OsilatorTTG4D3 – Rekayasa Gelombang Mikro

Oleh

Budi Syihabuddin – Erfansyah Ali

1

• Osilator merupakan suatu rangkaian yang menghasilkan keluaranyang amplitudonya berubah secara periodik terhadap waktu.Keluarannya bisa berupa gelombang sinusoida, gelombang persegi,gelombang pulsa atau gelombang segitiga.

• Rangkaian osilator tergolong sebagai rangkaian regeneratif ataurangkaian yang memiliki umpan balik positif. Pada sebuah rangkaianosilator, sebagian besar output akan diberikan kembali ke input.

2

Definisi

• Osilator resistansi negatif merupakan metode yang sering digunakandalam mendesain sebuah osilator gelombang mikro. Apabila sebuahkomponen aktif digunakan untuk menyuplai energi yang memilikibesar sama dengan disipasinya maka pada rangkaian inimemungkinkan untuk dibuat osilator

3

Osilator Resistansi Negatif

4

Teori Kestabilan

21122211 SSSS 1. Determinasi dari parameter S

2. Faktor Kestabilan ||2

||||||1

2112

222

211

2

SS

SSK

3. Faktor Kestabilan Edward-Sinsky ||||

||1

21121122

11

SSSS

S

Syarat kestabilan osilator :

1. Stabil tanpa syarat (uncoditional stable), apabila K>1 dan .Pada kondisi ini transistor cocok digunakan sebagai penguat dimanapenguat selalu stabil

2. Stabil bersyarat (conditional stable/potentially unstable), apabilaK<1 dan atau K<1 dan . Kondisi ini cocok digunakan padaosilator karena impedansi sumber dan beban akan menyebabkan

dan

5

Teori Kestabilan (2)

1||

1|| 1||

1|| IN 1|| OUT

6

Osilator Resistansi Negatif dengan 2 port

• Syarat terjadi osilasi :• K < 1• ГIN . ГL = 1• ГOUT . ГT = 1

T

T

INL S

S

11

2211Dengan Nilai

L

LOUT S

S

22

22

1

1. Pilih transistor yang stabil bersyarat ( K < 1 ) pada frekuensi osilasi

2. Menggambar lingkaran kestabilan terminasi (kestabilan beban)

7

Perancangan Osilator Resistansi Negatif 2 Port (1)

22

22

1122 **)(

S

SSCT

22

22

2112

S

SSRT

Titik Pusat

Jari - jari

3. Rancang rangkaian terminasi untuk menghasilkan │ГIN│ > 1 (pilih ГT

di daerah tidak stabil)

8Daerah stabil

Daerah tidak stabil (untukmenentukan ГT)

Daerah stabil

Daerah tidak stabil (untukmenentukan ГT)

Perancangan Osilator Resistansi Negatif 2 Port (2)

4. Dari nilai ГT yang telah ditentukan, cari nilai 𝐙𝐓 ,𝚪𝐢𝐧 , 𝚪𝐋dan 𝐙𝐢𝐧.

9

T

TT ZZ

1

10

IN

ININ ZZ

1

10

T

T

INL S

S

11

2211

5. Menentukan nilai 𝐙𝐋 agar beresonansi dengan 𝐙𝐢𝐧 dan penuhisyarat mulai osilasi.

ININ

L XR

Z 3

Perancangan Osilator Resistansi Negatif 2 Port (3)

• Rancanglah transisitor GaAs FET yang akan digunakan sebagai osilatortahanan negatif dengan 𝑍0 = 50 yang bekerja pada f = 8GHzdengan parameter “S” sebagai berikut :

• 𝑆11= 0.98∠163°

• 𝑆12= 0.39∠ − 54°

• 𝑆21= 0.675∠ − 161°

• 𝑆22= 0.465∠120°

10

Contoh (1)

1. Menetukan kestabilan transistor

Δ = 0.67∠ − 61°

K = 0.529 ( stabil bersyarat)

2. Menetukan CT dan RT

CT = 1.35∠ − 165°

RT= 0.521

11

Contoh (1)

Contoh (1)

3. Plot Ct dan Rt padaSmithchart, tentukan ΓT.

12

𝐂𝐓

A

Daerah tidakstabil

Daerah stabil

Karena 𝑆11 <1, Daerah yang terdapat titik pusat smithcartmerupakan daerah stabil , sedangkan daerah yang tidakterdapat titik pusat smithcartmerupakan daerah tidak stabil.Pilih nilai ΓT pada daerah tidakstabil di smithcart.Misal : Titik A → 𝚪𝐓=𝟏∠-163°

4. Dari nilai ГT yang telah ditentukan, cari nilai 𝐙𝐓 ,𝚪𝐢𝐧 , 𝚪𝐋dan 𝐙𝐢𝐧.

13

𝚪𝐓 = 𝟏∠-163°

T

TT ZZ

1

10

IN

ININ ZZ

1

10

T

T

INL S

S

11

2211

ZT = -j 7.5 ΓL= 0.078 ∠16.6°

Γin = 12.8∠ − 16.6°

Zin = -58-j 2.6

Contoh (1)

5. Menentukan nilai 𝐙𝐋 agar beresonansi dengan 𝐙𝐢𝐧 dan penuhisyarat mulai osilasi.

14

Zin = -58-j 2.6

RL = Rin

3

RL = 58

3= 19

XL = -Xin

XL = j 2.6

Sehingga

ZL = 19 + j 2.6

Contoh (1)

15

𝚪𝐓 = 𝟏∠-163°

𝚪𝐢𝐧 = 𝟏𝟐. 𝟖∠ − 𝟏𝟔. 𝟔°

𝐙𝐢𝐧 = -58 - j 2.6

𝐙𝐋 = 19 + j 2.6

𝚪𝐋= 0.078 ∠𝟏𝟔. 𝟔°

𝐙𝐓 = -j 7.5

Contoh (1)

Referensi

• Microwave Engineering 3rd Edition, David M. Pozar.

16

Terima Kasih

17