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