Osilator

MODUL 8

OSILATOR 2

8.1 Pendahuluan

Pada materi sebelumnya telah dibahas mengenai osilator dengan dioda tunel

yang diaplikasikan pada Osialtor VCO. Pada bagian ini juga akan dibahas

mengenai osilator yang menggunakan transistor baik yang menggunakan BJT

(Bipolar Junction Transistor) maupun yang FET yang dirangkaikan dengan RC

dan LC.

8.2. Osilator pergeseran fasa RC

Rangkaian untuk osilator dengan pergeseran phase RC ditunjukkan pada

gambar 8.1 (a) dan rangkaian eivalennya ditunjukkan pada gambar 8.1(b).

Terdapat pergeseran phasa sebesar 180o dan fungsi dari rangkaian RC ini

adalah untuk memasukkan pergeseran phasa selanjutnya sehingga terjadi

feedback dengan kondisi AB =1 dapat direalisasikansebagaimana yang telah

dijelaskan pada modul 7.

Karena jenis osilator ini kebanyaan digunakan pada range frekuensi audio,

bagian feddback pada BJT adalah pada bagian kapasitansi colektor ke base

yang dapat menghasilkan impedansi yang tinggi dan ini dapat diabaikan.

Demikian juga kapasitansi input dan rangkaian bias input dapat diabaikan dan

impedansi output Ro merupakan resistor bias kolektor RC yang parallel dengan

resistansi output re

Untuk kemudahan design, bagian RC dibuat sama sehingga resistansi akhr

terdiri dari R1+rbe = R. Pada praketknya R diset cukup besar untuk R1 untuk

lebih besar dibanding dengan rbe, hal ini untuk meminimalkan pengaruh rbe

pada osilator.

Pada transistor BJT rbe = βo/gm dan jika Vbe = ibrbe, sumber arus dapat ditulis

sebagai gmvbe = βoib. GAmbar 8.1c menunjukkan rangkaian ekivalen yang

digunakan untuk analisa sinyal kecil.

Elektronika TelkomunikasiFahraini Bachruddin ST., MT Pusat Pengembangan Bahan Ajar

Universitas Mercu Buana

‘12

1

Dengan Z = R – j/ωC, terdapat tiga persamaan yang saling berkaitan

padagambar 8.1c antara lain

……………….….(8.1)

.. ……………………….(8.2)

.. ………………………….(8.3)

Sehingga diperoleh ib yaitu :

……………………………….(8.4)

Dimana

……………….(8.5)



‘12

2

Gambar 8.1 (a) Osilator RC, (b) Rangkaian ekivalen, (c)Penyederhanaan Rangkaian ekivalen

Pada persamaan 8.4 dimana nilai ib dapat dihapus dari kedua sisi sehingga

menghasilkan persamaan ekivalaen yakni AB=1 untuk osilator pergeseran

phasa RC dimana - Dengan menginput persamaan ini diinpu ke

persamaan 8.5 sehingga menjadi

……(8.6)

Persamaan di atas merupakan persaman yang kompleks sehingga

menghasilkan dua persamaan yakni bagian real dan imaginer. PAda bagian

imaginernya diperoleh :



‘12

3

……………………….………………(8.7)

Sedangkan bagian realnya dengan mengsubtitusi nilai ω dari persamaan di

atas sehingga diperoleh

…………..……………………….(8.8)

Niali di aats merupakan nilai minimum yang beta transistor harus punyai

sehingga proses osilator dapat dimulai.

Ini juga dapat dilihat bahwa nilai Beta diperlukan tergantung dari perbandingan

nilai Ro/R dan kebalikannya R/Ro. Dari berbagai eksperimen yang dilakukan

diperoleh bahwa nilai Bo mempunayi nilai minimum jika Ro/R =2.7

Contoh Soal 1:

Tentukan nilai minimum beta yang diperlukan pada sebuah osilator RC yang

mana rssitansi output adalah 40 kΩ dan resistor bias kolektor adalah 10 kΩ.

Frekeunsi operasi yang dinginkan adalah 400 Hz. Tentukan berapa nilai R dan

C yang diperlukan untuk desain ini.

Penyelesaian :

Untuk nilai Beta minimum pada transistor :

Dengan demikian



‘12

4

Sehingga diperoleh nilai R yaitu :

Dari persamaan 8.7 sehingga diperoleh nilai C adalah sebagai berikut :

Ini dapat dilihat bahwa dari contoh ini bahwa R tidak lebih besar dari nila Ro

sehingga frekuensi operasional akan dipengaruhi oleh perubahan yang

mungkin terjadi pada Ro. Juag nilai rbe akan menjadi bagianyang signifikan dari

nilai akhir R pada rangkaian feedback yang akan berpengaruh dengan

perubahan rbe. Pemilihan nilai R yang lebih besar akan meminimalisasi efek ini

Sma halnya pada transistor BJT, analisis yang sama dapat diaplikasi pada

transistor FET, satu perbedaannya adalah resistansi input pada FET, sehingga

resistansi akhir pada simpul RC adalah nilai r yang ditunjukkan pada gambar

8.2a. Juga pada kasus ini yang terbaik untuk kerja yang berhubungan dengan

nilai gm jika arus gain tidak mempunyai arti khusus pada FET.

Analisa pada rangkaian FET mengikuti jalur yang sama dnegan BJT dan

menghasilkan frekuensi osilasi yang sama. Kondisi awal memerlukan :

………………………………(8.9)

Ini dapat disusun lagi menjadi

……………………(8.10)



‘12

5

Gambar 8.2 (a) Osilator RC dnegan FET, (b) Rangkaian Ekivalen

Contoh soal 3

Sebuah osialtor FET RC diperlukan untuk menggerakan frekuensi 1000 Hz.

Resistansi output dar FEt adalah 5 kΩ. Tentukan nilai komponen lain.

Penyelesaian :

Dengan nilai R»Ro untuk memninimalisasi efek Ro pada frekuensi. Usahakan

nilai R = 100 kΩ sehingga diperoleh



‘12

6

Ao = gmRo

Dengan demikian nilai gm sama dengan :

8.2 osilator LC

Rangkaian LC menyediakan perangkat yang tepat dalam memeperoleh osilasi

pada frkeuensi tinggi. Sbelum menganalisa lebih dalam, bentuk umum akan

diperiksa terlebih dahulu. Gambar 8.3 menunjukkan BJT dengan dengan

rangkaian feedback yang terdiri atas Z1, Z2’ dan Z3’. Rangkaian ekivalen

ditunjukkan pada gambar 8.3b. Ini dapt dilihat bahwa impedansi pada transistor

dapt dikombiansikan parallel dengan impedansi feedback sehingga

menghasilkan persmaan ekivalen pada gambar 8.3c.

Persamaan simpul pada titik ouput adalah

…………………(8.11)

V1 diperoleh dari

…………………………………(8.12)

Kombinasi dua persamaan di atas adalah sebagai berikut:

Ini sama dengan kondisi umum yang telah dijelaskan sebelumnya dimana

AB=1.



‘12

7

Pada beberapa situasi ini mudah untuk bekerja pada admitansi Y1 dan Y2

dibanding dengan impedansi Z1 dan Z2. Dengan membagi persamaan 8.13

dengan Z1Z2 sehingga diperoleh:

Gambar 8.3 (a) bentuk umum osilator LC, (b) Rangkaian Ekivalen,

(c) penyederhanaan rangkaian



‘12

8

Pada modul sebelumnya telah dijelaskan mengenai Osilator Colpitt. Clapp dan

Harley. Ketiganya merupakan rangkaian osilator LC dimana untuk

membedakannya dapat dilihat dari jumlah L dan C pada rangkaian osilatornya



‘12

9

Documents

Osilator