Upload
igarevva
View
194
Download
14
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Penguat kelas A dan Umpan balik. elektronika telekomunikasi. Jaringan Telekomunikasi Digital Politeknik Negeri Malang.
Citation preview
MAKALAH
ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI
“Rangkaian Osilator“
Disusun Oleh:
No. Nama No. Absen NIM1 Hadi Fauzan H 12 14411600912 Iga Revva Princiss J 13 14411600993 Nevi Anggraeni 16 14411600544 Pradita Ghanda 19 1441160026
PROGRAM STUDI JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MALANG
2015
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Tujuan
Maksud utama disusunnya makalah ini adalah guna memenuhi nilai tugas mata
kuliah Elektronika Telekomunikasi. Adapun tujuannya adalah:
1. Untuk mengetahui karakteristik Osilator
2. Untuk mengetahui karakteristik jenis-jenis Osilator
3. Mengetahui Prinsip kerja Oscilator Colpitts.
4. Menganalisa Frekuensi yang dihasilkan
1.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan, adalah sebagai berikut:
1. Laptop
2. Software simulasi (multisim/lifewire)
BAB II
2.1 Toeri Dasar
2.1.1 Pengertian Osilator
Osilator adalah suatu alat yang merupakan gabungan elemen - elemen aktif dan pasif
untuk menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal atau bentuk gelombang periodik lainnya.
Suatu osilator memberikan tegangan keluaran dari suatu bentuk gelombang yang diketahui
tanpa penggunaan sinyal masuk dari luar. Osilator mengubah daya arus searah (dc) dari catu
daya ke daya arus bolak - balik (ac) dalam beban. Dengan demikian fungsi osolator
berlawanan dengan penyearah yang mengubah daya searah ke daya bolak - balik. suatu
oslator dapat membangkitkan bentuk gelombang pada suatu frekuensi dalam batas beberapa
siklus tiap jam sampai beberapa ratus juta siklus tiap detik. Osilator dapat hampir secara
murni menghasilkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi tetapm ataupun gelombang
yang hanya fengan harmonic. osilator umumnya digunakan dalam pemancar danpenerima
radio dan televisi, dalam radar dan dalam berbagai sistem telekomunikasi
2.1.2 Jenis – Jenis Osilator
Osilator dapat diklarifikasikan dalam berbagai cara. Tergantung dari bentuk
gelombang yang dibangkitkan osilator dapat dibagi menjadi dua kategori : osilator
sinusoidal atau osilator harmonic dan osilator relaksasi. Osilator sinusoidal menghasilkan
bentuk gelombang sinusoidal atau mendekati sinusoidal pada frekuensi tertentu. Osilator
relaksasi menghasilkan bentuk gelombang bukan sinusoidal sperti gelombang segiempat dan
gelombang gigi gergaji.
Osilator dapat pula digoliongkan pada alat - alat tertentu yang menghasilkan osilasi.
Pada penggolongan ini, Osilator dapat merupakan jenis restansi negatif atau jenis umpan
balik. Osilator resistansi negatif menggunakan alat aktif yang memproses lengkung
karakteristik arus tegangan dengan kemiringan negatif dalam daerah operasinya. Dioda kanal
merupakan alat resistansi negatif yang digunakan dalam resistor. Osilator umpan balik
sebaliknya mempunyai penguat umpan balik regeneratif (positif), dimana perolehan lingkar
juga diatur sedemikian sehingga perolehan keseluruan menjadi tidak terhingga.
Osilator sinusoidal jenis umpan balik dapat digolongkan lebih lanjut menjadi osilator
LC (induktor - Kapasitor) dan RC (tahanan Kapasitor) / Osilator sinusoidal kadang - kadang
digolongkan menurut frekuensi sinyal yang dihasilkan. Jadi osilator yang membangkitkan
sinyal dalam daerah frekuensi audio dikenal sebagai osilator frekuensi audio. Demikian pula,
osilator yang menghasilkan sinyal - sinyal daerah frekuensi radio dinamakan osilator
frekuensi radio dan seterusnya. Klasifikasi osilator didasarkan pada daerah frekuensi yang
dihasilkan.
(1) Osilator Frekuensi Audio (AF) beberapa Hz - 20 KHz
(2) Osilator Frekuensi Radio (RF) 20 KHz - 30 MHz
(3) Osilator Frekuensi Sangat Tinggi (VHF) 30 MHz - 3 GHZ
(4) Osilator Gelombang Mikro 3 GHz - beberapa Ghz
1. Osilator Harley
Osilator Hartley adalah sebuah osilator LC yang menggunakan inductor dan
kapasitor secara parallel untuk menetukan frekuensi. Osilator Hartley diciptakan
pada tahun 1915 oleh insinyur amareka ralph Hartley. Osilator Hartley
merupakan jenis osilator paling tua dan paling popular. Fitur yang
membedakandari osilator Hartley adalah umpan balik yang diperlukan untuk
osilasinya akan terus membesar sehingga kita akan sulit mengatur osilasinya.
Keuntungan dari osilator Hartley meliputi:
1. Frekuensi mungkin disesuaikan dengan menggunakan variabel tunggal
kapasitor
2. Amplitudo output tetap konstan selama rentang frekuensi
3. Baik disadap coil atau dua induktor tetap diperlukan
Kekurangan dari osilator Hartley meliputi:
1. Harmonic-kaya konten jika diambil dari amplifier dan tidak langsung
dari sirkuit LC
2. Osilator Clapp
Osilator Clapp adalah salah satu dari beberapa jenis osilator elektronik
dibangun dari transistor (atau tabung vakum ) dan umpan balik positif jaringan,
dengan menggunakan kombinasi dari induktansi (L) dengan kapasitor (C) untuk
penentuan frekuensi, demikian juga disebut osilator LC . Osilator Clapp termasuk
jenis osilator LC. Osilator Clapp tersusun dari tiga buah kapasitor dan satu buah
induktor. Konfigurasi osilator clapp sama dengan osilator colpits namun ada
penambahan kapasitor yang disusun seri dengan induktor (L).
Osilator Clapp memiliki kestabilan frekuensi yang luar biasa. Ini adalah
variasi sederhana dari osilator Colpitts. Tangki kapasitansi total adalah kombinasi
seri C 1 dan C2.
3. Osilator Kristal
Osilator Kristal adalah osilator yang rangkaian resonansinya tidak
menggunakanan LC atau RC melainkan sebuah kristal kwarsa. Rangkaian dalam
kristal mewakili rangkaian R, L dan C yang disusun seri. Osilator Pierce
ditemukan oleh George W. Pierce. Osilator Pierce banyak dipakai pada rangkaian
digital karena bentuknya yang simpel dan frekuensinya yang stabil. Osilator
kristal adalah osilator yang menggunakan kristal sebagai kalang penentu frekuensi
osilator frekuensi tetap jika dibutuhkan stabilitas yang tinggi. Bahan dari kristal
tertentu memperlihatkan efek piezoelektrik (efek dimana terjadi perubahan energi
mekanik menjadi energi elektrik) apabila dikenai tegangan listrik. Pada osilator
kristal berlaku sebagai rangkaian resonansi seri. Kristal seolah-olah memiliki
komponen R, L dan C. L ditentukan berdasarkan massa kristal, C ditentukan
berdasarkan kemampuannya berubah secara mekanik, sedangkan R berhubungan
dengan gesekan mekanik. Rangkaian Ekuivalen Kristal berdasarkan tata kerja
kristal dapat diilustrasikan melalui rangkaian ekuivalen yang terdiri dari dua buah
kapasitor, satu buah induktor dan satu buah resistor.
4. Osilator Colpitts
Gambar 4.1 Penguat dan Impedansi Umpan Balik Oscilator Colpitts
Gambar 4.2 Penguat dan Impedansi Umpan Balik Osc. Colpitts.
Diagram blok diatas ini terdirindari blok amplifier yang mempunyai penguatan
A.Sedang blok umpan-balik direpresentasikan sebagai impedansi Z2 yang
outputnya adalah tegangan Vi’, yaitu sinyal umpan-balik positif. Z1, Z2, dan Z3,
yang masing-masing adalah menggunakan komponen tank-circuit.
Pada rangkaian tiga loop di atas membentuk satu rangkaian penggeser fasa
antara input dan outputnya. Rangkaian tersebut akan berosilasi dengan frekuensi
tertentu bila total pergeseran fasanya sebesar 0 derajat, serta loopgain sama atau
lebih besar dari satu. Kedua persyaratan tersebut adalah kriteria lengkap
Barkhausen. Bila nilai mutlak loop-gain lebih besar dari satu, maka amplitudo
osilasi membesar. Dalam rangkaian osilator praktis, osilasi yang membesar itu
terus berlangsung sampai daerah nonlinier karakteristik amplifier itu sendiri yang
membatasi nilai loop-gain tersebut sampai menjadi satu. Setelah itu, nilai satu
tersebut secara otomatis dipertahankan tetap satu, atau dihasilkan kondisi osilasi
yang stabil.
Rancangan rangkaian dc nya seperti diuraikan pada percobaan penguat
daya, dimana titik kerja ditempatkan di tengah tengah kurva karakteristiknya, atau
penguat bekerja sebagai penguat kelas-A. Selanjutnya, nilai-nilai induktansi dan
kapasitansi tank-circuit ditentukan sesuai dengan frekuensi osilasi yang
dikehendaki. Biasanya nilai kapasitansi dulu yang dipilih bebas sesuai dengan
nilai-nilai yang tersedia di pasaran.
Gambar 4.2 Diagram Rangkaian Oscilator Colpitts.
Frekuensi osilasi osilator Colpitts ini ditentukan oleh rumus berikut ini:
Kapasitansi Cin dan Cout dan C kopling berfungsi sebagai penyambung
(kopling) bagi sinyal AC (RF) disamping mencegah hubungan dc. Begitu juga
kapasitor CE berfungsi sebagai jalan bebas komponen ac dengan mem-bypass
resistor RE. Sementara resistor Ra dan Rb digunakan untuk memberikan
prategangan pada rangkaian, yaitu agar bekerja pada kelas-A. RFC (radio
frequency choke) digunakan untuk mencegah sinyal RF masuk ke power suplai.
BAB III
PERENCANAAN
3.1 Perhitungan
3.1.1 Data Sheet
Berdasarkan data yang ada pada teori dasar 2.2, untuk menentukan nilai
komponen penunjang penguat kelas A kita harus melihat data sheet transistor yang
kita gunakan pada penguat kelas A. Dan kami mengambil data sheet transistor NPN
2N3904 dan diperoleh data:
Tipe Transistor = 2N2222A Vce = 50 v Ic max = 800 mA Hfe = 75 (tes: Ic=10mA, Vce=10v)
3.1.2 Perencanaan Nilai
Ic = 10 mA
Ib = Ichfe =
10mA75 = 0.13 A
Vce = 5 v
Vcc =10 v
Vce = Vcc – Ic (Rc + Re)
(Rc + Re) =Vcc−Vce
Ic = 10v−5 v10mA = 0.5 kΩ = 500 Ω
Agar stabil maka Vre = Ie x Re > 1 v oleh karena itu dipilih Vre sebesar 1 v sehingga
Re = VreIe karena Ie ≈ Ic maka Re =
VreIc =
1v10mA = 100 Ω ,
karena nilai (Rc + Re) = 500 kΩ maka nilai Rc = 500 Ω - 200 Ω = 400 kΩ.
R2 ≈ Rth ≤ 0,1 x βmin x Re
R2 = 0,1 x 100 x 200 Ω = 2 kΩ
R1 = R2 (Vcc−(Vbe+Vre)Vbe+Vre )
100k = R2 ( 10−(0,6+1)0,6+1 )
R1 = (4.9)
R1 = 20.46 kΩ
VR1 = R1
R1+R2Vcc
VR1 = 100
100+4710
VR1 = 6V
VR2 = Vcc-VR1
= 10-6
= 4V
3.1.3 Perencanaan Nilai Kapasitor pada Penguat
Xc1=Rc10
c1 = 10
2ᴨ . fmax .Rc= 10
1507,2 x109=6,6 pF
Xc2=Rb10
c1 = 10
2ᴨ . fmin.Rb= 10
5234,38 x109 =1,9 pF
Xc3= ℜ10
c3 = 10
2ᴨ . fmin.ℜ= 10
188400 x109 =53 pF
3.1.4 Perencanaan Nilai L padaOsilator Colpitts
C1= 8 pF
C2= 10 pF
Frekuensi = 60 MHz
Ct = C1x C2C1+C2 = 8x 10−12 .10 x10−12
8 x10−12+10 x10−12 = 4,44 x10−12 F
Xc = 1
2π f ct = 1
2x 3,14 x60 x106+4,44 x10−12 = 106
1673,84 = 597,43 Ω
Xc = XL
L = XL
2π f = 597,43
2x 3,14 x60 x106 = 1.58 µH
3.1.4 Perencanaan Nilai frekuensi pada Resonator
f = 12π √ 1
LCt= 1
2x 3,14 √ 11,58 x 10−6 x 4,44 x10−12
f =1
6.28x 2,65 x10−9
f = 109
16,6
f = 60 M
3.2 Hasil Percobaan
Pada praktikum ini adapun hasil percobaannya adalah
Perencanaan Penguat Kelas A
a. Pada saat:
T pengukuran = 20 ns
T perhitungan = time/div X div
= 5us X 1,8 = 9us
F perhitungan = 1/T = 1/9 = 0.1 nHz = 50 MHz