elektronikan 14.26 27

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

6. Problem

1. Pendahuluan [Kembali]

Osilator merupakan komponen penting dalam sistem elektronik yang berfungsi menghasilkan sinyal periodik tanpa masukan sinyal eksternal. Dua jenis osilator yang umum digunakan adalah osilator Colpitts dan osilator Hartley, yang keduanya termasuk dalam kategori osilator LC karena memanfaatkan kombinasi induktor (L) dan kapasitor (C) sebagai elemen tangki resonansi. Osilator Colpitts menggunakan dua kapasitor dan satu induktor, sementara osilator Hartley menggunakan dua induktor (atau satu induktor dengan tap) dan satu kapasitor. Kedua rangkaian ini sering digunakan dalam aplikasi komunikasi, seperti pemancar radio, karena kemampuannya menghasilkan frekuensi stabil.

2. Tujuan [Kembali]

1. Memahami prinsip kerja dari osilator Colpitts dan Hartley.

2. Menganalisis perbedaan konfigurasi rangkaian serta elemen-elemen reaktansi yang digunakan.

3. Menghitung frekuensi osilasi dari masing-masing jenis osilator menggunakan rumus yang sesuai.

4. Mengamati implementasi praktis osilator menggunakan FET, transistor, dan op-amp.

5. Menghubungkan teori dengan aplikasi nyata dalam desain sistem komunikasi elektronik.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat

a. Osiloskop

Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron- elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Spesifikasi:

Pinout:

Keterangan:

b. DC Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Bahan

a.Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang ditemukan di berbagai rangkaian dan digunakan sebagai saklar, penguat sinyal, osilator, modulator dan sebagainya.

Hampir semua barang elektronik menggunakan sebuah perangkat transistor untuk digunakan di berbagai rangkaian, misalnya untuk televisi, computer, dan audio.

Bahan pembuat transistor terdiri dari bahan semi konduktor seperti galium arsenide, silikon, atau germanium yang merupakan elektroda aktif.

Transistor memiliki 3 pin terminal yaitu emitor, basis, dan kolektor. Arus kecil pada satu terminal digunakan untuk membangkitkan arus besar pada terminal yang tersisa.

Transistor memiliki dua sambungan PN yaitu sambungan kolektor-basis untuk bias mundur dan sambungan basis emitor untuk bias maju.

b. Capasitor

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang nonkonduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatanmuatan positif dan negatif di awan.

c. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi:

e. Ground

Definisi grounding adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.

Fungsi grounding :

Perlindungan dari tegangan tinggi
Grounding dalam sistem instalasi listrik berungsi untuk mengurangi atau menghindari bahaya yang disebabkan oleh tegangan tinggi.misalnya bahaya petir dengan tegangan tinggi
Penstabil tegangan
Grounding dapat berfungsi untuk menstabilkan tegangan pada banyak sumber tegangan. Jika tidak terdapat titik referensi umum untuk semua sumber tegangan, akan terjadi kesulitan antar masing-masing hubungan
Mengatasi arus yang lebih

Grounding juga berfungs untuk mengatasi arus yang berlebih, karena sistem grounding ini menyediakan level keselamatan baik kerusakan peralatan atau manusia

F. Transformator

Transformator adalah komponen elektromagnetik yang digunakan untuk mengubah tingkat tegangan listrik AC (arus bolak-balik) dari satu nilai ke nilai lainnya melalui prinsip induksi elektromagnetik. Transformator terdiri dari dua kumparan kawat, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder, yang dililitkan pada inti besi yang sama. Ketika arus AC mengalir melalui kumparan primer, medan magnet yang berubah-ubah terbentuk di inti, dan medan ini kemudian menginduksi tegangan pada kumparan sekunder. Besarnya tegangan output tergantung pada rasio jumlah lilitan antara kedua kumparan

4. Dasar Teori [Kembali]

1. Rangkaian Osilator Input-Setelan, Output-Setelan

Berbagai rangkaian dapat dibangun menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 14.25 dengan menyediakan penyetelan pada bagian masukan dan keluaran rangkaian. Analisis rangkaian pada Gambar 14.25 menunjukkan bahwa jenis osilator berikut diperoleh ketika elemen reaktansi ditetapkan seperti yang ditentukan:

2. Osilator Colpitts

Osilator FET Colpitts Versi praktis dari osilator FET Colpitts ditunjukkan pada Gambar. Konfigurasi dasar rangkaian resonansi 14.26. Rangkaian ini pada dasarnya memiliki bentuk yang sama seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 14.25 dengan penambahan komponen yang diperlukan untuk de bias penguat FET. Frekuensi osilator dapat ditemukan sebagai berikut:

3. Osilator Transistor Colpitts

Rangkaian osilator transistor Colpitts dapat dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.27. Frekuensi osilasi rangkaian diberikan oleh Persamaan (14.44).

5. Prinsip Kerja [Kembali]

1. Prinsip Kerja Gambar 14.26 – FET Colpitts Oscillator

-Rangkaian ini menggunakan transistor FET sebagai elemen penguat.

-C1 dan C2 membentuk pembagi tegangan kapasitif yang berfungsi sebagai umpan balik (feedback).

-L (induktor) dan kapasitor ekuivalen dari C1 dan C2 membentuk rangkaian tangki resonansi (LC tank) yang menentukan frekuensi osilasi.

-Sinyal keluaran dari drain FET dikembalikan ke gate melalui kapasitor C1 dan C2, menghasilkan umpan balik positif.

Syarat Barkhausen dipenuhi ketika:

-Umpan balik cukup untuk mengkompensasi rugi-rugi,

-Fase sinyal kembali searah (0° atau kelipatan 360°).

-Osilasi terjadi secara berkesinambungan karena FET menjaga penguatan dan umpan balik.

2. Prinsip Kerja Gambar 14.27 – Transistor Colpitts Oscillator

-Menggunakan transistor BJT (biasanya NPN) sebagai penguat.

-Basis transistor mendapat bias dari pembagi tegangan R1 dan R2, sedangkan RE dan CE menstabilkan kerja transistor.

-C1 dan C2 kembali berfungsi sebagai pembagi tegangan kapasitif untuk memberikan umpan balik positif ke basis transistor.

-L, C1, dan C2 membentuk rangkaian resonansi LC, menentukan frekuensi osilasi.

-Ketika dinyalakan, noise kecil dalam rangkaian akan diperkuat, dan dengan adanya umpan balik positif, sinyal ini akan terus diperkuat hingga stabil sebagai gelombang sinusoidal.

6. Problem [Kembali]

Contoh soal 1