elektronika dasar 2
TRANSCRIPT
ELEKTRONIKA DASAR 2
Elektronika Dasar 2
Modul 374
ELEKTRONIKA DASAR 2
OSILATOR1. Pengantar Osilator adalah piranti elektronik yang menghasilkan keluaran berupa isyarat tegangan. Bentuk isyarat tegangan terhadap waktu ada bermacammacam, 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.
75
ELEKTRONIKA DASAR 2
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.
76
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 V1 Va R1 V0
R2 Vf = v V0
Kita lihat bahwa sebagian dari tegangan syarat keluaran, yaitu isyarat sebesar
77
ELEKTRONIKA DASAR 2
Dengan Dikembalikan kemasukkan. Besaran Apabila isyarat lebih lemah dari disebut factor umpan balik.
, umpan balik disebut negative, yaitu :
Apabila isyarat positif.
lebih kuat
, yaitu
umpan balik disebut
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 terbuka, yaitu dan adalah melalui , atau penguat lingkar
Sedang perbandingan
dan
disebut penguata lingkaran tertutup yaitu
Untuk umpan balik positif
Sedang Maka ( Atau , Sehingga )
Jika
, maka
78
ELEKTRONIKA DASAR 2
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
R1 C1 A R2
RD1
RD2
Q1
CC1 RG B RS2
CC2 Q2
V0
C2
RS1 CS1
CS2
Tampak bahwa
dan
membentuk rangkaian umpan balik positif dan . Frekuensi dapat
yang reaktif, sehingga faktor umpan balik bergantung pada frekuensi. Pada osilator jembatan RC digunakan diubah dengan mengubah frekuensi sudut dan . Dapat ditunjukkan bahwa pada nilai
, maka faktor umpan balik, yaitu
Bila
dan
dapat ditunjukkan bahwa faktor umpan balik ( ( ) ) bila
79
ELEKTRONIKA DASAR 2
Bila penguat lingkar terbuka 3, maka ( )( )
dibuat agar mempunyai nilai sama dengan . Oleh karena umpan balik bersifat positif, dapat diatur dengan mengubah
rangkaian elektronik ini akan berosilasi pada satu nilai frekuensi, yaitu . Penguat lingkar terbuka potensiometer 4.1.1.4 , sehingga kondisi osilasi terpenuhi.
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
R C R1
R C R1
C
R R2
C
R R2
V0
(a)
(b)
(a) Jembatan Wien (b) Osilator jembatan Wien Pada Gambar 3b op-amp beserta ( ) . Pada frekuensi dan membuat penguat tak membalik , faktor umpan balik positif oleh
dilihat dari masukan tak membalik (+). Penguatan untuk penguat ini adalah pembagi tegangan RC adalah hubungan sehingga . Agar terjadi osilasi haruslah dipenuhi 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
80
ELEKTRONIKA DASAR 2
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.
0,01 MF 47K
VS C1 R1 R3 390 2 3
C2
10 MF 5 50 MF C3 V0
LM 386 4
R2
4K 1
C1 0,01 MF L1 LAMPU 3V, 15 MA
Lampu
, adalah lampu dengan hambatan kira-kira )
bila dialiri arus 15 . Bila akan bertambah besar
mA, sehingga (
bila arus 15 mA mengalir pada lampu
isyarat keluaran membesar maka arus pada lampu
dan hambatannya akan membesar pula. Akibatnya penguatan kondisi osilasi.
akan turun, sehingga tetap akan sama dengan 3, menjaga terpenuhinya
4.1.1.5
Osilator T-kembar
81
ELEKTRONIKA DASAR 2
T-kembar adalah suatu rangkaian RC seperti ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5
R1=R
R2=R C2=C V0 / Vi V0 0 = 1 / RC (a) (b)
Vi
C3=2C
R3= R/3
(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 . Bila dan secara tepat, maka akan terjadi isyarat
isyarat keluaran karena
tak tepat sama dengan
keluaran yang kecil, yaitu keluaran dan masukan.
. Bila keadaan setimbang ini terjadi oleh ada beda fasa sebesar 1800 antara
, maka frekuensi
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
82
ELEKTRONIKA DASAR 2
+ 9V 3+ 2 741 R1=R Iok C1 15 K 0,01 F C3 C4 - 5V R2=R 15 k C2 = 0,01 F R3 = 6 k R4 = 1 k C1=C2=C3= 0,01 F
Iok
Kita lihat bahwa rangkaian T-kembar menghubungkan keluaran dengan masukan membalik. Akan tetapi pada sebesar 180 , bila ( cukup kecil, sehingga0
ada tambahan beda fasa umpan balik
)
sehingga pada frekuensi
bersifar positif. Dengan menguabah
dapat diatur agar faktor umpan balik , yaitu kondisi osilasi. Untuk rangkaian diatur aga terjadi osilasi
pada Gambar 6osilasi terjadi pada frekuensi 1 khz.
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.
83
ELEKTRONIKA DASAR 2
D1 3 Iok 2 -9V B1 10k 0,01 F 6 C3=0,02 F R3 C2=0,9 F R4 1k R3 +9 6 9 b R1=10 k V0 R5=1k
Dioda ratus
akan berkonduksi bila beda tegangan pada dioda melebihi beberapa 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 dan dan
1) Pada osilator jembatan RC (Gambar 2) andaikan a. Tentukan penguatan yang haru diberikan oleh penguat b. Tentukan frekuensi osilstor c. Tentukan tegangan DC pada titik B d. Bagaimana fungsi potensiometer e. Bagaimana peranan dan
untuk menghasilkan osilasi
untuk menghasilkan osilasi.
2) Pada osilasi jembatan RC
84
ELEKTRONIKA DASAR 2
(Gambar 8)
R1 C1
10 k 1 F
K3 + -
C2 = 1 F R4 = 1 k
a. Tentukan nilai c. Untuk
agar terjadi isolasi
b. Tentukan frekuensi osilasi sering digunakan lampu pijar Beri penjelasan 3) Perhatikan rangkaian osilator di bawah frekuensi osilasi adalah 1 KHz.
+ -
Vo R3 IK R4
R1 R2 C1 R5 C3 C2
R6
a. Tentukan R3 , R4 , R5 , R6 , C3 dan C6 85
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 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 = gm1 RD1 gm2 RD2 dengan adalah pembagian tegangan oleh RG
2) (a) Jembatan Wien akan resitif untuk frekuensi
86
ELEKTRONIKA DASAR 2
(
)
(
)
Perubahan oleh R3 dan R4 agar terjadi osilasi adalah
Atau R3 = 3/2 R4 = 1,5 K b) Frekuensi osilasi ( )( ) ( )( )( )( )
c) Untuk R4 digunakan lampu pijar sebagai pengatur kekuatan. Apabila isyarat arus. keluaran besar maka hambatan R4 akan naik karena dialiri
3) a)karena T-kembar maka :
R3 = R 4 = R R5 + R6 < 2R.
b) jadi R5 + R6 < 2R = 300 pasang R5 = 220 R6 = Potensiometer 100 Dan atur agar R5 + R6 < 300
4.1.3 Rangkuman
87
ELEKTRONIKA DASAR 2
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. b. c. d. umpan balik harus melemahkan isyarat masukan umpan balik harus memperkuat masukan faktor umpan balik positif harus sama dengan penguatan lingkar terbuka 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
R3
C1
IK + -
C2
R2
R4 Vo
88
ELEKTRONIKA DASAR 2
2. Bentuk Gelombang Keluaran Adalah Sinusioda Sebab Osilasi Hanya terjadi pada satu nilai frekuensi 3. Andaikan R1 = 2k , C1 = 2 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 = 1k b. R3 = 25k c. R3 = 10k d. R3 = 20k R4= 5k R4= 5k R4= 5k R4= 5k , R2 = 1 k , C2= 1 , maka frekuensi
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
+ -
Vo
R3
IK
R4
R1
R2 C1 R5 C3
C2
R6
Gambar 11
89
ELEKTRONIKA DASAR 2
6. Frekuensi osilasi adalah : a. 100 Hz b. 10 KHz c. 15 KHz d. 1,5 KHz 7. Nilai R5 + R6 adalah a. 600 b. 400 c. 1000 d. 300 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% 80% 70% s/d s/d s/d 100% 89% 79% = baik sekali = baik = cukup = kurang mencapai tingkat penguasaan 80% ke atas anda
69% Kalau anda
dapatnmelanjutkan dengan kegiatan belajar selanjutnya. Bagus ! Tetapi kalau nilai anda dibawah 80% anda harus mengulangi kegiatan belajar 2.
90
ELEKTRONIKA DASAR 2
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.
91
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 (a) Bentukdasarosilator LC
gambar b
(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 . Oleh
rangkaian resonansi LC paralel, pada keadaan resonansi. Agar umpan balik jadi positif, kita harus usahakan agar penguatan lingkar 3, maka: .(4) karena umpan balik sudah kita nyatakan negatif, sehinggadihasilkanpersaman
92
ELEKTRONIKA DASAR 2
Haruslah bersudut fasa 0o dan positif. Disamping itu:
atau atau (5)
Keduasyaratdiatas (persaman 4 danpersamaan 5) hany dapat dipenuhi bila X= semua nya adalah reaktansi murni, atau Z= . Persamaan (4) menjadi: . (6) Yang harus bertanda positif, dan persaman (5) menjadi : =0..(7) Persamaan (6) berarti reaktansi nya kapasitansi dan keduanya induktansi. Persamaan (7) menyatakan bahwa ( Yang berarti tanda reaktansi bila dan dan induktansi, maka ) dan . Jadi haruslah bertanda sama yaitu kedua Bila X berupa kapasitansi, maka X=-1/ , sedangakan bila X berupa induktansi,
harus berlawanan tanda dengan
adalah kapasitansi,
haruslah induktansi, sebalik nya bila
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.
93
ELEKTRONIKA DASAR 2
+VCC R1 L1 L2 C2 R2 RE CE
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
94
ELEKTRONIKA DASAR 2
+VCC R1 L1 L2 C2 R2 RE CE
Gambar a
+VCC=9V
VR
BC 107
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.
95
ELEKTRONIKA DASAR 2
Gambar 4.Osilator yang mengekuarkan bunyi sepert ianak ayam.
VCC=9V L2 VR
L1
C1
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.
96
ELEKTRONIKA DASAR 2
+VCCR3 R1 C1 C2
R2
L
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
180 +12V
C6
C1 C2 C3C7
RFC
Agar stabil, untuk hingga
hingga
harus digunakan kapisitor polystyrene. Untuk . Bila digunakan suatu
dapat digunakan JFET dengan transkonduktansi gm yang tinggi. Kapasitor dipasang paralel untuk membagi arus
kapasitor akan terjadi pemanasan waktu. Kapasitor dan
yang akan mengubah frekuensi terhadap =60 untuk f=1,9 MHz = =
mempunyai nilai
97
ELEKTRONIKA DASAR 2
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,9 V RFC 2,5 MH 100 p
C1
C2
100 p
C =200 p Q1
R
120 K
VR C 10K
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
98
ELEKTRONIKA DASAR 2
frekuensi resonansi rangkaian LC yang kita uji, yaitu dari harga L, C 1 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
VCC
VCC
R1
L
R1
LT
C1
C1T T
C2
V0 C3 R2 RE C2 C3 R2
T
V0 RE
(a)
(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, C 1 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 terbuka harus dibuat agar memenuhi =1. dan penguatan lingkar kondisi osilasi yaitu
menghasilkan umpan balik positif dan 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 Piezoelektrik. ini bersifat
99
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 C h 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 K 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.
100
ELEKTRONIKA DASAR 2
Gambar 10. Reaksi Kristal
Y W 0 WP W
Tampak bahwa Kristal bersifat induktif (x > 0) untuk daerah frekuensi yang sempit, antara
S dan P.
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
RFC 100 X tnl C Cds
100K
C
gs
C
ts
gs
(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 Kristal, lebih dekat dari frekuensi
S
dan
P
dari
P .101
ELEKTRONIKA DASAR 2
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.
OT 247 0,01 L1 50K 30P X-tnl 8 : 2 RFC 27 125 MHz 5K6 1K5 0,01 30P 30P L2 AUDIO
12 V
0,01
OSILATOR PIERCE
MODULATOR L : COCKER 2 mm KAWAT 0,32 mm
Gambar 13 di bawah menunjukkan osilator calpitts dengan Kristal. Gambar 13.VCC 100 RC V
0,1
R1 C1
V0
ZN 2222 10K 100 MF 100 OUT R2 CE RE C2
(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
102
ELEKTRONIKA DASAR 2
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.VDD RFC
C3
C1
V0
RG RS
CS
C2
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
CC2 CC1 C CE RE L1 V0
R1
L2
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?
103
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 = 2f = 6.28 x 106
(
)
(
)( )
(
)
( (
) ) ( )
L = 5 He. 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 MHz3) a. Agar fungsi nada menjadi tinggi perkecil nilai C. c. Fungsi R5 untuk membuat frekuensi pemulangan bunyi semakin sering.
104
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 , XC3 = XC5 = XC6 = 5 XL (RFC) = 10 k R1 agar VCE = 0,5 VCC XTAL y1 : f = 5 MHz
105
ELEKTRONIKA DASAR 2
1) Nilai induktansi RFC adalah a. 2020 H b. 317 H c. 202 H d. 31,7 H 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 k b. 5 k c. 220 k d. 12 k 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
106
ELEKTRONIKA DASAR 2
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
107
ELEKTRONIKA DASAR 2
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.
108
ELEKTRONIKA DASAR 2
4.3
Kegiatan Belajar 3 OSILATOR RELAKSASI
4.3.1
Uraian dan Contoh Pendahuluan
4.3.1.1
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.N+ =200V
R
Ne
C
(a)(a) Osilator relaksasi lampu neon (b) Isyarat keluaran
(b)
109
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 2B2B2
B2RG1
E
EE n P
r R2
(a)
B1
(b)
B1
(c)
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.
110
ELEKTRONIKA DASAR 2
B2 B2 R E RV B1 E Rb2 UJT D Rb2 B1 (a) (b)Gambar 3 (a) Rangkaian untuk menguji UJT (b) Rangkaian ekuivalen Bila diode D ada dalam keadaan panjar mundur maka arus I E 0 dan hambatan Rb1
Ie
mempunyai nilai maksimum. Hambatan Rb1
b1
menyatakan nilai maksimumbb.
ini. Hambatan R
+ R
b2
dan dinyatakan sebagai R
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 Bila
dapat di ubah.
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.
111
ELEKTRONIKA DASAR 2
Sedemikian rupa sehingga dengan kenaikan arus emitor V E akan turun. Daerah nilai IE ini di mana tegangan VE turun bila arus IE
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
Daerah V cut-off EB VP IV 0
Daerah hambatan negatif
Daerah saturasi UEB(sat)
IE
IP
VV (1-10mA) P(=2 mA
(a)
50 mA IE
0 (b) VEB1
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 R b, untuk daerah saturasi adalah sekitar 50 ohm. Rangkaian untuk osilator relaksasi menggunakan UJT ditunjukkan pada gambar 5. Gambar 5. Osilator relaksasi dengan UJT
VBB RT B2 E B1 RB2
OT
RB1
112
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 pulsapulsa 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.
HV 2 k7 Q,2N2 90 710,0 V 1K
1C x 2 MA 10 k C1 6,0 f F
G
B2 Q2 : 2 N167 1B B1 20 Sawtooth 200 HZ
UJT banyak digunakan untuk mengatur SCR dan Triac, yaitu komponen semikonduktor yang berfungsi seperti relay, dengan menggunakan pulsapulsa 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 gambar 8. dari rkonduksi. Rangkaian pada basis 1, maka PUT akan berkonduksi. Rangkaian yang digunakan untuk menguji PUT adalah seperti
113
ELEKTRONIKA DASAR 2
Gambar 7
A
p n p nK E
p n p n n pK E
(a) Struktur PUT (b) Rangkaian ekuivalen GAMBAR 8
(c) Bentuk lain gambar (a) (d) Symbol PUT
VS
VAK VP
Daerah hambatan negatif
Daerah hambatan negatif
RA
A B
RG1 VG RG2 R RR
VF VV0
(a) Rangkaian untuk menguji PUT (b) Karakteristik PUT
IP
IV
IA IP
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.
114
ELEKTRONIKA DASAR 2
Rangkaian suatu osilator relaksasi dengan menggunakan PUT adalah seperti pada gambar 9. Gambar 9. Osilaso relaksasi dengan PUT
V22 + 12V Rt A G Ct R3 K 24K 15K R2
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 V A > 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 V G 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.
115
ELEKTRONIKA DASAR 2
Gambar 10. Osilator relaksasi dengan pasangan transisitor Q1 DAN Q2 bekerja sebagai PUT
Vcc R1 1K Q1 10n D 1K Q2 R4 R3 VD2
27K
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 + 5K R2
4n7 C1
-15V
5K
R3
Tampak bahwa R2 beserta R3 (picu Schmitt) membuat op-amp bekerja sebagai komparator oleh karena umpan balik yang diberikan oleh R 2 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
116
ELEKTRONIKA DASAR 2
berubah keadaan lagi, yaitu menjadi positif. Kapasitor C 1 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 = 6k. Intrinsic stand-off ratio = 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
117
ELEKTRONIKA DASAR 2
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
+RoV 12V 500 k R1
G K Ct R322
R2
Gambar 14 Kunci Jawaban Latihan 3 1) Konduksi dari emitor ke basis tejadi jika VE > Vb1 + 0,6 V. Sedang VB1 = VBB = 0,6 x 10 V = 6 V VE = 6 V + 0,6 V = 6,6 V. 2) a. frekuensi f =
1 Rt C t
=
1 Hz 20 x10 0,2 x10 64
= b.
100 = 25 Hz 4
Bentuk isyarat pada emitor
c.
Sebelum terjadi konduksi arus dari emitor ke B 1, tegangan VB1 VBB
12 V oleh karena RBB = 6000 >> (R1 + R2). Konduksi
emitor ke basis B1 terjadi jika VE > VB1 + 0,6 V = 12,6 V.
118
ELEKTRONIKA DASAR 2
3)
a.
f=
1 Rt C t
Atau Ct =
1 Rt f
=
1 500 x10 3 2000
= 2 x 10-9 = 2 nF b. c. ` d. VG =
R1 24 K VSS = x 12 = 8 V R1 R2 36 K
VP = VG + 0,6 V = 8,6 V 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 k
VBB 12V 2,2 K? B2 E
B1
K Speaker 10?
Gambar 15
119
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 b. 2 c. 0 mV mV mV
d. 20 mV 4) Bentuk isyarat pada E a. c.
d. b.
120
ELEKTRONIKA DASAR 2
untuk soal nomor 5 hingga nomor 7 gunakan Gambar 16.
Gambar 16 5) Tentukan periode isyarat di B a. 50 KHz b. 8 c. 5 KHz KHz
d. 0,8 KHz 6) Bentuk isyarat pada titik B a. c.
b.
d
t
121
ELEKTRONIKA DASAR 2
7)
Bentuk isyarat pada titik A a.
b.
c.
d.
122
ELEKTRONIKA DASAR 2
Untuk soal-soal nomor 8 hingga nomor 10 gunakan gambar 17.
200-
+ 15 V-
A+
5 k- 15 V
R1
0,5 F
R2
Gambar 17. 8) Bentuk isyarat pada B
a.
v
b.
v
0
t
0
t
c.v
d.
v
0
t
0
t
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
123
ELEKTRONIKA DASAR 2
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% 70% - 79% = baik = 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
124
ELEKTRONIKA DASAR 2
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
125
ELEKTRONIKA DASAR 2
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 1981. Belove, Electronic Circuits, Discrete and Integrated, Mc Graw-Hill, ) ( ) ) ( ( ) )( ) ( )( )
126