TUGAS SISTEM TELEKOMUNIKASI

OSILATORDosen Pengampu : Eko Marpanaji, M.Pd

Nama : Abrid Madilantoro

NIM : 12502241022

Kelas : A4.1

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2013/2014

A. Tugas :

Membuat ringkasan tentang macam-macam osilator (pengertian, gambar rangkaian, dan

persaman bagaimana menentukan frekuensi kerja atau frekuensi osilasinya). Dan juga

contoh rangkaian yang sering digunakan lengkap dengan nilai-nilai komponennya.

I. Pengertian Osilator

Osilator yaitu suatu rangkaian elektronika yang dapat membangkitkan getaran

listrik dengan frekuensi tertentu dan amplitudonya tetap. Dasar dari sebuah osilator

yaitu sebuah rangkaian penguat dengan sistem feedback, yaitu sebagian sinyal

keluaran yang dikembalikan lagi ke masukan dengan phase dan tegangan yang sama

sehingga terjadi osilasi yang terus menerus. Adapun beberapa bagian yang menjadi

syarat untuk sebuah osilator supaya terjadi osilasi yaitu adanya rangkaian penguat,

rangkaian feedback, dan rangkaian tank circuit.

Osilator dapat dianggap sebagai penguat (amplifier) yang outputnya umpan

balik (feed-back) ke input. Maka seluruh input dari penguat berasal dari outputnya.

Pada osilator tidak ada tegangan input sehingga osilasi dimulai dari suatu

tegangan kecil yaitu tegangan “noise”. Tegangan yang sangat kecil ini (orde-mikro

volt) diperbesar dan dikembalikan kembali ke input dengan fase yang sama,

diperbesar lagi dan seterusnya dikehendaki.sampai terjadi getaran atau gelombang

sinus yang dikehendaki.

II. Jenis-Jenis Osilator

1. Osilator Harmonik

Osilator yang membangkitkan sinyal sinus. Rangkaian osilator jenis ini

terdiri dari sebuah penguat dan filter. Osilator harmonisa dibagi menjadi

beberapa jenis. Diantaranya adalah sebagai berikut :

a. Osilator Amstrong

Osilator Amstrong ditemukan oleh Edwin Amstrong. osilator amstrong

adalah penerapan dari rangkaian tangki kapasitor dan inductor LC.

Rangkaian osilator ini dibuat dengan memberikan bias maju pada

sambungan emitor-basis dan bias mundur pada kolektor. Pemberian bias

tegangan ke basis , emitor dan kolektor dilakukan lewat resistor R3. Resistor

R1 dan R2 yng berfungsi sebagai pembagi tegangan. Untuk lebih jelasnya

dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 1. Rangkaian osilator Amstrong

b. Osilator Clapp

Osilator ini diciptakan oleh James Kilton Clapp pada tahun 1948.

Menurut Vackár, osilator dari jenis ini dikembangkan sendiri oleh beberapa

penemu, dan satu dikembangkan oleh Gouriet telah beroperasi di BBC sejak

tahun 1938.

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. Berikut adalah gambar rangkaian

osilator clapp.

Gambar 2. Rangkaian osilator Clapp

Secara perhitungan frekuensi yang dibangkitkan oleh osilator Clapp adalah

sebagai berikut :

f= 12π √LTCeff

danCeff=1

1C1

+1C2

+1/CT≅C3

c. Osilator Colpitts

Osilator Colpitts sangat mirip dengan osilator Shunt-fed Hartley.

Perbedaan yang pokok adalah pada bagian rangkaian tangkinya.  Pada

osilator Colpitts, digunakan dua kapasitor sebagai pengganti kumparan yang

terbagi. Balikan dikembangkan dengan menggunakan “medan elektrostatik”

melalui jaringan pembagi kapasitor. Frekuensi ditentukan oleh dua kapasitor

terhubung seri dan induktor. Gambar berikut memperlihatkan rangkaian

osilator Colpitts :

Gambar 3. Rangkaian osilator Colpits

d. Osilator Hartley

Osilator Harley adalah sebuah osilator yang banyak digunakan pada

rangkaian penerima radio AM dan FM. osilator jenis ini mempunyai sifat

khusus yaitu adanya tapped oil. Sehingga jumlah variasi rangkaian

dimungkinkan pada rangkaian osilator Hartley. Berikut adalah gambar

rangkaian osilator Hartley.

Gambar 4. Rangkaian osilator Hartley

Persamaan osilator Hartley adalah sebagai berikut f=1

2π √LC

e. Osilator Jembatan Wien

Osilator jembatan Wien disebut juga osilator “Twin-T” karena

menggunakan dua “T” sirkuit RC beroperasi secara paralel.Satu rangkaian

adalah sebuah RCR “T” yang bertindak sebagai filter low-pass. Rangkaian

kedua adalah CRC “T” yang beroperasi sebagai penyaring bernilai tinggi.

Bersama sama, sirkuit ini membentuk sebuah jembatan yang disetel pada

frekuensi osilasi yang diinginkan. Sinyal di cabang CRC dari filter Twin-T

yang maju, di RCR itu – tertunda, sehingga mereka dapat melemahkan satu

sama lain pada frekuensi tertentu. Berikut adalah rangkaian dari osilator

jembatan wien :

Gambar 5. Rangkaian Osilator Jembatan Wien

Berdasarkan gambar diatas, besar frekuensi osilasi dapat diketahui denagn

rumus berikut : f=1

2πRC

f. Osilator Pergeseran Phase

Osilator pergeseran fasa termasuk jenis osilator RC. Pada osilator

pergeseran fasa terdapat sebuah pembalik fasa total 180 derajat. Pembalik

fasa ini di menggeser fasa sinyal output sebesar 180 derajat dan

memasukkan kembali ke input sehingga terjadi umpan balik positif.

Rangkaian pembalik fasa ini biasanya dibentuk oleh tiga buah rangkaian RC.

Gambar 6. Rangkaian Osilator Jembatan Pergeseran Phase

g. Osilator Pierce

Pada osilator ini kristal merespon sebagai rangkaian resonansi paralel.

Jadi osilator ini adalah merupakan modifikasi dari osilator Colpitts.

Pengoperasian osilator Pierce didasarkan pada balikan yang dipasang dari

kolektor ke basis melalui 1 C dan 2 C .  Kedua transistor memberikan

kombinasi pergeseran fase sbesar180o.  Keluaran dari emitor-bersama

mengalami pembalikan agar sefase atau sebagai balikan regeneratif.

Nilai 1 C dan 2 C menentukan besarnya tegangan balikan.  Sekitar 10 –

50 % dari keluaran dikirim kembali sebagai balikan untuk memberikan

energi kembali ke kristal.  Jika kristal mendapatkan energi yang tepat,

frekuensi resonansi yang dihasilkan akan sangat tajam.  Kristal akan bergetar

pada selang frekuensi yang sangat sempit.  Keluaran pada frekuensi ini akan

sangat stabil.  Namun keluaran osilatorPierce adalah sangat kecil dan kristal

dapat mengalami kerusakan dengan strain mekanik yang terus-menerus.

Beikut adalah rangkaian Osilator Pierce :

Gambar 7. Rangkaian Osilator Piece

h. Osilator Kristal

Kristal adalah sebuah komponen yang dapat menghasilkan kestabilan

frekuensi yang sangat tinggi. Kristal dapat digabungkan dengan rangkaian

osilator lain. Salah satunya adalah dengan menggabungkan Kristal dengan

rangkaian osilator Hartley. Berikut adalah gambar rangkaian gabungan

antara Kristal dan rangkaian osilator Hartley.

Gambar 8. Rangkaian osilator Hartley dengan Kristal.

2. Osilator Releksasi

Osilator Relaksasi adalah osilator yang memanfaatkan prinsip saklar secara

terus menerus dengan periode tertentu yang menentukan frekuensi output.

Osilator relaksasi menghasilkan beberapa bentuk gelombang non sinus, yaitu :

Gelombang kotak, segitiga, pulsa dan gigi gergaji.

Osilator relaksasi sederhana adalah sebuah multivibrator / flip-flop.

Prinsipnya adalah mensaklar tagangan suply oleh sebuah komponen transistor

atau FET. Osilator relaksasi juga ada yang menggunakan IC yaitu yang terkenal

adalah dengan IC 555.

a. Osilator UJT

Pengisian dan pengosongan kapasitor melalui resistor dapat digunakan

untuk menghasilkan gelombang gergaji. Saklar pengisian dan pengosongan

pada rangkaian gambar 17.13 dan 17.14 dapat diganti dengan saklar

elektronik, yaitu dengan menggunakan transistor atau IC. Rangkaian yang

terhubung dengan cara ini dikelompokkan sebagai osilator relaksasi. Saat

piranti berkonduksi disebut “aktif” dan saat tidak berkonduksi disebut

“rileks”. Gelombang gergaji akan terjadi pada ujung kaki kapasitor. Beikut

adalah gambar rangkaian penggunaan UJT sebagai osilator relaksasi :

Gambar 9. Osilator UJT

b. Astable Multivibrator

Multivibrator merupakan jenis osilator relaksasi yang sangat penting.

Rangkaian osilator ini menggunakan jaringan RC dan menghasilkan

gelombang kotak pada keluarannya. Astabel multivibrator biasa digunakan

pada penerima TV untuk mengontrol berkas elektron pada tabung gambar.

Gambar 10. Rangkaian Osilator Astable Multivibrator

c. Monostable Multivibrator

Monostable multivibrator memiliki satu kondisi stabil sehingga sring

juga disebut sebagai multibrator one-shot. Saat osilator terpicu untuk

berubah ke suatu kondisi pengoperasian, maka pada waktu singkat akan

kembali ke titik awal pengoperasian. Konstanta waktu RC menentukan

periode waktu perubahan keadaan. Monostable multivibrator termasuk jenis

osilator triggered. Skema rangkaian monostable multivibrator diperlihatkan

pada gambar 11. Rangkaian memiliki dua kondisi yaitu kondisi stabil dan

kondisi tak stabil. Rangkaian akan rileks pada kondisi stabil saat tidak ada

pulsa. Frekuensi yang dibangkitkan dirumuskan f= 1/1,4 RC

Gambar 11. Rangkaian Monostable Multivbrator

d. Bistable Multivibrator

Bistable multivibrator mempunyai dua keadaan stabil. Pulsa pemicu

masukan akan menyebabkan rangkaian diasumsikan pada salah satu kondisi

stabil. Pulsa kedua akan menyebabkan terjadinya pergeseran ke kondisi

stabil lainnya. Multivibraator tipe ini hanya akan berubah keadaan jika

diberi pulsa pemicu. Multivibrator ini sering disebut sebagai flip-flop. Ia

akan lompat ke satu kondisi (flip) saat dipicu dan bergeser kembali ke

kondisi lain (flop) jika dipicu. Rangkaian kemudian menjadi stabil pada

suatu kondisi dan tidak akan berubah atau toggle sampai ada perintah

dengan diberi pulsa pemicu. Gambar 12 memperlihaatkan skema rangkaian

muldivibrator bistable dengan menggunakan BJT.

Gambar 12. Rangkaian Bistable Multivibrator

e. IC 555

IC NE/SE 555 adalah piranti multiguna yang telah secara luas

digunakan. Piranti ini dapat difungsikan sebagai astable multivibrator.

Rangkaian khusus ini dapat dibuatdengan komponen dan daya yang

minimal. Rangkaian dapat dengan mudah dibuat dan sangat reliabel. Chip

khusus ini telah banyak diproduksi oleh beberapa pabrik. Sebagai tanda,

semua produksi terdapat angka 555 misalnya SN72555, MC14555, SE555,

LM555 dan CA555. Berikut adalah rangkaian IC 555 yang dgunakan

sebagai astable mltivibrator :

Gambar 13 Rangkaian Osilator NE 555

Kemudian untuk persamaan frekuensi output dapat diperoleh

dengan rumus :