BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemampuan teknologi saat ini sangatlah begitu cepat serta selalu menghasilkan kecanggihan

dalam penggunaanya yang dapat membantu manusia dengan kemudahan serta simplenya alat itu

sehingga mudah digunakan oleh manusia. Segala kemajuan itu tidak terlepas dari kemajuan dunia

teknologi terkhusus teknologi telekomunikasi. Tentunya segala kemajuan yang ada juga tidak

dapat terlaksana tanpa kemajuan dari komponen – komponen penyusun teknologi itu.

PLL atau phase locked loop adalah salah satu komponen elektronika dalam bidang

telekomunikasi yang sangat banyak digunakan. Kemajuan PLL ini juga mengalami kemajuan

yang sangat luar biasa dalam fungsinya sebagai penstabil dan pengunci phase dalam segala proses

telekomunikasi. Tentu sebagai mahasiswa telekomunikasi sangat penting dalam mempelajari dan

memahami konsep serta prinsip kerja dari PLL itu sendiri. Oleh sebab itu, di dalam makalah ini

akan dibahas mengenai konsep dasar dan prinsip kerja phase locked loop atau PLL.

1.2 Tujuan

1. Memahami pengertian PLL dan bagian – bagiannya

2. Mengetahui prinsip kerja dari PLL

3. Mengatahui aplikasi PLL

Phase Loocked Loop 1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Konsep Dasar PLL

PLL adalah suatu system umpan balik dimana sinyal umpan balik digunakan untuk mengunci

frekuensi dan phas output pada suatu frekuensi dan phase sinyal input. Bentuk sinyal input bias

berupa sinyal sinus atau digital. PLL digunakan untuk filter, sintesa frekuensi, control kecepatan

motor dan beberapa aplikasi lainnya.

2.2 Prinsip Kerja PLL

Pada prinsipnya PLL adalah suatu feedback control system yang rangkaiannya terdiri atas

bagian – bagian pokok sebagai berikut:

1. Oscilator Referenasi

2. Phase detector (PD)

3. Low Pass Filter (LPF)

4. Voltage Controlled Oscillator (VCO)

5. Driven (Pembagi)

Dalam feedback controlsistem (system control umpan balik),komponen-komponen Phase

Detector; Low Pass Filter dan Voltage Control Oscilator diatas dirangkaikan dalam suatu

forward path(umpan maju), sedangkan komponen VoltageControl Oscilator; Divider dan

Phase Detecktor dirangkaikan dalam suatu hubungan feedback path umpan balik). Jadi Phase

Locked Loop merupakan suatu loop umpan balik dengan Phase Detector (pencampur yang

digunakan dengan cara yang khusus)yang dirangkaikan dengan sebuah Low Pass

Filter ,sebuah Voltage Control Oscilator serta sebuah Divider. Dalam memberikan kembali

sinya lkeluaran(feedbackloop) dan membandingkannya dengan sinyal Input,rangkaian Phase

Locked Loop akanm emberikan kembali frekuensi yang datang. Hal ini memungkinkan

Voltage Control Oscilator mengunci Frekuensi yang baru masuk.

Frekuensi yang dating atau masuk berasal dari oscillator (sebagai frekuensi acuan) yang

merupakan satu input bagi Phasa Detector, sedangkan frekuensi yang keluar dari Voltage

Control Oscilator diumpan kembali, setelah melalui Divider juga menjadi frekuensi input lain

bagi Phase Detector. Seperti ditunjukkan pada blok gambar berikut ini:

Phase Loocked Loop 2

Gambar2.1 Blok PLL Dengan Oscilator

Mula-mula frekuensi f(a) dekat dengan frekuensi input f(i) (dari oscillator) oleh karena output

Phase Detector adalah sebuah nada denyut (sinyal frekuensi rendah), hal ini menyebab

kanfrekuensi Voltage Control Oscilator berubah menjadi sama dengan frekuensi f(a)xN

Output Phase Detector merupakan tegangan DC yang sebanding dengan beda fase antara

frekuensi f(i ) dengan frekuensi f(a). Tegangan DC megendalikan frekuensi Voltage Control

Oscilator fungsi menjaga agar tetap terkunci terhadap frekuensi masukan.

Dari gambar 2.1 tersebut di peroleh persamaan sebagai berikut:

……………………………….(2.1)

JikaVoltage Control Oscilator mengalami pergeseran frekuensi maka Phase Detektor

menghasilkan perubahan tegangan DC selanjutnya menghasilkan frekuensi Voltage Control

Oscilator dan mengunci pada frekuensi acuan kembali.

2.3 Bagian-Bagian PLL

Rangkaian Phase Locked Loop memiliki bagian-bagian yaitu Oscillator Referensi, Phase

Detector, Low Pass Filter, Voltage Control Oscillator dan Divider, masing-masing memiliki

fungsi tersendiri, Antara lain sebagai berikut:

2.3.1 Oscilator Referensi

Oscilator referensi ini menghasilkan frekuensi input bagian PLL. Untuk menjaga agar system

Phase Loop tetap akurat, maka oscillator referensi harus tetap dalam keadaan stabil. Untuk itu dapat

digunakan rangkaian yang dikontrol sebuah kristal. Frekuensi oscillator referensi ini besarnya harus

dibuat sama dengan besar frekuensi umpanbalik f(a) bila dalam keadaan lock, sehingga bila kedua

Phase Loocked Loop 3

sinyal tersebut menjadi input Phase Detektor maka Phase Detektor dapat membandingkan Phase

kedua dari sinyal tersebut. Dari rangkaian Oscilator yang mengguankan sebuah kristal, yang

mempunyai frekuensi outputnya sebesar 5kHz. Maka Capasitor Variabel fungsinya untuk menjaga

keseimbangan agar output rangkaian sama dengan frekuensi kristal.

2.3.2 Phase Detector

Semua Phase Locked Loop menggunakan rangkain Phase Detector atau rangkaian Phase

Comparator. Phase Detector tersebut mengahsilkan tegangan DC rata-rata. Tegangan outputnya

sebanding terhadap perbedaan Phasa anatara sinyal input Phase Locked Loop (sinyal referensi)

dengan sinyal output Voltage Control Oscilator (sinyal feedback).

Pada bagian Phase Detector terdapat duainput. Phase Detector akan memberikan reaksi pada

saat adanya masukan dari kedua sinyal output. Apabila kedua sinyal input mempunyai frekuensi yang

sama tetapi dengan fasa yang berbeda.

Faktor perubahan beda phasa menjadi tegangan dinamakan Phase Detector Convertion Gain,

sebagaimana persamaan berikut:

……………………………….(2.2)

Dimana : = tegangan output rata-rata Phase Detector

= Phase Detector Gain (V/rad)

= beda phasa input Phase Detector (rad)

Ada beberapa jenis tipe phase detector yang sering digunakan pada system Phase Locked

Loop, seperti exclusive OR (EX-OR) dari edge trigger.

2.3.3 Low Pass Filter

Low Pass Filter adalah sebuah rangkaian yang dirancang agar melewatkan suatu pita

frekuensi tertentu agar memperlemah semua isyarat diluar pita ini. Jaringan filter bias bersifat aktif

ataupun pasif. Filter aktif biasanya menggunakan transistor atau Op-Amp. Filter dalam system PLL

menghasilkan tegangan rata-rata yang mengendalikan rangkaian VCO (Integrator) dan mempengaruhi

untuk kerja rangkaian loop filter. Low Pass Filter ini mempunyai tugas pokok antara lain:

1. Meredam frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh output phasa detektor.

2. Sebagai penentu kinerja PLL.

Phase Loocked Loop 4

Daerah kunci yaitu daerah frekuensi VCO dimana frekuensi keluarannya masih

bisa dijaga konstan.

BandWith loop sistem.

Tanggapan transient yaitu mencegah overshoot yang dapat menggakibatkan osilasi

yang meyebabkan frekuensi keluaran tidak bisa dikunci.

Bentuk dasar phase locked loop pada gambar dibawah ini

Dimana: 𝐾∅ =Faktor penguatan detector phasa (V/rad).

Kf =Faktor penguatan filter.

N =Pembagi.

Kvco = Faktor penguatan VCO (rad/detvolt).

Perbandingan keluaran dan masukan phase locked loop orde 2 dalam respon frekuensi pada

penguatan tetap, sebagai berikut:

Dengan

dimana T2 = R1C dan T1 = R2C

Phase Loocked Loop 5

2.3.4 Voltage Control Oscillator (VCO)

Voltage Conrol Oscillator (VCO) merupakan osilator yang frekuensi keluarannya sebanding

dengan kendali pada masukannya. Diagram blok VCO diperlihatkan gambar dibawahini:

Hubungan antara tegangan pengendali pada masukan dengan keluaran frekuensi dari VCO

dapat dinyatakan oleh:

dimana:

Vd = Tegangan pengendali pada input Vco(Volt).

Kv =Faktor penguatan VCO(rad/det/volt) 𝜔0=Frekuensikeluaran(rad/det).

2.3.5 Driver (Pembagi)

Peranan rangakaian divider ini sangat penting, jika ingin mengeser frekuensi output phase

locked loop adalah dengan cara mengubah-ubah harga divider ini. Frekuensi yang diumpan

kembali (feed back loop) dibagi dahulu oleh divider agar besarnya frekuensi yang diumpan

sebanding dengan besarnya frekuensi referensi. Untuk lebih mudahnya rangkaian divider ini

dibuat programe-able, yang mana untuk pemprogramannya cukup dimasukkan bit-bit berupa bit

BCD.

Berikut ini adalah bentuk sinyal F1 setelah melalui sebuah divider:

Phase Loocked Loop 6

2.4 Aplikasi PLL

Aplikasi pemakaian sebuah PLL yaitu :

1. Frekuensi sintesis, menyediakan penggandaan frekuensi sinyal referensi (Sebagai

contoh frekuensi pembawa untuk pengganda kanal sebuah unit citizen band(CB)

atauunit bandradio marinir dibangkitkan menggunakan sebuah pengontrolan

frekuensi tunggal dan pembangkit ganda sebuah PLL.

2. Jaringan pendemodulasian FM untuk pengoperasian fm dengan kelinieran yang

mantap diataran frekuensi sinyal input dan tegangan output PLL.

3. Pendemodulasian dua transmisi data atau frekuensi pembawa dalam transmisi data

digital yang digunakan dalam operasi pergeseran frekuensi terkunci (FSK).

4. Variasi luas daerah yang termasuk modem. Penerima dan pemancar telemetri,

dekoder nada, detektor AM dan filter penjejakan.

Phase Loocked Loop 7

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

PLL adalah suatu sistem umpan balik dimana sinyal umpan balik digunakan untuk mengunci

frekuensi dan phase output pada suatu frekuensi dan phase sinyal input.

Rangkaian Phase Locked Loop memiliki bagian-bagian yaitu Oscillator Referensi, Phase

Detector, Low Pass Filter, Voltage Control Oscillator dan Divider, yang memiliki fungsi masing-

masing.

PLL digunakan untuk filter, sintesa frekuensi, kontrol kecepatan motor, modulasi-demodulasi

dan beragam aplikasi lain.

Phase Loocked Loop 8

DAFTAR PUSTAKA

Motorola Semi Conductor Product,“PLL Data Book”, 2nd Edition, 1973.

Floyd M Garnev Phd,“Phase Lock Techniques”, 2nd Edition 1974.

http://elkakom.blogspot.com/2010/07/analisa-dan-cara-kerja-blok-diagram-pll.html (akses 10 Oktober

2013)

http://konversi.wordpress.com/2009/08/17/phase-locked-loop/ (akses 10 Oktober 2013)

http://staff.unud.ac.id/~wiharta/wp-content/uploads/2008/05/phase-locked-loop.pdf (akses 10 Oktober

2013)

http://en.wikipedia.org/wiki/Phase_detector (akses 10 Oktober 2013)

Phase Loocked Loop 9