Embed Size (px)
DESCRIPTION
modul 3
Citation preview
ELEKTRONIKA DASAR 2
74
Elektronika
Dasar 2
Modul 3
ELEKTRONIKA DASAR 2
75
OSILATOR
1. Pengantar
Osilator adalah piranti elektronik yang menghasilkan keluaran berupa
isyarat tegangan. Bentuk isyarat tegangan terhadap waktu ada bermacam-
macam, yaitu bentuk sinusoida, persegi (square), segitiga (triangular), gigi
gergaji (sawtooth), atau denyut (pulsa). Osilator berbeda dari penguat,
oleh karena itu penguat perlu ada ioleh karena itu syarat masukan untuk
menghasilkan isyarat keluaran. Pada osilator tak ada isyarat masukan,
hanya ada isyarat keluaran saja yang frekuensi dan amplitudonya dapat
dikontrol. Seringkali suatu penguat secara tak disengaja menghasilkan
keluaran walaupun tak diberi isyarat masukan. Penguat ini dikatakan
berosilasi dengan frekuensi yang nilanya tak dapat dikontrol.
Osilator digunakan secara luas sebagai sumber isyarat untuk menguji
suatu rangkaian elektronik. Osilator seperti ini disebut generator isyarat,
atau generator fungsi apabila isyarat keluarannya dapat mempunyai
berbagai bentuk.
Osilator juga digunakan pada pemancar radio dan televisi, dan juga dalam
komunikasi radio, gelombang mikro, maupun optik untuk menghasilkan
gelombang elektromagnetik yang dapat ditumpangi berbagaiinformasi.
Pesawat penerima radio dan televisi juga menggunakan osilator untuk
memproses isyarat yang datang dengan mencampurnya denga isyarat dari
osilator lokal sehingga dihasilkan isyarat pembawa informasi dengan
frekuensi lebih rendah. Isyarat yang terakhir ini dikenal sebagai isyarat i.f.
(intermediate frekuensi).
Osilator juga digunakan untuk deteksi dan menentukan jarak (detection
and ranging) dengan gelombang mikro (radar) ataupun gelombang
ultrasonic (sonar).
Selanjutnya hamper semua alat-alat digital dari jam tangan, kalkulator,
computer, alat-alat pembantu computer, dan sebagainya menggunakan
osilator.
ELEKTRONIKA DASAR 2
76
Jelaskan bahwa osilator memegang peran amat penting dalam dunia
elektronik. Pada dasarnya ada tiga macam osilator, yaitu osilator RC,
osilator LC, dan osilator relaksasi. Dua yang pertama menghasilkan isyarat
berbentuk sinusoida sedangkan osilator relaksasi menghasilkan isyarat
persegi, segitiga, gigi gergaji atau pulsa.
2. Tujuan instruksional umum
Setelah selesai mengerjakan seluruh modul ini, anda diharapkan teleh
memiliki kemampuan-kemampuan berikut :
a. Menganalisis kerja rangkaian osilator dengan menyatakan fungsi
komponen-komponen yang digunakan
b. Menentukan frekuesi osilator, menentukan bentuk isyarat keluaran dari
frekuensi yang ada.
3. Tujuan Instruksional Khusus
Secara lebih terinci, setelah mengerjakan modul ini anda, akan memiliki
kemampuan-kemampuan berikut :
a. Menganalisis kerja berbagai rangkaian osilator RC, yaitu osilator
jembatan Rc, osilator jembatan Wien, dan osilator T-kembar;
b. Menganalisis kerja berbagai rangkaian osilator LC, yaitu osilator Colpitt,
osilator Hartley, dan osilator Kristal;
c. Menganalisi kerja berbagai rangkaian osilator relaksasi, yaitu osilator
lampu neon, osilator UJT, dan osilator Picu Schmitt.
ELEKTRONIKA DASAR 2
77
4. Kegiatan Belajar
4.1 Kegiatan Belajar 1
OSILATOR RC
4.1.1 Uraian dan contoh
4.1.1.1 Pengantar
Osilator RC menggunakan hambatan (R) dan kapasitor (C) untuk
menghasilkan isyarat bentuk sinusoida. Frekuensi isyarat bergantung
pada nila R dan C. orang biasanya menggunakan potensiometer untuk
mengubah nilai frekuensi.
Untuk memahami kerja osilator terlebih dahulu kita harus faham tentang
umpan balik, terutama umpan balik positif. Selanjutnya akan mudah
memahami berbagai osilator seperti; osilator jembatan RS, osilator Wien,
dan osilator T-kembar.
4.1.1.2 Umpan Balik
Umpan balik adalah suatu cara untuk membuat agar penguat mempunyai
perilaku tertentu dengan mengembalikan sebagian dari isyarat keluaran
kepada masukkan. Secara lambang hal ini dilukiskan pada gambar 1.
Gambar 1
Av,lb
R1
R2
V1 V0Va
Vf = βv V0
Kita lihat bahwa sebagian dari tegangan syarat keluaran, yaitu isyarat
sebesar
ELEKTRONIKA DASAR 2
78
Dengan
Dikembalikan kemasukkan. Besaran disebut factor umpan balik.
Apabila isyarat lebih lemah dari , umpan balik disebut negative, yaitu :
Apabila isyarat lebih kuat , yaitu umpan balik disebut
positif.
Umpan balik negative digunakan agar penguat menjadi lebih mantab,
yaitu tak mudah berosilasi. Kita sudah menjumpai umpan balik negative
dalam penguat op-amp. Umpan balik juga digunakan pada penguat
transistor.
Pada osilator digunakan umpan balik positif. Marilah kita periksa lebih
jauh. Hubungan antara dan adalah melalui , atau penguat lingkar
terbuka, yaitu
Sedang perbandingan dan disebut penguata lingkaran tertutup yaitu
Untuk umpan balik positif
Sedang
Maka
( )
Atau
,
Sehingga
Jika , maka
ELEKTRONIKA DASAR 2
79
Apa artinya ini? Tanpa ada isyarat masukan akan dihasilkan isyarat
keluaran. Peristiwa ini disebut osilasi. Hal ini juga sering terjadi pada
penguat, yaitu sesuatu yang harus dihindari, oleh karena akan
mengganggu fungsi penguat.
Namun kalau kita ingin membuat osilator keadaan diatas, justru
diusahakan akan terjad. Adanya umpan balik positif dan keadaan dimana
disebut kondisi osilasi.
4.1.1.3 Osilator Jembatan RC
Satu bentuk osilator jembatan RC adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Osilator jembatan RC
VDD
RD2
CC2
Q2
RS2
CS2
V0BRG
CS1
RS1R2C2
Q1
CC1
C1
R1
A
RD1
Tampak bahwa dan membentuk rangkaian umpan balik positif
yang reaktif, sehingga faktor umpan balik bergantung pada frekuensi. Pada
osilator jembatan RC digunakan dan . Frekuensi dapat
diubah dengan mengubah dan . Dapat ditunjukkan bahwa pada nilai
frekuensi sudut
, maka faktor umpan balik, yaitu
Bila dan dapat ditunjukkan bahwa faktor umpan balik
( ⁄⁄ )⁄ bila
(√ )⁄
ELEKTRONIKA DASAR 2
80
Bila penguat lingkar terbuka dibuat agar mempunyai nilai sama dengan
3, maka ( ⁄ )( ) . Oleh karena umpan balik bersifat positif,
rangkaian elektronik ini akan berosilasi pada satu nilai frekuensi, yaitu
⁄ . Penguat lingkar terbuka dapat diatur dengan mengubah
potensiometer , sehingga kondisi osilasi terpenuhi.
4.1.1.4 Osilator Jembatan Wien
Suatu perbaikan dari osilator jembatan RC seperti yang baru dibahas adalah
osilatorjembatan Wien. Osilator jembatan Wien dapat dikontrol dengan
menggunakan pengatur penguatan otomatik (Autometic Gain Control – AGC)
agar mempunyai amplitudo yang konstan terhadap waktu.
Jembatan Wien adalah rangkaian seperti pada Gambar 3, dan suatu osilator
jembatan Wien dengan menggunakan op-amp.
Gambar 3
R1
R2
R
C
R
C
R1
R2
R
C
R
CV0
(a) (b)
(a) Jembatan Wien
(b) Osilator jembatan Wien
Pada Gambar 3b op-amp beserta dan membuat penguat tak membalik
dilihat dari masukan tak membalik (+). Penguatan untuk penguat ini adalah
( ⁄ ) . Pada frekuensi ⁄ , faktor umpan balik positif oleh
pembagi tegangan RC adalah ⁄ . Agar terjadi osilasi haruslah dipenuhi
hubungan sehingga √ ⁄⁄ atau .
Satu masalah dengan osilator RC adalah stabilitas osilator. Suatu osilator
dikatakan tak stabil bila amplitudo isyarat keluaran terus naik sehingga
akhirnya terpotong (clipped), atau osilasi tertekan sehingga tak keluar isyarat.
Pembahasan stabilitas osilator memerlukan pengertian teori kontrol, akan
ELEKTRONIKA DASAR 2
81
tetapi dapat disimpulkan hal berikut. Untuk osilator jembatan Wien bila
penguatan kurang dari 3, osilator akan mati dan bila lebih dari 3, maka
isyarat keluaran akan terus membesar sehingga tergunting, akibatnya
keluaran tak lagi berbentuk sinusoida. Agar penguatan tetap mempunyai nilai
diperlukan usaha untuk mengatur penguatan secara automatik
(Automatic Gain Control - ACG).
Suatu upaya untuk melaksanakan ini dilukiskan pada Gambar 4.
Gambar 4. Osilator jembatan Wien dengan penguat daya 1C 1M 386.
R3
L1LAMPU3V, 15
MA
R2
C1
R1
C1
V0
0,01 MF
47K
4K0,01 MF
390
VS
2
3
C210 MF
LM 386
4
5
C3
50 MF
1
Lampu , adalah lampu dengan hambatan kira-kira bila dialiri arus 15
mA, sehingga ( ⁄ ) bila arus 15 mA mengalir pada lampu . Bila
isyarat keluaran membesar maka arus pada lampu akan bertambah besar
dan hambatannya akan membesar pula. Akibatnya penguatan ⁄
akan turun, sehingga tetap akan sama dengan 3, menjaga terpenuhinya
kondisi osilasi.
4.1.1.5 Osilator T-kembar
ELEKTRONIKA DASAR 2
82
T-kembar adalah suatu rangkaian RC seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5
R1=R R2=R
C2=C
R3= R/3C3=2CVi V0
V0 / Vi
0
ω = 1 / RC ω
(a) (b)
(a) Rangkaian T-kembar
(b) Respon frekuensi T-kembar
Tanggapan frekuensi T-kembar adalah seperti pada gambar 5(b). Nyata
bahwa T-kembar bersifat sebagai filter band stop atau filternotch, yaitu yang
meneruskan semua harga frekuensi kecuali dalam suatu pita frekuensi
disekitar ⁄ .
Bila , ⁄ , sedang dan secara tepat, maka
isyarat keluaran . Bila tak tepat sama dengan ⁄ akan terjadi isyarat
keluaran yang kecil, yaitu ⁄ . Bila keadaan setimbang ini terjadi oleh
karena ⁄ , maka frekuensi ⁄ ada beda fasa sebesar 1800 antara
keluaran dan masukan.
Kita dapat gunakan T-kembar untuk membuat osilator. Satu rangkaian
osilator T-kembar dengan menggunakan op-amp ditujukan pada Gambar 6.
Gambar 6. Osilator T-kembar
ELEKTRONIKA DASAR 2
83
Iok
Iok
C1 0,01 µF
15 K
R1=R- 5V
+ 9V
-
+
2
3
C4
C3
R3 = 6 k
R2=R
15 kC2 = 0,01 µF
R4 = 1 k
C1=C2=C3= 0,01 µF
741
Kita lihat bahwa rangkaian T-kembar menghubungkan keluaran dengan
masukan membalik. Akan tetapi pada ⁄ ada tambahan beda fasa
sebesar 1800, bila ( ) sehingga pada frekuensi ⁄ umpan balik
bersifar positif. Dengan menguabah dapat diatur agar faktor umpan balik
cukup kecil, sehingga , yaitu kondisi osilasi. Untuk rangkaian
pada Gambar 6osilasi terjadi pada frekuensi 1 khz. diatur aga terjadi osilasi
Stabilitas amplitudo osilator dapat dilakukan dengan menggunakan dioda,
isyarat yang dipasang seperti pada Gambar 7.
Gambar 7. Osilator T-kembar dengan Dioda sebagai pengatur amplitudo.
ELEKTRONIKA DASAR 2
84
D1
+ 9
- 9 V
9
bR1=10 k
R5=1k
V0
3
2Iok
10k
B1
6
6
R3
0,01 µF
C3=0,02 µFR3
R4
C2=0,9 µF
1k
Dioda akan berkonduksi bila beda tegangan pada dioda melebihi beberapa
ratus milivolt, sehingga mengurangi penguatan. Selanjutnya ini
mengakibatkan adanya pengaturan atau kontrol amplitudo.
Osilator T-kembar digunakan untuk membuat osilator dengan frekuensi yang
dapat mempunyai satu harga atau tidak bervariabel.
4.1.2 Latihan 1
1) Pada osilator jembatan RC (Gambar 2) andaikan dan
a. Tentukan penguatan yang haru diberikan oleh penguat dan
b. Tentukan frekuensi osilstor
c. Tentukan tegangan DC pada titik B
d. Bagaimana fungsi potensiometer untuk menghasilkan osilasi
e. Bagaimana peranan dan untuk menghasilkan osilasi.
2) Pada osilasi jembatan RC
ELEKTRONIKA DASAR 2
85
(Gambar 8)
K3
10 k
1 µF
R4 = 1 k
C2 = 1 µF
R1
C1
+
-
a. Tentukan nilai agar terjadi isolasi
b. Tentukan frekuensi osilasi
c. Untuk sering digunakan lampu pijar
Beri penjelasan
3) Perhatikan rangkaian osilator di bawah frekuensi osilasi adalah 1 KHz.
R1
R2
R5
R4R3
C1 C2
C3
R6
IK
Vo
+
-
a. Tentukan R3 , R4 , R5 , R6 , C3 dan C6
ELEKTRONIKA DASAR 2
86
b. Bagaimana cara mengatur nilai R6..?
Kunci Jawaban Latihan 1
1) Pada osilator jembatan RC ( Gambar 2 )
C1 = C2 = 1 F dan R1 = 2R2 = 2K Ω
a) (
)
Pada frekuensi
√
Jadi
Agar terjadi osilasi
Sehingga
b) Frekuensi osilasi
√
√( )( )( )( )
√
√
c) Tegangan dc pada titik B= 0 sebab arus gate ≈ 0
d) Potensi ometer RG diatur sehingga penguatan oleh Q1 dan Q2 = 4
e) RD1 dan RD2 memberikan penguatan oleh AV =α gm1 RD1 gm2 RD2
dengan α adalah pembagian tegangan oleh RG
2) (a) Jembatan Wien akan resitif untuk frekuensi
ELEKTRONIKA DASAR 2
87
(
)
(
)
Perubahan oleh R3 dan R4 agar terjadi osilasi adalah
Atau R3 = 3/2 R4 = 1,5 KΩ
b) Frekuensi osilasi
√
√( )( )( )( )
√( )( )
c) Untuk R4 digunakan lampu pijar sebagai pengatur kekuatan. Apabila
isyarat keluaran besar maka hambatan R4 akan naik karena dialiri
arus.
3) a)
karena T-kembar maka :
R3 = R4 = R
R5 + R6 < 2R.
b) jadi R5 + R6 < 2R = 300Ω
pasang R5 = 220 Ω
R6 = Potensiometer 100Ω
Dan atur agar R5 + R6 < 300Ω
4.1.3 Rangkuman
ELEKTRONIKA DASAR 2
88
Pada kegiatan belajar ini anda telah mempelajari tentang persyaratan yang
memberikan osilasi, yaitu adanya umpan balik positif dan berlakuknya
keadaan . Pada keadaan ini penguatan lingkar tertutup menjadi tak
hingga, yang berarti tanpa isyarat masukan akan dihasilkan isyarat keluaran.
Pada osilator keadaan osilasi ini dibuat terkendali, baik frekuensi osilasi,
amplitudo isyarat, maupun bentuk isyarat. Osilator jenis RC menggunakan
transistor dan kapasitor dalam rangkaian umpan balik. Di antara osilator jenis
ini yang cukup populer adalah osilator jembatan RC, osilator jembatan wien,
dan osilator T-kembar.
Pada kegiatan ini kita gunakan op-amp untuk osilator jembatan wien dan
osilator T-kembar.
4.1.4 Tes Formatif
1. syarat agar menjadi osilasi adalah :
a. umpan balik harus melemahkan isyarat masukan
b. umpan balik harus memperkuat masukan
c. faktor umpan balik positif harus sama dengan penguatan lingkar
terbuka
d. faktor umpan balik positif harus sama dengan kebalikan penguatan
lingkar terbuka.
Untuk soal – soal no. 2 hingga no. 5 gunakan gambar 10.
Gambar 10
R1
R2C2R4
IK
Vo
C1
R3
+
-
ELEKTRONIKA DASAR 2
89
2. Bentuk Gelombang Keluaran Adalah Sinusioda
Sebab
Osilasi Hanya terjadi pada satu nilai frekuensi
3. Andaikan R1 = 2kΩ , C1 = 2 , R2 = 1 k , C2= 1 , maka frekuensi
osilasi haruslah
a. 1,5 Hz
b. 150 Hz
c. 15 Hz
d. 80 Hz
4. Dengan nilai komponen – komponen seperti pada soal no 3 maka nilai
R3 dan R4 haruslah
a. R3 = 1kΩ R4= 5kΩ
b. R3 = 25kΩ R4= 5kΩ
c. R3 = 10kΩ R4= 5kΩ
d. R3 = 20kΩ R4= 5kΩ
5. Untuk R4 sering digunakan lampu pijar sebab
a. Tanpa menggunakan lampu pijar osilasi tak terjadi
b. Agar terjadi bentuk sinusioda
c. Agar penguatan berubah dengan suhu
d. Untuk mengimbangi perubahan hambatan R3.
Untuk soal – soal no 6 hingga no 8 gunakan gambar 11
R1
R2
R5
R4R3
C1 C3
C2
R6
IK
Vo
+
-
Gambar 11
ELEKTRONIKA DASAR 2
90
6. Frekuensi osilasi adalah :
a. 100 Hz
b. 10 KHz
c. 15 KHz
d. 1,5 KHz
7. Nilai R5 + R6 adalah
a. 600Ω
b. 400Ω
c. 1000Ω
d. 300Ω
8. Nilai C2 adalah :
a. 20
b. 10
c. 5
d. 40
4.1.5 Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Cocokanlah jawaban anda dengan kunci jawaban tes formatif 1 yang ada di
bagian akhir modul ini, dan hitunglah jumlah jawaban anda yang benar.
Kemudian gunakan rumus di bawah ini mengetahui tingkat penguasaan anda
dalam kegiatan belajar 1.
Rumus :
Arti tingkat penguasaan yang anda capai
90% s/d 100% = baik sekali
80% s/d 89% = baik
70% s/d 79% = cukup
69% = kurang
Kalau anda mencapai tingkat penguasaan 80% ke atas anda
dapatnmelanjutkan dengan kegiatan belajar selanjutnya. Bagus ! Tetapi kalau
nilai anda dibawah 80% anda harus mengulangi kegiatan belajar 2.
ELEKTRONIKA DASAR 2
91
4.2. Kegiatan Belajar 2
OSILATOR LC
4.2.1. Uraian dan Contoh
4.2.1.1 Pendahuluan
Pada kegiatan belajar terdahulu Anda telah belajar tentang osilator RC, yang
menggunakan rangkaian umpan balik yang menggunakan resistor dan
kapasitor.Osilator RC menghasilkan isyarat keluaran berbentuk sinusoida
dengan frekuensi diatur oleh suatu resistor variabel. Osilator RC biasa
dipergunakan untuk frekuensi rendah, yaitu dibawah 1 MHz.
ELEKTRONIKA DASAR 2
92
Untuk daerah frekuensi tinggi, misalnya pada daerah frekuensi radio orang
biasa menggunakan rangkaian osilator yang menggunakan induktor (L) dan
kapasitor (C) pada rangkaian umpanbaliknya. Beberapa jenis rangkaian
osilator yang populer adalah osilator Colpitts. Osilator Hartley dan osilator
Peirce yang menggunakan kristal.
4.2.1.2 Dasar-DasarOsilator LC
Bentukdasarosilator LC adalahsepertipadagambardibawah:
Gambar 1
Vi=v
Gambar a gambar b
(a) Bentukdasarosilator LC
(b) Cara yang lazimdigunakanuntukmelukiskanrangkaian a.
Pada gambar di atas umpan balik dipasang negatif, sehingga penguatan
lingkar tertutup (dengan umpan balik) AV, ic adalah:
(3)
Pada gambar bila arus isyarat dalam lingkar dapat dianggap besar
dibandingkan dengan arus isyarat pada bagian lain dariosilator, maka:
Keadaaninidipenuhibila , , dan adalah reaktansi murni yang membentuk
rangkaian resonansi LC paralel, pada keadaan resonansi. Agar umpan balik
jadi positif, kita harus usahakan agar penguatan lingkar . Oleh
karena umpan balik sudah kita nyatakan negatif, sehinggadihasilkanpersaman
3, maka:
…………….(4)
ELEKTRONIKA DASAR 2
93
Haruslah bersudut fasa 0o dan positif. Disamping itu:
atau
atau ……………………(5)
Keduasyaratdiatas (persaman 4 danpersamaan 5) hany dapat dipenuhi
bila semua nya adalah reaktansi murni, atau Z= Bila X
berupa kapasitansi, maka X=-1/ , sedangakan bila X berupa induktansi,
X= . Persamaan (4) menjadi:
…………. (6)
Yang harus bertanda positif, dan persaman (5) menjadi :
=0………………………..(7)
Persamaan (6) berarti reaktansi haruslah bertanda sama yaitu kedua
nya kapasitansi dan keduanya induktansi.
Persamaan (7) menyatakan bahwa
( )
Yang berarti tanda reaktansi harus berlawanan tanda dengan dan . Jadi
bila dan adalah kapasitansi, haruslah induktansi, sebalik nya bila
dan induktansi, maka harus kapasitansi.
4.2.1.3 Osilator Hartley
Salah satu rangkaian yang merupakan realisasi dari rangkaian dasar osilator
di atas adalah yang dikenal sebagai osilator Hartley.
Gambar 2.RangkaianOsilator Hartley.
ELEKTRONIKA DASAR 2
94
R1
R2
CE
C2
+VCC
L1
L2
RE
Bila kita bandingkan dengan rangkaian dasar pada gambar 1.
dan
Persamaan (3) menjadi:
=0
Dan frekuensiresonansiadalah:
√( )
Beberapa variasiosilator Hartley ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.Dua buah variasi rangkaian Hartley
ELEKTRONIKA DASAR 2
95
R1
R2
CE
C2
+VCC
L1
L2
RE
Gambar a
+VCC=9V
BC 107
VR
Gambar b
Pada gambar 3a sadapan pada induktor dan pada gambar 3b sadapan pada
primer trafo keluaran dihubungkan dengan yang ada pada ground ac,
akibat nya rangkaian ekivalen untuk osilator pada gambar 3 adalah sama
dengan rangkaian ekivalen untuk osilator pada gambar 2.
Osilator pada gambar 3b menghasilkan frekuensi audio yang langsung
menghasilkan suara pada pengeras suara. Osilator Hartley pada gambar 4
dinyala akan dan dimatikan secara periodik olehr angkaian R dan C, sehingga
osilator menghasilkan bunyi yang mirip suara anak ayam.
ELEKTRONIKA DASAR 2
96
Gambar 4.Osilator yang mengekuarkan bunyi sepert ianak ayam.
VCC=9V
L2
L1
C1
VR
Adapun peristiwanya adalah sebagai berikut:
Sewaktu kapasitor C1 belum terisi muatan listrik, osilator bekerja sehingga
menghasilkan suara. Kapasitor C1 diisi muatan lewat VR dan R sehingga
tegangan dibasisakan naik. Suatu saat VBE transistor melampaui 0,6 volt,
maka transistor akan berkonduksi sehingga osilasi berhenti, pada saat yang
sama perubahan arus yang mendadak menghasilkan tegangan imbas pada L1,
yang juga akan mengakibatkan tegangan yang berlawanan pada L2.
Akibatnya muatan positif kapasitor C akan ditarik melalui C2 sehingga kosong.
Pada saat itu osilator bekerja lagi sehingga menghasilkan bunyi. Demikian
secara berulang-ulang.
4.2.1.4 OsilatorColpitts
Realisasi yang kedua dari rangkaian dasar ossilator LC yang terlukis pada
gambar 1 adalah dikenal sebagai osilator Colpitts.
Salah satu bentuk rangakaian ini dilukiskan pada gambar 5.
ELEKTRONIKA DASAR 2
97
C1
C2 L
R1
R3
+VCC
R2
Bila dibandingkan gambar ini dengan rangkaian dasar pada gambar 1 maka:
Persamaanmenjadi:
Sehingga resonansiter jadi pada frekuensi sudut:
(
)L
Atau pada frekuensi :
√
Suatu variasi dari osilator Colpitts ditunjukan pada gambar 6.
Gambar 6. Suatu osilator Colpitts untuk frekuensi variabel (VFO) untuk
C5
C1
C2 C3 C7
C6
RFC
+12V
180
Agar stabil, untuk hingga harus digunakan kapisitor polystyrene. Untuk
dapat digunakan JFET dengan transkonduktansi gm yang tinggi. Kapasitor
hingga dipasang paralel untuk membagi arus . Bila digunakan suatu
kapasitor akan terjadi pemanasan yang akan mengubah frekuensi terhadap
waktu. Kapasitor dan mempunyai nilai =60 untuk f=1,9 MHz = =
ELEKTRONIKA DASAR 2
98
1500 pF. Dioda Diadalah untuk samping pada gate.Pada dasarnya dioda ini
akan membatasi perubahan kapasitansi sambungan dalam sehingga
mengurangi terbentuk nya harmonik, dan perubahan kapasitansi yang
beresonansi dengan L. RFC pada gambar 6 menyatakan Radio Frekuensi
Choke, yang mempunyai reaktansi amat tinggi pada frekuensi audio,
sehingga isyarat tidak mengalir ke tanah. Fungsi RFC adalah untuk memblokir
isyarat akan tetapi meneruskan arus dc. Ini berlawanan dengan fungsi
kapasitor penggandengan yang memblokir arus dc akan tetapi meneruskan
arus ac. Suatu variasi dari osilator Colpitts dilukiskan pada gambar 7.
Gambar 7 osilator colpitts untuk gade-dip meter,
C1
C2
100 p
100 p C =200 p
R
VR
120 K
C 10K
Q1
9 V
RFC
2,5 MH
Rangkaian diatas adalah untuk gate-dip meter, yaitu alat yang digunakan
untuk memeriksa frekuensi resonansi suatu rangkaian resonansi LC
parallel. Osilasi yang timbul di dalam rangkaian dibuat menjadi searah
oleh gate dari JFET Q, sehingga bagian negative dari isyarat akan
mengalir melalui R dan VR, dan dideteksi oleh meter M.
L kita dekatkan pada inductor pada rangkaian LC yang sedang diperiksa,
sambil nilai kapasitansi C1 dan C2 diubah agar frekuensi osilasi berubah.
Bila frekuensi osilator sama dengan frekuensi resonansi rangkaian LC
yang diperiksa, maka akan terjadi induksi, sehingga energy rf dari
osilator diserap oleh rangkaian LC yang sedang diperiksa. Akibatnya arus
rf yang diukur oleh meter akan berkurang. Penguraian arus rf ini akan
tampak sebagai penurunan atau dip pada jarum penunjuk meter
bilankapasitor C1 dan C2 diubah. Dengan demikian kita dapat tentukan
ELEKTRONIKA DASAR 2
99
frekuensi resonansi rangkaian LC yang kita uji, yaitu dari harga L, C1 dan
C2 dalam osilator kita.
Dua buah rangkaian osilator LC Colpitts yang menggunakan rangkaian
penguat basis ditanahkan ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 8. Osilator Colpitts basis ditanahkan
TT
VCC
V0
C1
C2
LR1
R2C3
RE
(a)
T
T
VCC
V0
C1
C2
LR1
R2C3
RE
(b)
Pada gambar diatas C3 mempunyai rektansi yang amat kecil pada
frekuensi osilasi (rf), sehingga transistor bekerja dalam konfigurasi basis
ditanahkan. Resonansi ditentukan oleh L, C1 dan C2.
Pada penguat basis ditanahkan isyarat masuk melalui emitor dan
keluaran diambil oleh kolektor, sedangkan basis ada pada tanah ac. Pada
gambar 8 a umpan balik menggunakan C1 dan C2, sedang dari keluaran
C1 tampak terhubung ketanah jadi parallel dengan L membentuk
rangkaian LC paralel. Factor umpan balik dan penguatan lingkar
terbuka harus dibuat agar memenuhi kondisi osilasi yaitu
menghasilkan umpan balik positif dan =1.
4.2.1.5 Osilator Kristal
Agar diperoleh frekuesi yang stabil orang menggunakan Kristal pada
rangkaian osilator. Yang dimaksud dengan Kristal di sini adalah Kristal
kuarsa (qurtz), yaitu Kristal silicon dioksidasi. Kristal ini bersifat
Piezoelektrik.
ELEKTRONIKA DASAR 2
100
Piezoelektrik adalah sifat dari beberapa macam Kristal, bila kristak ini
ditekan, maka antara dua permukaan yang ditekan, maka antara dua
permukaan yang ditekan akan timbul beda tegangan listrik. Sebaliknya,
bila antara dua permukaan Kristal diberi beda potensial listrik maka
antara kedua permukaan akan terjadi tekanan mekanis, yang
menyebabkan perubahan bentuk pada Kristal.
Sifat piezoelektrik pada Kristal kuarsa mengakibatkan Kristal ini
berprilaku sebagai suatu system resonansi. Kurva resonansi Kristal ini
amat tajam. Atau mempunyai factor Q yang amat tinggi (dalam orde
ribuan). Frekuensi resonansi Kristal bergantung pada tebal Kristal, dan
arah bidang pemotong Kristal menentukan kekuatan osilasi dan
perubahan frekuensi terhadap suhu.
Rangkaian ekuivalen suatu Kristal adalah seperti pada gambar 9.(a), dan
symbol untuk Kristal adalah seperti gambar (b).
Gambar 9.
(a) (b)
(a) Rangkaian ekuivalen Kristal
(b) Symbol Kristal
Kapasitansi C adalah kapasitansi Kristal sendiri, dan Ch adalah kapasitansi
pemegang Kristal. Tampak bahwa C bersama L membentuk rangkaian LC
seri, sedangkan Ch membentuk rangkaian paralel. Untuk Kristal 90 KHz
nilai L = 137 H, C = 0,0235 pF; R = 15 KΩ yang berarti Q = 5500.
Kapasitansi Ch 3,5 pF jadi jauh lebih besar daripada C. ukuran Kristal ini
adalah 30 mm X 4 mm X 1,5 mm. reaktansi Kristal bila R diabaikan
adalah seperti pada gambar 10.
ELEKTRONIKA DASAR 2
101
Gambar 10. Reaksi Kristal
Y
0
WΣ WPW
Tampak bahwa Kristal bersifat induktif (x > 0) untuk daerah frekuensi
yang sempit, antara ωS dan ωP. di luar daerah ini reaktansi Kristal adalah
kapasittif (x > 0). Bila hambatan R diabaikan, reaktansi Kristal dapat
dinyatakan sebagai :
Suatu rangkaian Kristal osilator ditunjukkan pada gambar 11.
Gambar 11.
X tnl
C ds
C gs
100
C tsC gs
100K
X tnlRFC
(a) (b)
(a) Osilator Pierce
(b) Bentuk dasar osilator Pierce
Osilator ini disebut osilator pierce. Dari gambar 11 (a) dan uraian tentang
rangkaian dasar osilator LC pada 4.2.1.2 kristal haruslah bersifat induktif
yang mempunyai reaktansi positif, yaitu bersifat induktif. Ini akan
mengakibatkan bahwa frekuensi resonansi terutama ditentukan oleh
Kristal, dan ini akan terjadi antara frekuensi frekuensi ωS dan ωP dari
Kristal, lebih dekat dari frekuensi ωP.
ELEKTRONIKA DASAR 2
102
Gambar 12 melukiskan osilator Pierce menggunakan transistor bipolar.
Rangkaian ini adalah bagian transmitter dari suatu transceiver (walkie
talkie) daya rendah.
Gambar 12. Transmitter walkie talkie dengan osilator pierre.
AUDIO
30P
30P0,01
0,01
0,01
30P50K
X-tnl
27 125 MHz
5K6
1K5
8 : 2
L1 L2
OT 247
RFC
OSILATOR PIERCE
MODULATOR
L : COCKER 2 mm KAWAT 0,32 mm
12 V
Gambar 13 di bawah menunjukkan osilator calpitts dengan Kristal.
Gambar 13.
RC
VCC
100
100 MF
10K100
0,1
ZN 2222
OUT
V
V0
C1
C2CE
R1
R2RE
(a) (b)
Osilator calpitts dengan Kristal
(a) Kolektor ditanahkan
(b) Emitor ditanahkan
Penggunaan Kristal dalam osilator menjamin stabilitas frekuensi osilasi,
artinya frekuensi mempunyai nilai yang tetap. Keberatan menggunakan
ELEKTRONIKA DASAR 2
103
kristak adalah bahwa frekuensi tak dapat dibuat variable. Kita hanya
bekerja dengan satu nilai frekuensi yang ditetapkan oleh Kristal yang
digunakan.
4.2.2 latihan 2
1) perhatikan gambar rangkaian pada gambar 14.
RFC
VDD
V0
C1
C2CS
C3
RG
RS
a. Apa nama osilator diatas ?
b. Apa fungsi RFC?
c. Berapa tegangan di G?
d. Andaikan C1 = C2 10 nF dan kita ingin agar frekuensi osilasi
adalah 1 MHz, berapa induktansi L?
e. Apa fungsi RS dan bagaimana menentukan RS dan CS ?
2) untuk rangkaian pada gambar 15.
RFC
R2
V0
CC2
L1
CE
CC1
R1RE
L2
C
a) Apa fungsi RE?
b) Berapa kira-kira nilai tegangan VCE?
c) Bagaimana mengatur R2?
d) Andaikan L1 = L2 = 1 H dan C = 1 nF. Berapa frekuensi osilasi?
ELEKTRONIKA DASAR 2
104
3) pada rangkaian gambar 15 ceritakan bagaimana cara membuat agar
nada suara anak ayam menjadi tinggi, dan bagaimana fungsi VR.
Kunci jawaban latihan 2
1) a. osilator colpitta
b. RFC, Radio Frekuensi Choke adalah inductor dengan
induktansi sekitar 10 mH, untuk menahan isyarat RE tak
masuk ke VCC.
c. tegangan di G = 0 V.
d. f = 1 MHz
berarti ω = 2πf = 6.28 x 106
√(
)
√( )( )
( )
( )
( ) ( )
L = 5 μH
e. RS untuk member tegangan panjar mundur Vgs < 0. RS dipilih agar
Vgs (q) = -ID Rs, yaitu dipilih agar isyarat keluaran mempunyai nilai
tegangan puncak ke puncak yang besar C dipilih agar frekuensi
potong bawah serendah mungkin
2) a. fungsi RE adalah agar titik kerja stabil terhadap perubahan suhu
pada Ic0.
b. nilai VCE VCC karena hambatan dari RFC amat kecil.
c. R2 diatur agar tegangan isyarat keluaran sebesar mungkin
d.
( )
√( )
√( )( )
√
√
= 0,0357 X 108 = 3,57 MHz
3) a. Agar fungsi nada menjadi tinggi perkecil nilai C.
c. Fungsi R5 untuk membuat frekuensi pemulangan bunyi semakin
sering.
ELEKTRONIKA DASAR 2
105
4.2.3 Rangkuman
Pada Kegiatan Belajar ini Anda telah belajar tentang osilator LC, yaitu osilator
yang menggunakan inductor dan kapasitor pada rangkaian umpan baliknya.
Tiga bentuk rangkaian LC yang sering di jumpai adalah rangkaian osilator
Hartley, rangkaian osilator Calpitts, dan rangkian osilator Pierce. Osilator
Pierce menggunakan Kristal sehingga frekuensi osilator dapat di buat amat
stabil, oleh karena kristal kuarsa yang digunakan berlaku sebagai rangkaian
LC parallel dengan nilai Q yang amat tinggi.
4.2.4 Tes Formatif 2
Untuk soal nomor 1 hingga nomor 5 gunakan Gambar 16.
Gambar 16
Diketahui : C1 = 0,025 C2
XC2 = 450 Ω , XC3 = XC5 = XC6 = 5 Ω
XL (RFC) = 10 k Ω
R1 agar VCE = 0,5 VCC
XTAL y1 : f = 5 MHz
ELEKTRONIKA DASAR 2
106
1) Nilai induktansi RFC adalah
a. 2020 µH
b. 317 µH
c. 202 µH
d. 31,7 µH
2) Jenis rangkaian osilator di atas adalah
a. Hartley
b. Jembatan Wien
c. T-kembar
d. Peirce
3) Nilai arus kolektor adalah
a. 0,48 mA
b. 0,24 mA
c. 0,96 mA
d. 2 mA
4) Nilai R1 adalah
a. 6 kΩ
b. 5 kΩ
c. 220 kΩ
d. 12 kΩ
5) Fungsi RFC adalah
a. Agar tidak terjadi osilator
b. Member penguatan yang besar
c. Bersama C6 membentuk tapis lolos tinggi
d. Membentuk rangkaian resonansi
ELEKTRONIKA DASAR 2
107
Untuk soal nomor 6 hingga nomor 10 gunakan Gambar 17
Gambar 17
6) Frekuensi osilasi adalah
a. 650 KHz
b. 1,43 MHz
c. 227 KHz
d. 10 MHz
7) RG berfungsi untuk
a. Memberi tegangan VGB
b. Membuang muatan yang terkumpul di C2
c. Bersama C2 membentuk diferensiator
d. Bersama C2 membentuk tapis lolos tinggi
8) Jenis rangkaian di atas adalah
a. Colpitts
b. Hartley
c. Jembatan Wien
d. Pierce
9) Impedansi rangkaian L, C2, C3 mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
a. Pada keadaan resonansi bersifat resistif
b. Berlaku sebagai tapis lolos tinggi
c. Berlaku sebagai tapis lolos rendah
d. Pada keadaan resonansi impedansi adalah minimum
ELEKTRONIKA DASAR 2
108
10) Nilai VDS dan ID adalah
a. VDS = 10 V, ID = 5 mA
b. VDS = 5 V, ID = 2,5 mA
c. VDS = 10 V, ID = 2,5 mA
d. VDS = 5 V, ID = 5 Ma
4.2.5 Umpan Balik dan Tingkat Lanjut
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Tes Formatif 2 yang
terdapat di bagian akhir modul ini. Kemudian gunakan rumus di bawah ini
untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar
2.
Rumus :
Arti tingkat penguasaan yang Anda capai :
90% - 100% = baik sekali
80% - 89% = baik
70% - 79% = cukup
- 69% = kurang
Bila tingkat penguasaan Anda mencapai di atas 80%, Anda dapat meneruskan
dengan Kegiatan Belajar 2. Bagus.! Tetapi bila tingkat penguasaan Anda di
bawah 80% Anda harus mengulangi Kegiatan Belajar 2 terutama bagian yang
belum Anda kuasai.
ELEKTRONIKA DASAR 2
109
4.3 Kegiatan Belajar 3
OSILATOR RELAKSASI
4.3.1 Uraian dan Contoh
4.3.1.1 Pendahuluan
Bentuk isyarat yang dikeluarkan oleh osilator relaksasi tidak berbentuk
sinusoida, akan tetapi mungkin berbentuk segi empat, pulsa, segitiga, atau
gigi gergaji.
Osilator relaksasi menggunakan pengisian dan pembuangan muatan pada
suatu kapasitor melalui suatu hambatan. Suatu perubahan yang terjadi
secara eksponensial dalam waktu disebut relaksasi. Oleh karena pengisian
muatan oleh tegangan tetap bersifat eksponensial, maka osilator yang
menggunakan mekanisme ini juga dikenal sebagai osilator relaksasi.
Osilator relaksasi dapat di buat dengan menggunakan Lampu Neon,
Unijunction Transistor (UJT), programmable uni junction transistor (PJT),
op-amp, dan transistor.
4.3.1.2 Osilator Relaksasi Lampu Neon
Gambar 1 menunjukkan rangkaian osilator relaksasi lampu neon. Lampu neon
yang digunakan adalah noen kecil yang sering digunakan pada tespen atau
lampu-lampu panel.
(a)
NeC
R
N+ =200V
(b)
(a) Osilator relaksasi lampu neon
(b) Isyarat keluaran
ELEKTRONIKA DASAR 2
110
Lampu neon berisi gas neon pada tekanan amar rendah. Di atas suatu nilai
tegangan tertentu lampu neon menyala dan hambatan lampu neon menjadi
amat kecil. Ini terjadi oleh karena ionisasi gas neon antara kedua kutub.
Kembali kepada Gambar 1, mula-mula kapasitor C diisi muatan melalui R.
Akibatnya tegangan pada kapasitor, yaitu tegangan keluaran, akan naik
secara eksponensial bila tegangan ini mencapai tegangan nyala lampu neon,
maka lampu neon akan menyala, dan hambatannya akan turun. Akibatnya
muatan listrik yang sudah terkumpul di C dibuang melalui lampu neon, dan
tegangan keluaran akan turun dengan amat cepat menuju nol.
Bentuk isyarat keluaran adalah gigi gergaji eksponensial. Periode osilasi
ditentukan oleh hambatan R dan kapasitansi C.
4.3.1.3 Osilator UJT
UJT atau Unijunction Transistor adalah suatu komponen aktif yang banyak
digunakan untuk menghasilkan isyarat pulsa. Pulsa-pulsa ini digunakan untuk
kontrol pada isntrumentasi.
Struktur UJT adalah seperti pada Gambar 2a.
Gambar 2
(a)
B2
B1
E
P
n
(b)
RG1
E
r
R2
B2
B1 (c)
E
B2
B1
(a) Struktur UJT
(b) Rangkaian ekuivalen
(c) Simbol UJT
Pada gambar 2b hambatan Rb, dan Rb2 adalah hambatan ekuivalen di dalam
UJT. Hambatan Rb dinyatakan variabel oleh karena nilainya berubah dengan
arus emitor IE. Karakteristik UJT dapat di uji dengan menggunakan rangkaian
pada Gambar 3.
ELEKTRONIKA DASAR 2
111
Gambar 3
(a) Rangkaian untuk menguji UJT
(b) Rangkaian ekuivalen
Bila diode D ada dalam keadaan panjar mundur maka arus IE 0 dan hambatan
R b1 mempunyai nilai maksimum. Hambatan R b1 menyatakan nilai maksimum
ini. Hambatan R b1 + R b2 dan dinyatakan sebagai R bb. Parameter UJT yang
sering digunakan orang adalah yang di sebut intrinsic stand off ratio. Yaitu:
Bila arus emitor
Maka:
Pada keadaan ini tegangan pada emitor
Dengan mengatur posisi ini pada potensiometer RV tegangan dapat di ubah.
Bila maka diode D mendapat panjar maju (forward). Akibatnya emitor
akan memancarkan lubang ke dalam basis. Lubang ini di tolak oleh basis B2
yang mempunyai potensial positif, dan lubang akan terdorong masuk basis B1.
Oleh karena jumlah muatan bebas dalam basis B1 bertambah maka
konduksivitas akan naik, atau hambatan akan turun.
R E
B2
B1
RV Ie D
E
Rb2
Rb2
B1
B2
UJT
(b) (a)
ELEKTRONIKA DASAR 2
112
OT
RT
E
Sedemikian rupa sehingga dengan kenaikan arus emitor VE akan turun.
Daerah nilai IE ini di mana tegangan VE turun bila arus I E naik di sebut daerah
hambatan negative : melanjutnya kenaikan arus emitor IE dengan emitor VE
akan bertambah sedikit. Daerah harga arus ini di sebut daerah saturasi.
Karakteristik UJT biasanya dinyatakan oleh grafik antara VE dan IE, yaitu
seperti gambar 4a.
Gambar 4 (a) karakteristik UJT
Bila sumbu IE kita pasang vertical maka kurva karakteristik UJT ini tampak
mirip dengan kurva karakteristik diode dalam keadaan panjar maju (forward).
Arus Ip di sebut arus puncak menyatakan arus emitor yang diperlukan untuk
membuat agar UJT berkonduksi. Arus IV di sebut arus lembah (arus valley),
yang menyatakan akhir dari daerah hambatan negative. Hambatan Rb, untuk
daerah saturasi adalah sekitar 50 ohm. Rangkaian untuk osilator relaksasi
menggunakan UJT ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Osilator relaksasi dengan UJT
RB2
RB1
B2
B1
VBB
IE 50 mA
UEB(sat)
Daerah saturasi
IP
VEB
IV
Daerah hambatan
negatif
0
VP
Daerah
cut-off
VV (1-10mA) P(=2 mA
(a) (b)
0
IE
VEB1
ELEKTRONIKA DASAR 2
113
Pada mulanya kapasitor CT di sisi muatan RT. setelah VE melebihi
Maka UJT akan berkonduksi, hamabtan VEB menjadi amat kecil. Sehingga arus
akan mengalir dari VBB. Akibatnya pada titik B2 dan B2 akan terjadi pulsa-
pulsa seperti pada gambar 5. Pada kapasitor akan terjadi isyarat berupa gigi
gergaji eksponensial oleh karena pengisian dan pengosongan kapasitor. Bila
kita isi muatan dengan menggunakan sumber arus tetap, seperti di tunjukkan
pada gambar 6.
Gambar 6. Cara untuk memperoleh isyarat keluaran range linier.
UJT banyak digunakan untuk mengatur SCR dan Triac, yaitu komponen
semikonduktor yang berfungsi seperti relay, dengan menggunakan pulsa-
pulsa yang dihasilkan oleh arus baisi pada UJT.
4.3.1.4. osilator PUT
PUT atau programmable unijunction transistor adalah suatukomponen
semikonduktor pnpn seperti di tunjukkan pada gambar 7.
Dari rangkaian ekuivalen tampak bahwa PUT dapat di pandang sebagai dua
transistor yang saling memperkuat, sehingga bila tegangan anoda A lebih
tinggi satu dari rkonduksi. Rangkaian pada basis 1, maka PUT akan
berkonduksi. Rangkaian yang digunakan untuk menguji PUT adalah seperti
gambar 8.
H V
B2
Q2 : 2 N167 1B
B1
20 Ω
1C x 2 MA G
710,0 V
1 K
Q,2N2 90
2 k7
10 k C1
6,0 f
F
Sawtooth 200 HZ
ELEKTRONIKA DASAR 2
114
Gambar 7
(a) Struktur PUT
(b) Rangkaian ekuivalen
(c) Bentuk lain gambar (a)
(d) Symbol PUT
GAMBAR 8
(a) Rangkaian untuk menguji PUT
(b) Karakteristik PUT
Tampak bahwa karateristik PUT adalah mirip dengan karakteristik UJT.
Perbedaannya adalah bahwa pada PUT harga IP dan IV dapat diprogramka,
dengan mengubah RG= RG1// RG2.
Arus puncak IP bergantung VG dan RG1 ; jadi IP dapat diprogramkan dengan
mengubah RG. PUT di rancang agar arus anoda kurang dari arus lembah IV .
Tegangan anoda-katoda konduksi VF dan arus IF member informasi tentang
hambatan PUT pada kedaan konduksi. Harga hambatan ini pada keadaan
konduksi adalah kira-kira 30 ohm.
p
n
p
n
A
E
K
p
n
p
n
n
p
E
K
VS
RG1
RG2
VG B
A RA
R
RR
VAK
VP
VF
VV
0 IP IV IA IP
Daerah hambatan
negatif Daerah hambatan negatif
ELEKTRONIKA DASAR 2
115
Rangkaian suatu osilator relaksasi dengan menggunakan PUT adalah seperti
pada gambar 9.
Gambar 9. Osilaso relaksasi dengan PUT
Cara kerja osilator di atas adalah seperti pada osilator UJT. Mula-mula
kapasitor Ct di isis melalui Rt dari VSSS. Bila VA > VG + 0,6 V maka PUT akan
berkonduksi, oleh karena hamabtanya mendadak menjadi amat kecil (
). Akibatnya muatan pada kapasitor Ct akan di buang ketanah melalui
PUT dengan cepat. Bila kapasitor tak lagi dapat menyediakan arus yang
diperlukan maka PUT akan berhenti berkonduksi dan akan kembali
mempunyai hambatan amat tinggi. akibatnya kapasitor Ct mengisi muatan
lagi melalui Rt sehingga tegangannya naik secara eksponensial. Bila VA > VG +
0,6 V PUT akan berkonduksi lagi, dan demikian terus menjadi secara berulang.
Tagangan pada anoda akan berubah secara periodic sehingga membentuk
isyarat gigi gergaji eksponensial. Setiap terjadi konduksi PUT arus besar
sesaat, sehingga pada katoda terbentuk pulsa positif. Selama berkonduksi VG
ikut turun tegangannya mengikuti anoda, sehingga pada gate akan terjadi
pulsa begatif.
Seperti halnya pada UJT, osilator relaksasi PUT digunakan untuk
menghasilkan pulsa-pulsa guna mengontrol nyalanya SCR, yaitu semacam
saklar semikonduktor.
Pada gamabar 7c di lukiskan rangkaian ekuivalen PUT sebagai dua transitor
dengan di mana kolektor transistor yang satu masuk ke basis transistor yang
lian. Dalam hal PUT susah di peroleh, dapat digunakan rangkaian seperti pada
gamabar 10, untuk membentuk osilator relaksasi.
V22
Rt
Ct
A
G
K
R3
24K
15K R2
+ 12V
ELEKTRONIKA DASAR 2
116
Gambar 10. Osilator relaksasi dengan pasangan transisitor Q1 DAN Q2 bekerja
sebagai PUT
4.3.1.6 Osilator relaksasi dengan op-amp
Kita dapat menggunakan op-omp untuk membuat osilator relaksasi. Pada
umumnya di gunakan rangkaian seperti pada gambar 11.
Gambar 11. osilator relaksasi dengan op-omp.
R1 4 K7
-
+
+15V
-15V
5 K
R2
5 K R3
4 n 7
C1
Tampak bahwa R2 beserta R3 (picu Schmitt) membuat op-amp bekerja
sebagai komparator oleh karena umpan balik yang diberikan oleh R2 dan R3
bersifat positif. Akibatnya bila tegangan kapasitor sedikit melebihi tegangan
masukan non-inverting (+) keluaran akan berubah keadaan, yaitu menjadi
negatif. Kapasitor C1 akan diisi muatan negatif melalui R1. Pada waktu
tegangan kapasitor turun di bawah masukan non-inverting (+) keluaran
Vcc
VD2
R1
10n 1K
1K R3
27K
R4
Q2
D
Q1
ELEKTRONIKA DASAR 2
117
berubah keadaan lagi, yaitu menjadi positif. Kapasitor C1 kiri diisi dengan
muatan positif. Peristiwa ini terjadi secara berulang dengan periode kira-kira
sebesar t = RC.
Osilator relaksasi di atas dapat dibuat lebih sederhana dengan menggunakan
IC digital, misalnya 7413, yaitu picu Schmitt. Ini juga ditunjukkan pada
Gambar 12.
Gambar 12. Osilator relaksasi dengan picu Schmitt.
4.3.2 Latihan 3
1) Pada gambar 3b, andaikan VBB = 10 V, Rbb = Rb1 + Rb2 = 6kΩ.
Intrinsic stand-off ratio η = 0,6, maka pada tegangan berapa terjadi
konduksi arus dari emitor ke basis 1.
2) Pada rangkaian berikut (Gambar 13) tentukan :
a. frekuensi isyarat yang dihasilkan
b. bentuk isyarat pada titik A, B1 dan B2.
c. tegangan pada kapasitor agar terjadi konduksi dari emitor pada
basis 1.
Gambar 13
ELEKTRONIKA DASAR 2
118
3) Untuk rangkaian berikut (Gambar 14) diinginkan frekuensi sebesar
2KHz.
a. Tentukan nilai Ct.
b. Tegangan G.?
c. Tegangan puncak.
d. Tegangan puncak isyarat pada K
500 kΩ
+RoV
R1
G
K
Ct
R322Ω
R2
12V
Gambar 14
Kunci Jawaban Latihan 3
1) Konduksi dari emitor ke basis tejadi jika VE > Vb1 + 0,6 V.
Sedang VB1 = η VBB = 0,6 x 10 V = 6 V
VE = 6 V + 0,6 V = 6,6 V.
2) a. frekuensi f = ttCR
1 =
Hzxx 64 102,01020
1
= 4
100 = 25 Hz
b. Bentuk isyarat pada emitor
c. Sebelum terjadi konduksi arus dari emitor ke B1, tegangan VB1
η VBB 12 V oleh karena RBB = 6000 Ω >> (R1 + R2). Konduksi
emitor ke basis B1 terjadi jika VE > VB1 + 0,6 V = 12,6 V.
ELEKTRONIKA DASAR 2
119
3) a. f = ttCR
1 Atau Ct =
fRt
1 = 200010500
13x
= 2 x 10-9 = 2 nF
b. VG = 21
1
RR
R
VSS =
K
K
36
24 x 12 = 8 V
c. VP = VG + 0,6 V = 8,6 V
` d. VK Puncak = VA = VP = 8,6 V.
4.3.3 Rangkuman
Pada kegiatan belajar ini anda telah belajar tentang rangkaian dan cara kerja
osilator relaksasi. Osilator relaksasi menggunakan pengisian dan
pengosongan kapasitor untuk menghasilkan isyarat keluaran. Ada tiga jenis
osilator relaksasi yang di bahas, yaitu osilator lampu neon, osilator UJT,
osilator PUT dan osilator picu scmitt.
Osilator lampu neon, UJT, dan osilator PUT menggunakan adanya dua
keadaan hambatan, yaitu di bawah tegangan tertentu komponen-komponen
ini mempunyai hambatan besar, dan di atas tegangan tertentu mempunyai
hambatan amat kecil.
Osilator Picu Schmitt menguunakan histeresis pada komparator yang
digunakan. Tanpa ada histeresis tak akan dihasilkan osilasi.
4.3.4 Tes Formatif 3
untuk soal-soal nomor 1 hingga nomor 3 gunakan gambar 15. Rangkaian di
bawah dapat digunakan untuk praktek kode morse.
Untuk WT nilai
= 0,6 v
RBB = 6 kΩ
Gambar 15
2,2 K?
E
B2
B1
K
Speaker
10?
VBB
12V
ELEKTRONIKA DASAR 2
120
1) Frekuensi osilasi adalah
a. 10 KHz
b. 1 KHz
c. 150 KHz
d. 1,5 KHz
2) Tentukan tinggi pulsa
a. 6,6 V
b. 7,2 V
c. 7,8 V
d. 8,4 V
3) Tegangan pada B1 pada waktu kapasitor C1 diisi muatan listrik
a. 4 mV
b. 2 mV
c. 0 mV
d. 20 mV
4) Bentuk isyarat pada E
a.
b.
c.
d.
ELEKTRONIKA DASAR 2
121
untuk soal nomor 5 hingga nomor 7 gunakan Gambar 16.
Gambar 16
5) Tentukan periode isyarat di B
a. 50 KHz
b. 8 KHz
c. 5 KHz
d. 0,8 KHz
6) Bentuk isyarat pada titik B
a.
b.
t
c.
d
ELEKTRONIKA DASAR 2
122
7) Bentuk isyarat pada titik A
a.
b.
c.
d.
ELEKTRONIKA DASAR 2
123
Untuk soal-soal nomor 8 hingga nomor 10 gunakan gambar 17.
A R1
R2
-
200
0,5 µF
+ 15 V
- 15 V
5 k
-
+
Gambar 17.
8) Bentuk isyarat pada B
v
0
t
b. v
0
t
v
t0
d. v
0
t
a.
c.
9) Periode Isyarat adalah
a. 100 ns
b. 20 ns
c. 1000 ns
d. 200 ns
10) Lebar histereresis pada komparator
a. 30 V
b. 15 V
c. 7,5 V
d. 0 V
ELEKTRONIKA DASAR 2
124
4.3.5 Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Cocokanlah jawaban anda dengan kinci jawaban Tes Formatif 3 yang terdapat
di bagian belakang modul ini. Kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk
mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi Kegiatan Belajar 3.
Rumus:
Arti tingkat penguasaan yang anda capai:
90% - 100% = baik sekali
80% - 89% = baik
70% - 79% = cukup
- 69% = kurang
Bila tingkat penguasaan anda mencapai di atas 80%, anda dapat meneruskan
dengan modul berikutnya. Bagus ! tetapi bila tingkat penguasaan anda di
bawah 80% anda harus mengulangi kegiatan belajar 3 terutama bagian yang
belum anda kuasai.
5. Kunci Jawaban Tes Formatif
5.1 Kunci Jawaban Tes Formatif 1
1) c
2) a
3) d
√
√( )( )( )( )
4) d
ELEKTRONIKA DASAR 2
125
5) b
6) c
( )( )
7) b
8) a
5.2 Kunci Jawaban Tes Formatif 2
1) b
( )( )
( ) ( )
2) d
3) a
( )
(
4) d
5) b (Lihat keterangan soal 3)
6) b
√
7) b
8) a
9) a
10) a
ELEKTRONIKA DASAR 2
126
5.3 Kunci Jawaban Tes Formatif 3
1) b
( ) ( ) ( ) ( )
2) c
Tinggi pulsa = 7,8 V
3) d
( ) (
) ( ) (
)
4) d
5) a
( ) ( ( )
6) d
7) a
8) b
9) a
( ) ( )
T=
10)b
6. Referensi
Alley, Charles & Acwood, K.W, Electronic Engineering, John Wiley, 1973.
Sutrisno, Electronika, Teori dasar dan penerapannya, Penerbit ITB, 1986.
(akan terbit)
Schilling Belove, Electronic Circuits, Discrete and Integrated, Mc Graw-Hill,
1981.
