BAB IPENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Berbagai jenis informasi seperti suara,data,dan gambar dapat diterima dan dikirim oleh tranceiver dimana tranceiver tersebut berasal dari kata transmitter dan receiver. Dapat kita ketahui bahwa suara yang kita hasilkan mempunyai frekuensi 300-3400 hz. Frekuensi yang masuk tidak cukup digunakan untuk radiasi maka harus ditumpangkan ke gelombang yang mampu di radiasikan yaitu frekuensi radio (RF) yang terletak pada osilator . Osilator merupakan unit dalam transceiver yang menghasilkan frekuensi tinggi stabil berbeda dengan penguat AF(audio frekunsi) yang hanya menguatkan saja dan dapat terjadi underdamp frekuensi yang tidak stabil ..

Osilator juga terdiri dari 2 jenis harmonisa dan relaksasi dimana cara kerja jenis harmonisa adalah umpan balik yaitu mengembalikan sebagian ouput ke input agar terjadi kestabilan frekuensi. Jenis harmonisa juga memiliki macam rangkaian yaitu colpits,hartlay,clapp,amstrong

Di dalam osilator terdapat rangkaian yang terdiri dari inductor dan kapasitor dimana rangkaian tersebut menghasilkan frekuensi resonansi. Frekuensi resonansi sendiri terjadi ketika nilai XL=XC dengan bekerjanya pada rangkaian pemancar

B. Rumusan Masalah :

1. Bagaimana menentukan frekuensi resonansi ?

2. Bagaimana cara kerja osilator colpitts ?

G

H

BAB IIDASAR TEORI

Osilator adalah suatu device yang dapat menghasilkan keluaran gelombang sinusoida. Osilator merupakan suatu rangkaian loop tertutup yang sinyal inputnya didapat dari rangkaian itu sendiri dengan memanfaatkan umpan balik positif.

Seperti yang telah dituliskan di atas bahwa oscilator itu dapat menghasilkan keluaran gelombang sinusoidal yang inputnya merupakan suatu sinyal yang kecil kemudian diperkuat oleh komponen aktif sehingga sinyal ini merupakan sinyal keluaran yang nati digunakan, sebagian dari sinyal ini kemudia diumapan balikkan ke input sehingga sinya akan terus kontinu dan dapat menghasilkan keluara gelombang sinusoidal yang dikehendaki. Salah satu syarat yng harus dipenuhi agar oscilator dapat bergetar sendiri adalah fasa yang tepat antara sinyal keluara dengan sinyal yang dumpan balikkan, juga penguatan yang tepat untuk diumpan balikkan. Satu yang danggap penting bahwa oscilator tidak menciptakan energi kaena alasan demikian itu, tetapi oscilator dapat bekerja karena adanya sumber tegangan, dan sumber tegangan inilah yang digunakan untuk menghasilkan sinyal dengan menguahnya dari catu searah (DC) menjadi keluaran sinusoidal (AC).

Osilator umpan balik positif

Umpan balik positif merupakan dasar dari rangkaian-rangkaian osilator yang telah umum digunakan. Pada keadaan-keadaan tertentu umpan balik positif dapat diciptakan dan osilasi akan timbul di dalam rangkaiannya.

Barkhausen telah menyatakan keadaan-keadaan yang perlu bagi sebuah rangkaian umpan balik untuk berosilasi. Dinyatakan dengan sederhana, kriteria Barkhausen menyatakan bahwa ,bila sebuah rangkaian umpan balik diharapkan untuk memelihara osilasi maka (1) perolehan bersih di sekeliling rantai umpan balik harus ≥ 1, dan (2) merupakan kelipatan bilangan utuh positif dari 2π rad atau 3600 . bagan dibawah merupakan osilator sebagai umpan balik positif.

G = perolehan kompleks bagian yang mengarah majuH= perolehan kompleks bagian umpan balik

Salah satu jenis oscilator adalah oscilator colpits. Osilator Colpits termasuk jenis osilator LC. Osilator colpits tersusun dari dua buah kapasitor yang disusun seri dan sebuah induktor tunggal. Kelebihan osilator colpits adalah mudahnya mengatur nilai frekuensi yaitu dengan menempatkan sebuah induktor variabel pada komponen induktornya seperti halnya penggunaan

kapasitor variabel pada osilator hartley. Amplitudo output osilator juga relatif tetap pada range frekuensi kerja penguat osilator.(Dennis roddy kamal john coolen, komunikasi elektronika)

Rangkaian oscilator Colpitts secara umum menggunakan komponen aktif transistor bipolar (atau dapat juga FET), karena Op-Amp tidak dapat digunakan untuk frekuensi 500 MHz yang diluar jangkauan Op-Amp. Dengan menggunakan rangkaian penguat dan jaringan LC, kita dapat mengumpan balikkan suatu sinyal dengan amplitudo dan fasa yang tepat agar dapat mempertahankan osilasi. Frekuensi resonansi dari rangkaian oscilator Colpitts ini dapat dituliskan sebagai fungsi dari L dan Colpitts sebagai berikut:

GambarRangkaian :

Tegangan panjar untuk basis diberikan oleh R1 dan R2 sedangkan untuk emiitor diberikan oleh R4. Kolektor diberi panjar mundur dengan menghubungkan ke bagian positif dari VCC melalui R3. Resistor ini juga berfungsi sebagai beban kolektor. Transistor dihubungkan dengan konfigurasi emitor-bersama..

Ketika daya DC diberikan pada rangkaian, arus mengalir dari bagian negatif VCC melalui R4 , Q1 dan R3 . Arus IC yang mengalir melalui R3 menyebabkan penurunan tegangan VcC

dengan harga positif. Tegangan yang berubah ke arah negatif ini dikenakan ke bagian atas C1 melalui C3 . Bagian bawah C2 bermuatan positif dan tertambahkan ke tegangan basis dan menaikkan harga IB . Transistor Q1 akan semakin berkonduksi sampai pada titik jenuh.

Saat Q1 sampai pada titik jenuh maka tidak ada lagi kenaikan IC dan perubahan VCC juga akan terhenti. Tidak terdapat balikan ke bagian atas C2. C1 dan C2 akan dilucuti lewat L1 dan selanjutnya medan magnet di sekitarnya akan menghilang. Arus pengosongan tetap berlangsung untuk sesaat. Keping C2 bagian bawah menjadi bermuatan negatif dan keping

C1 bagian atas bermuatan positif. Ini akan mengurangi tegangan maju Q1 dan IC akan menurun. Harga VCC akan mulai naik. Kenaikan ini akan diupankan kembali ke bagian atas keping C 1

melalui C3. C1 akan bermuatan lebih positif dan bagian bawah C2 menjadi lebih negatif. Proses ini terus berlanjut sampai Q1 sampai pada titik cutoff.

Saat Q1 sampai pada titik cutoff, tidak ada arus IC . Tidak ada tegangan balikan ke C1 . Gabungan muatan yang terkumpul pada C1 dan C2 dilucuti melalui L1. Arus pelucutan mengalir dari bagian bawah C2 ke bagian atas C1 . Muatan negatif pada C2 secepatnya akan habis dan medan magnet di sekitar L1 akan menghilang. Arus yang mengalir masih terus berlanjut. Keping C2 bagian bawah menjadi bermuatan positif dan keping C1 bagian atas bermuatan negatif. Tegangan positif pada C2 menarik Q1 dari daerah daerah cutoff .

Selanjutnya IC akan mulai mengalir lagi dan proses dimulai lagi dari titik ini. Energi balikan ditambahkan ke rangkaian tangki sesaat pada setiap adanya perubahan. Besarnya balikan pada rangkaian osilator Colpitts ditentukan oleh “nisbah kapasitansi” C 1 dan C2 . Harga C1 pada rangkaian ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan C2 atau XC1 | XC2. Tegangan pada C1 lebih besar dibandingkan pada C2 . Dengan membuat C2 lebih kecil akan diperoleh tegangan balikan yang lebih besar. Namun dengan menaikkan balikan terlalu tinggi akan mengakibatkan terjadinya distorsi. Biasanya sekitar 10-50% tegangan kolektor dikembalikan ke rangkaian tangki sebagai balikan.

Cara Kerja Osilator Colpitts

Pada umpan balik yang ringan (harga B kecil), harga A hanya sedikit lebih besar dari 1/B, operasi transistor lebih mirip dengan operasi kelas A, jika mula-mula menghidupkan daya maka osilasi mulai membesar dan sinyal akan semakin besar pada garis beban AC. Dengan ayunan sinyal yang semakin besar ini, operasi transistor akan bergeser ke penguat sinyal besar, jika demikian, bati tegangan akan sedikit menurun. Dengan demikian umpan balik menjadi ringan dan AB dapat turun menjadi satu tanpa pemotongan sinyal yang berlebihan.

Pada umpan balik yang berat (Harga B besar), sinyal umpan balik yang besar menggerakkan basis ke arah jenuh dan putus. Proses ini akan mengisi kapasitor C3, yang mengakibatkan pemotongan DC negatif pada basis dan mengubah operasi transistor dari kelas A ke kelas C. Pemotongan negatif ini otomasti menurunkan AB menjadi 1, bila umpan balik terlalu berat kita dapat kehilangan sebagian daya akibat kehilangan daya-daya liar.

BAB IIIPEMBAHASAN

A. Perencanaan

Transistor yang digunakan adalah transistor tipe 2N3393 dengan data spesifikasi sebagi berikut :

Selanjutnya untuk memilih gulungan bagi rangkaian LC (L1) perlu diperhatikan faktor Q kumparan, dimana Q ditentukan dengan :

Q= XlRs

atauQ= RpXl

Q akan mempengaruhi lebar pita rangkaian : Bw¿ FrQ

Pada sebuah osilator dengan Q sebesar 20 dan diberi beban 900 ohm, dimana Q dihubungkan paralel dengan Q, maka untuk menghitung reaktansinya adalah :

Q= Rpx

x= RpQ

=90020

=45ohm

Untuk mencari induktansi dari gulungan yang mempunyai reaktansi 45 ohm pada 10000 Hz, dapat ditentukan dengan : XL = 2 π f L

L= XL2π . f

= 452 .3,14 ,10000

¿ 4562832

¿0,0007162henry ¿0,72mH ¿720 μH Dan jika dibulatkan menjadi 750 µH, reaktansi yang sebenarnya pada 10000 Hz harus sama dengan : XL = 2 π fL

= 2 x 3,14 x 10000 x 0,00075 = 47 ohm

Sehingga Q menjadi :

Q = RpX

=90047

=19,1

Pada kondisi resonansi, diketahui XL = XC = 45 ohm, maka untuk mencari reaktansi kapasitif:

C= 12π . f . Xc

= 12 .3,14 .10000 .45

¿ 12827433

¿0,35 μF

Nilai ini adalah nilai kapasitansi C total dalam rangkain LC yaitu kombinasi seri dari C1 dan C2 ( C3 diabaikan sementara ) dan dianggap bahwa nilai kedua kapasitor sama.Saat nilai C3 sebagai kapasitor penala diperhitungkan misalnya dengan nilai 365 pF dengan pengaturan kapasitansi minimum (Cs) 5 pF, maka kapasitas total menjadi :

Ctotal=C3+Cs=35 pF+5 pF¿0,35 μF+0,000005μF

¿0,350005 μF

Frekuensi Resonansi = fr=1

2π √L .C¿ 1

2.3,14√0,00075 .0,000000350005

¿ 1

2.3,14√0,00000000026250375

¿ 16,28 .0,0000162

¿ 10,001018

¿9823Hz

Saat C3 diatur pada kondisi kapasitansi maksimum yaitu pada 365 pF, maka : C total = C3 + Cs

= 0,35 µF + 365 pF = 0,35 µF + 0,000365 µF = 0,350365 µF = 0,000000350365 F

Frekuensi keluaran dengan nilai-nilai komponen yang tercantum pada percobaan ini dapat mempunyai jangkauan dari 9772,5 Hz sampai 9823 Hz dengan lebar jangkauan frekuensi :BW = 9823 – 9772,5

= 50,5 Hz

Cara kerja osilator colpits dapat dikerjakan dengan menduplikasi rangkaian colpits yang sudah ada seperti

Dengan hasil gelombang :

Analisa Rangkaian simulasi diatas angka yang kami masukkan tidak sama dengan perhitungan

karena nilai yang ada pada perhitungan terlalu kecil sehingga gelombang yang dihasilkan tidak sesuai dengan yang diinginkan

Rangkaian colpits diatas masih menggunakan bias pembagi tegangan sama dengan saat kami merangkai penguat kelas A bedanya adalah ada komponen RFC (Radio Frekuensi Chokes) yang menambah fungsi RC pada rangkaian ini karena komponen RFC dapat dilalui frekuensi dan dapat pula berfungsi sebagai filter

Kesimpulan

Osilator adalah sebuah rangkaian yang sangat penting dalam sistem komunikasi radio. Sebab gelombang elektromagnetik hanya bisa terpancar bila ada arus listrik yang berubah, Jadi fungsi utama osilator adalah sebagai pembangkit gelombang pembawa

Osilator terdiri dari jenis osilator harmonisa dan relaksasi dimana jenis harmonisa dimana cara kerja jenis harmonisa adalah umpan balik yaitu mengembalikan sebagian ouput ke input agar terjadi kestabilan frekuensi.macam dari jenis harmonisa adalah Osilator Armstrong,Osilator Clapp,Osilator Colpitt,Osilator Hartley,Osilator Pierce/kristal, Osilator geseran-fasa,Osilator saluran-tunda,Osilator jembatan Wien,Osilator T,Osilator Vackar

Osilator colpits adalah rangkaian osilator yang terdiri dari 2 kapasitor dan inductor yang sebagai pembagi tegangan keluaran dan masukan penguat

Rangkaian colpits sering menggunakan penguat kelas A di cara kerjanya

LAMPIRAN

BAB I Pendahuluan

Atok Hardiyanto /1241160073

BAB II Dasar Teori

Firdha Nur Ekasari/1241160039

BAB III Pembahasan

Yanna Maharastri /1241160022

ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI

OSILATOR COLPITS

NAMA KELOMPOK

ATOK HARDIYANTO (06)

FIRDHA NUR EKASARI (11)

YANA MAHARASTRI (24)

POLITEKNK NEGERI MALANG