penerapan osilator LC. Rangkaian
dasar dibuat dengan memberikan panjar maju pada
sambungan emitor-basis dan panjar mundur pada
kolektor. Pemberian panjar dilakukan lewat resistor
R3 . Resistor R1 dan R2 berlaku sebagai pembagi
tegangan.
Rangkaian Osilator Armstrong
Osilator
Armstrong
• Frekuensi osilator Armstrong ditentukan oleh nilai
C1 dan S (nilai induktasi diri kumparan sekunder)
dengan mengikuti persamaan frekuensi resonansi
untuk LC. Perhatikan C1 dan S membentuk
rangkaian tangki dengan mengikutkan sambungan
emitor-basis dari Q1 dan R1.
Osilator Armstrong
Keluaran dari osilator Armstrong seperti pada gambar di
atas dapat diubah dengan mengatur harga R3 . Penguatan
akan mencapai harga tertinggi dengan memasang R3 pada
harga optimum. Namun pemasangan R3 yang terlalu tinggi
akan mengakibatkan terjadinya distorsi, misalnya keluaran
akan berupa gelombang kotak karena isyarat keluaran
terpotong.
Osilator Pierce
• Menggunakan
kristal
sebagai
rangkaian
tangkinya seperti pada rangkaian berikut. Pada
osilator ini kristal merespon sebagai rangkaian
resonansi paralel. Jadi osilator ini adalah
merupakan modifikasi dari osilator Colpitts.
Rangkaian Osilator Pierce
Osilator Pierce
Pengoperasian osilator Pierce didasarkan pada
balikan yang dipasang dari kolektor ke basis
melalui C1 dan C2 . Kedua transistor
memberikan kombinasi pergeseran fase sbesar
180o. Keluaran dari emitor-bersama mengalami
pembalikan agar sefase atau sebagai balikan
regeneratif. Nilai C1 dan C2 menentukan
besarnya tegangan balikan. Sekitar 10 – 50 %
dari keluaran dikirim kembali sebagai balikan
untuk memberikan energi kembali ke kristal.
Osilator Pierce
• Rangkaian ekivalen kristal menunjukkan ada dua
kemungkinan keadaan resonansi, yaitu:
1. Resonansi deret
2. Resonansi jajar
•
Namun karena Cp >> Cs, kedua frekuensi saling berdekatan sekali.
TERIMA KASIH