PRE Pertemuan 6 Genap - Rangkaian Pembangkit Gelombang

RANGKAIAN PEMBANGKIT GELOMBANG NON-SINUS

    Rangkaian pembangkit gelombang non-sinus atau disebut juga osilator relaksasi adalah osilator yang memanfaatkan prinsip sakelar 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.

1. Rangkaian Pembangkit Gelombang Non-Sinus

    Suatu rangkaian elektronika yang menghasilkan gelombang non-sinusoidal disebut pulse circuits. Pembangkit gelombang non-sinusoidal disebut blocking oscillator untuk gelombang segi empat dan saw tooth blocking osilator. Terdapat banyak bentuk gelombang non-sinusoidal seperti bentuk segi empat (square), gigi gergaji (saw tooth), persegi Panjang (rectangular), segitiga (triangular) atau kombinasi dua bentuk gelombang non sinus. Bentuk gelombang non sinusoidal yang paling umum digunakan yakni gelombang segi empat dan gelombang gigi gergaji. Non-sinusoidal waveforms sering juga disebut pulse waveforms.

    Osilator relaksasi sederhana adalah sebuah multivibrator/flip-flop. Prinsipnya adalah sakelar tegangan suplai oleh sebuah komponen transistor atau FET. Osilator relaksasi juga ada yang menggunakan IC yaitu yang terkenal adalah IC 555.

Gambar 7.11 Multivibrator

Gambar 7.12 Osilator IC 555

2. Macam-Macam Rangkaian Pembangkit Gelombang Non-Sinus

    Adapun osilator yang membangkitkan gelombang non-sinus yaitu osilator UJT, astable multivibrator, monostable multivibrator, dan bistable multivibrator.

a. Osilator UJT

    Pengisian dan pengosongan kapasitor melalui resistor dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang gergaji. Sakelar pengisian dan pengosongan kapasitor dapat diganti dengan sakelar elektronik, yaitu dengan menggunakan transistor atau IC. Rangkaian yang terhubung dengan cara ini dikelompokkan sebagai osilator relaksasi. Saat alat berkonduksi disebut aktif dan saat tidak berkonduksi disebut rileks. Gelombang gergaji akan terjadi pada ujung kaki kapasitor. Berikut ini adalah gambar rangkaian penggunaan UJT sebagai osilator relaksasi.

Gambar 7.13 Osilator UJT

b. Astable Multivibrator

    Multivibrator merupakan jenis osilator relaksasi yang sangat penting. Rangkaian astabel multivibrator menggunakan jaringan RC dan menghasilkan gelombang kotak pada keluarannya. Astabel multivibrator digunakan pada penerima TV untuk mengontrol bekas electron pada tabung gambar. Pada computer rangkaian astabel multivibrator digunakan untuk mengembangkan pulsa waktu. Multivibrator difungsikan sebgai peranti pemicu (trigerred device) atau free running. Multivibrator pemicu memerlukan isyarat masukan atau pulsa. Keluaran multivibrator dikontrol atau disinkronkan oleh isyarat masukan astabel multivibrator termasuk jenis free running.

Gambar 7.14 Astable Multivibrator

c. Monostable Multivibrator

    Monostable multivibrator memiliki satu kondisi stabil sehingga sering disebut multivibrator 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. Rangkaian memiliki dua kondisi yaitu kondisi stabil dan kondisi tidak stabil. Rangkaian akan rileks pada kondisi stabil saat tidak ada pulsa.

Gambar 7.15 Monostable Multivibrator

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. Bistable multivibrator hanya akan berubah keadaannya jika diberi pulsa pemicu. Bistable multivibrator sering disebut flip-flop, di mana akan lompat ke satu kondisi (flip) saat diberi pulsa pemicu dan bergeser Kembali ke kondisi lain (flop) saat diberi pulsa pemicu. Rangkaian kemudian menjadi stabil pada suatu kondisi dan tidak akan berubah atau toggle sampai ada perintah denga diberi pulsa pemicu.

Gambar 7.16 Bistable Multivibrator

Read More

PRE Pertemuan 5 Genap - Rangkaian Pembangkit Gelombang

Macam-macam Osilator Harmonisa/Sinus

    Osilator harmonisa terdiri atas osilator amstrong, osilator hartley, osilator colpits, osilator clapp, osilator pergeseran fase, osilator kristal, osilator pierce, dan osilator jembatan Wien.

a. Osilator Amstrong

Gambar 7.3 Osilator Amstrong

    Osilator Amstrong ditemukan oleh Edwin Amstrong. Osilator Amstrong terdiri dari sebuah penguat dan sebuah umpan balik rangkaian LC. Rangkaian osilator Amstrong dibuat dengan memberikan bias maju pada sambungan emitor-basis dan bias mundur pada kolektor. Pemberian bias dilakukan menggunakan resistor R₃. Resistor R₁ dan R₂ berlaku sebagai pembagi tegangan.

    Frekuensi osilator Armstrong ditentukan oleh nilai C₁ dan S (nilai induktasi diri kumparan sekunder) dengan mengikuti persamaan frekuensi resonansi untuk LC. Komponen C₁ dan S membentuk rangkaian tangki dengan mengikutkan sambungan emitor-basis dari Q₁ dan R₁. Keluaran dari osilator Armstrong seperti pada gambar di atas dapat diubah dengan mengatur harga R₃. Penguatan akan mencapai harga tertinggi dengan memasang R₃ pada harga optimum. Namun jika pemasangan R₃ terlalu tinggi akan mengakibatkan terjadinya distorsi, misalnya keluaran akan berupa gelombang kotak karena isyarat keluaran terpotong.

b. Osilator Hartley

Gambar 7.4 Osilator Hartley

    Osilator Hartley adalah sebuah osilator yang banyak digunakan pada rangkaian penerima radio AM dan FM. Osilator Hartley mempunyai sifat khusus yaitu adanya tapped oil, sehingga jumlah variasi rangkaian dimungkinkan pada rangkaian osilator Hartley. Kumpuran mungkin dapat dipasang seri dengan kolektor. Variasi ini biasa disebut osilator Series-fed Hartley.

    Osilator Hartley termasuk jenis osilator LC. Osilator Hartley tersusun dari dua buah induktor yang disusun seri dan sebuah kapasitor tunggal. Kelebihan osilator Hartley adalah mudahnya mengatur nilai frekuensi yaitu dengan menempatkan sebuah kapasitor variabel pada komponen kapasitornya. Selain itu amplitudo output osilator juga relatif tetap pada range frekuensi kerja penguat osilator.

c. Osilator Colpits

Gambar 7.5 Osilator 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.

d. Osilator Clapp

Gambar 7.6 Osilator Clapp

    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 diperkenalkan oleh James K. Clapp pada tahun 1948.
e. Osilator Pergeseran Fase

Gambar 7.7 Osilator Pergeseran Fase

    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.

f. Osilator Kristal

    Osilator Kristal adalah osilator yang rangkaian resonansinya tidak menggunakanan LC atau RC melainkan osilator sirkuit yang menggunakan mekanik resonansi dari getaran kristal dari bahan piezoelektrik untuk menghasilkan sinyal listrik dengan sangat tepat frekuensinya. Jenis yang paling umum dari resonator piezoelektrik digunakan adalah kristal kuarsa. Rangkaian dalam kristal mewakili rangkaian R, L dan C yang disusun seri.

    Kristal dapat dioperasikan sebagai rangkaian tangka. Jika kristal diletakkan sebagai balikan, kristal akan merespons sebagai peranti penghasil resonansi seri. Kristal dapat digabungkan dengan rangkaian osilator lain. Salah satunya dengan menggabungkan kristal dengan rangkaian osilator Hartley. Berikut adalah gambar rangkaian gabungan antara Kristal dan rangkaian osilator Hartley.

Gambar 7.8 Rangkaian osilator Hartley dengan kristal

g. Osilator Pierce
    Osilator Pierce adalah salah satu jenis osilator elektronik yang ditemukan oleh George W. Pierce. Osilator Pierce merupakan turunan dari osilator Colpitts. Secara umum, sumber pewaktu (clock/timer) pada rangkaian elektronik digital adalah berjenis Pierce, karena rangkaian ini dapat dibuat dengan menggunakan komponen yang sedikit, misalnya inverter, resistor, kapasitor, dan kristal kuarsa. BIaya pembuatannya tergolong murah dan frekuensi yang dihasilkan cukup stabil.

Gambar 7.9 Osilator Pierce sederhana

h. Osilator Jembatan Wien

    Osilator ini termasuk jenis osilator RC. 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.

Gambar 7.10 Osilator Jembatan Wien

Read More

PRE Pertemuan 4 Genap - Rangkaian Pembangkit Gelombang

 

Gambar 7.1 Gelombang sinus

    Pernahkah Anda melihat rangkaian pembangkit gelombang sinus dan non sinus? Bagaimana bentuknya? Rangkaian pembangkit gelombang sinus (sinewave oscilator) merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk membangkitkan sinyal dengan bentuk gelombang sinus pada frekuensi tertentu. Bentuk gelombang yang dihasilkan osilator berbeda-beda. Osilator dapat menghasilkan beberapa bentuk gelombang, yaitu gelombang sinus, kotak, segitiga, gigi gergaji, dan pulsa. Osilator terbentuk dari beberapa model rangkaian sesuai dengan bentuk gelombang yang dihasilkannya. Secara umum prinsip rangkaian osilator dibagi dua, yaitu osilator harmonisa dan osilator relaksasi. Osilator harmonisa menghasilkan bentuk gelombang sinusoida. Osilator relaksasi menghasilkan bentuk gelombang non sinusoida. Selanjutnya untuk lebih memahami mengenasi rangkaian gelombang sinus dan non sinus, marilah kita pelajari materi yang terdapat pada penjelasan kali ini.

A. RANGKAIAN PEMBANGKIT GELOMBANG SINUS

    Osilator adalah pembangkit sinyal dengan periode tertentu. Osilator terbentuk dari beberapa model rangkaian sesuai dengan bentuk gelombang yang dihasilkannya. Osilator harmonisa menghasilkan bentuk gelombang sinusoida. Osilator harmonisa disebut juga osilator linear. Bentuk dasar osilator harmonisa terdiri dari sebuah penguat dan sebuah filter yang membentuk umpan balik psotif yang menentukan output.

    Prinsip osilator ini dimulai dengan adanya noise/desah saat pertama power dinyalakan. Noise/desah ini kemudian dimasukkan kembali ke input penguat dengan melalui filter tertentu. Karena hal ini terjadi berulang-ulang, maka sinyal noise akan menjadi semakin besar dan membentuk periode tertentu sesuai dengan jaringan filter yang dipasang. Periode inilah yang kemudian menjadi nilai frekuensi sebuah osilator.

1. Pengertian Rangkaian Pembangkit Gelombang Sinus

    Rangkaian pembangkit gelombang sinus (sinewave oscilator) merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk membangkitkan sinyal dengan bentuk gelombang sinus pada frekuensi tertentu. Rangkaian osilator gelombang sinus yaitu osilator tipe wien bridge dibangun oleh dua buah transistor NPN. Rangkaian pembangkit gelombang sinus ini merupakan pembangkit gelombang sinus dengan range frekuensi audio. Rangkaian pembangkit gelombang sinus dipergunakan untuk melakukan test rangkaian penguat audio atau dalam percobaan modulasi sinyal audio. Adapun skema rangkaian untuk membuat rangkaian pembangkit gelombang sinus sebagai berikut.

Gambar 7.2 Rangkaian pembangkit gelombang sinus (sinewave oscilator)

2. Macam-macam Osilator Harmonisa/Sinus

    Persyaratan utama bagi osilator sinus adalah sebagai berikut.

a. Frekuensi spesifik yang dapat dicapai.

b. Amplitudo keluaran.

c. Kemampuan frekuensi.

d. Kemurnian keluaran, yaitu perbandingan banyaknya cacat harmonik dalam bentuk gelombang keluaran.

    Osilator harmonisa terdiri atas osilator amstrong, osilator hartley, osilator colpits, osilator clapp, osilator pergeseran fase, osilator kristal, osilator pierce, dan osilator jembatan Wien.

Read More