Post on 18-Feb-2016
description
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejak zaman dahulu manusia telah menciptakan berbagai alat dalam
melakukan telekomunikasi khususnya media komunikasi jarak jauh untuk
mendapatkan informasi atau tujuan lainnya tanpa perlu mendatangi
langsung ke tempat tujuan untuk mengetahui informasi tersebut. Sejarah
perkembangan telekomunikasi terus mengalami perubahan di setiap masa.
Mulai zaman prasejarah hingga era modern seperti saat ini.
Elektronika Telekomunikasi adalah Suatu cara untuk menyampaikan
informasi melalui alat listrik atau elektronika. Karena jarak yang ditempuh
oleh komunikasi itu cukup jauh. cara itu disebut juga telekomunikasi. Ada
beberapa bentuk alat komunikasi elektronika antara lain telegraf, telepon,
faksimil, radio dan televisi. Sesuai dengan keperluannya, ada komunikasi
yang dipancarkan untuk umum (pemancar radio), serta ada pula komunikasi
yang ditujukan secara khusus kepada seseorang. Ada komunikasi yang tidak
menanti jawaban seperti radio dan televisi. Serta ada pula komunikasi yang
menanti jawaban seperti pada telepon.
Pada dasarnya teknik telekomunikasi dalam mengirim data informasi
akan melewati beberapa langkah, dimana saat informasi akan dikirim,
informasi akan dipancarkan oleh Transmiter kemudian akan ditransmisikan
melalui medium transmisi lalu ditangkap oleh Reciver dan akan diterima
oleh penerima.
2
Dalam Langkah-langkah tersebut tidak luput dari peran alat- alat dan
perhitungan dalam elektronika telekomunikasi. seperti oscillator, pembangkit
gelombang mikro, Respon frekuensi dari alat-alat tersebut, dan rangkaian
resonator dari alat-alat tersebut.
Perangkat-perangkat telekomunikasi sangat banyak dan berperan penting,
oleh karena itu pada makalah ini akan membahas tentang perkembangan teknologi
elektronika telekomunikasi dan perangkat-perangkat penunjangnya.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan tugas makalah ini untuk memenuhi tugas mata kuliah elektronika
telekomuikasi :
1. Memahami pentingnya pengetahuan mengenai rangkaian - rangkaian
elektronika telekomunikasi untuk menunjang perangkat sistem
telekomunikasi.
2. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari perangkat - perangkat
elektronika telekomunikasi.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas makalah ini mengungkapkan cakupan
masalah yang akan dibahas. Masalah yang terlalu luas perlu dibatasi agar
pembahasan lebih terfokus. Karena itu, dalam tugas makalah ini masalah yang
dibatasi mengenai perkembangan teknologi elektronika telekomunikasi dalam
menunjang perangkat sistem komunikasi dan perangkat - perangkat yang ada dan
dipakai dalam elektronika telekomunikasi.
3
1.4. Metodologi Penelitian
Adapun metode penelitian yang dilakukan penulis dalam pengerjaan tugas akhir
adalah Studi Literatur, yaitu Mengumpulkan informasi dan mempelajari materi serta
sumber-sumber data yang berhubungan dengan masalah yang dibahas dengan cara
membaca buku buku, mencari data dari internet dan literatur yang tertulis maupun materi
atau sumber-sumber lain yang terkait dengan penelitian ini.
1.5. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan pada tugas makalah ini
adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Berisi mengenai latar belakang, tujuan makalah, batasan masalah,
dan sistematika penulisan.
BAB II PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil pembahasan yang dibahas dengan acuan dasar
teori yang berkaitan dengan pembahasan.
BAB III PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan.
BAB IV PERENCANAAN KERJA MASA DEPAN
Berisi tentang respon dan ide mahasiswa setelah mampu
memahami dan mengetahui peran dan fungsi perangkat-perangkat
elektronika telekomunikasi
4
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Sistem Telekomunikasi
Secara bahasa Telekomunikasi berasal dari kata Tele yang berarti jauh dan
Komunikasi yang berarti proses pertukaran informasi antar individu melalui
sistem simbol bersama. Sehingga Telekomunikasi adalah proses komunikasi yang
dilakukan melalui jarak yang jauh.
Sedangkan Menurut Undang-undang RI no.36 tahun 1999 tentang
Telekomunikasi, Telekomunikasi adalah setiap pemancaran, pengiriman, dan
atau penerimaan dari setiap informasi dalam bentuk tanda-tanda, isyarat,
tulisan, gambar, suara, dan bunyi melalui sistem kawat, optik, radio atau
sistem elektromagnetik lainnya.
Sistem telekomunikasi adalah seluruh unsur/elemen baik infrastruktur
telekomunikasi, perangkat telekomunikasi, sarana dan prasarana
telekomunikasi, maupun peyelenggara telekomunikasi, sehingga komunikasi
jarak jauh dapat dilakukan. Berikut ini adalah pengertian dari beberapa istilah
dalam bidang telekomunikasi sesuai dengan Undang-undang RI no.36 tahun
1999 tentang Telekomunikasi :
Perangkat Telekomunikasi adalah sekelompok alat telekomunikasi
yang memungkinkan untuk bertelekomunikasi.
Sarana dan prasarana telekomunikasi adalah segala sesuatu yang
memungkinkan dan mendukung berfungsinya telekomunikasi.
Interkoneksi adalah keterhubungan antar jaringan telekomunikasi dari
penyelenggara jaringan telekomunikasi yang berbeda. Agar dapat melakukan
hubungan telekomunikasi, terdapat beberapa komponen pembangun sistem
telekomunikasi yaitu :
5
Informasi : merupakan data yang dikirim/diterima seperti suara,
gambar, file, tulisan.
Transmitter : merubah informasi menjadi sinyal listrik yang siap
dikirim.
Media transmisi : alat yang berfungsi mengirimkan dari pengirim
kepada penerima. Karena dalam jarak jauh, maka sinyal pengirim
diubah lagi / dimodulasi agar dapat terkirim jarak jauh.
Receiver : menerima sinyal listrik dan merubah kedalam informasi
yang bisa dipahami oleh manusia sesuai yang dikirimkan.
Aturan/standar : merupakan yang harus disepakati dalam pengiriman,
pentransmisian, dan penerimaan informasi.
Gambar 2.1 Sistem Telekomunikasi
Elektronika Telekomunikasi adalah Suatu cara untuk menyampaikan
informasi melalui perangkat elektronika, Pada proses pentransmisian, banyak
perangkat-perangkat dan sistem elektronika telekomunikasi yang dapat
menunjang dan berperan penting agar terjadinya pertukaran informasi. Seperti
Osilator (Oscillator), filter, Modulator , Demodulator, dan sistem PLL (Phase
Locked Loop).
6
2.2. Osilator
Pada beberapa rangkaian dibutuhkan sederetan pulsa clock dengan
frekuensi tertentu. Deretan pulsa clock ini dapat dibangkitkan dengan
menggunakan suatu osilator yang dibentuk dengan menggunakan gerbang logika
ataupun dengan menggunakan piranti lain seperti LM555 yang pada awalnya
dirancang untuk digunakan sebagai pewaktu (timer).
Pada beberapa pemakaian, seperti pada jam digital, frekuensi dari osilator
ini harus sangat presisi karena ketepatan dari jam ini hanya ditentukan oleh
ketepatan dari frekuensi clock. Untuk keperluan seperti ini biasanya digunakan
osilator yang menggunakan kristal kwarsa yang memiliki ketepatan dan kestabilan
frekuensi yang sangat tinggi.
Osilator yaitu suatu rangkaian elektronika yang dapat membangkitkan
getaran listrik dengan frekuensi tertentu dan amplitudonya tetap. Dasar dari
sebuah osilator yaitu sebuah rangkaian penguat dengan sistem feedback, yaitu
sebagian sinyal keluaran yang dikembalikan lagi ke masukan dengan phase dan
tegangan yang sama sehingga terjadi osilasi yang terus menerus. Adapun beberapa
bagian yang menjadi syarat untuk sebuah osilator supaya terjadi osilasi yaitu
adanya rangkaian penguat, rangkaian feedback, dan rangkaian tank circuit.
Rangkaian feedback yaitu suatu rangkaian umpan balik yang sebagian
sinyal keluarannya dikembalikan lagi ke masukan, hal ini salah satu sistem supaya
terjadinya tegangan dan phase yang sama antara input dan output, juga menjadi
salah satu syarat penting terjadinya osilasi pada sebuah rangkaian osilator. Pada
umumnya rangkaian feedback menggunakan komponen pasif R dan C ( Malvino,
1993).
Tank circuit yaitu rangkaian yang menentukan frekuensi kerja dari osilator
frekuensi pembawa (carrier), yang digunakan pada aplikasi ini digunakan
komponen L dan C karena semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka makin
kecil harga komponen yang digunakan lain halnya menggunakan R dan C karena
frekuensi yang dihasilkan tidak akan bisa mencapai harga yang paling tinggi
7
karena terbatasnya harga Resistor. Tinggi rendahnya frekuensi bisa ditentukan
pada komponen L dan C pada Tank Circuit dan besarnya frekuensi dapat
ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut: fosc = (Hz) dimana f merupakan
frekuensi yang dihasilkan dan C merupakan kapasitor (Floyd, 1993).
Kita dapat mengelompokkan osilator berdasarkan metode
pengoperasiannya menjadi dua kelompok, yaitu osilator harmonisa (balikan) dan
osilator relaksasi. Masing-masing kelompok memiliki keistimewaan tersendiri.
Osilator harmonisa (balikan) menghasilkan bentuk gelombang sinusoida.
Osilator harmonisa disebut juga dengan Osilator Linear. Bentuk dasar osilator
harmonisa terdiri dari sebuah penguat dan sebuah filter yang membentuk umpan
balik positif yang menentukan frekuensi output.
Pada osilator harmonisa (balikan), sebagian daya keluaran dikembalikan
ke masukan yang miasalnya dengan menggunakan rangkaian LC. Osilator
biasanya dioperasikan pada frekuensi tertentu. Osilator gelombang sinus biasanya
termasuk kelompok osilator ini dengan frekuensi operasi dari beberapa Hz sampai
jutaan Hz. Osilator balikan banyak digunakan pada rangkaian penerima radio dan
TV dan pada transmiter.
Kita sering melihat contoh terjadinya balikan pada sistem suara yang
digunakan pada suatu pertemuan. Jika mikropon terletak terlalu dekat dengan
speaker, maka sering terjadi proses balikan dimana suara dari speaker terambil
kembali oleh mikropon diteruskan ke amplifier menghasilkan dengung. Gambar
2.1 memperlihatkan proses terjadinya balikan dimaksud. Kondisi ini dikenal
dengan balikan mekanik. Terjadinya balikan pada sistem ini sangat tidak
diharapkan, namun sistem balikan pada osilator sangat di perlukan.
8
Gambar 2.2 Balikan pada sistem-suara
Diagram blok osilator balikan diperlihatkan pada gambar 2.2. Terlihat
osilator memiliki perangkat penguat, jaringan balikan, rangkaian penentu
frekuensi dan catu daya. Isyarat masukan diperkuat oleh penguat (amplifier)
kemudian sebagian isyarat yang telah diperkuat dikirim kembali ke masukan
melalui rangkaian balikan. Isyarat balikan harus memiliki fase dan nilai yang
betul agar terjadi osilasi.
Gambar 2.3 Bagian-bagian utama osilator balikan
Osilator ralaksasi utamanya digunakan sebagai pembangkit gelombang
sinusosidal, Gelombang gigi gergaji, gelombang kotak dan variasi bentuk
9
gelombang tak beraturan. Pada dasarnya osilator ini tergantung pada proses
pengosongan dan pengisian jaringan kapasitor dan resistor. Perubahan tegangan
pada jaringan digunakan untuk mengubah-ubah konduksi piranti elektronika.
Untuk pengontrol, pada osilator dapat digunakan transistor atau IC (integrated
circuit) (Sutrisno, 1987).
Osilator bisa dibangun dengan menggunakan beberapa teknik dasar, yaitu:
1. Menggunakan komponen-komponen yang memperlihatkan karakteristik
resistansi negatif, dan lazimnya menggunakan diode terobosan dan UJT.
2. Menggunakan umpanbalik positif pada penguat. Umpanbalik positif
menguatkan desah internal yang terdapat pada penguat. Jika keluaran
penguat sefasa dengan masukkannya, osilasi akan terjadi.
Banyak rangkaian yang dapat dipakai untuk membangkitkan gelombang
sinus. Dan yang paling populer adalah Osilator Clapp, Osilator Colpitt, Osilator
kristal, dan jembatan Wien. Setiap tipe mempunyai keuntungan khusus dan daerah
penerapan masing-masing. Jembatan Wien banyak dipakai dalam osilator
frekuensi audio terutama karena kemantapan frekuensinya yang baik dan relatif
mudah dibuat.
Persyaratan utama bagi osilator sinus adalah :
1. Frekuensi spesifik yang dapat dicapai
2. Amplitudo keluaran
3. Kemantapan frekuensi
4. Kemurnian keluaran, yaitu perbandingan banyaknya cacat harmonik dalam
bentuk gelombang keluaran.
Amplitudo yang benar dan cacat yang sedikit dapat diperoleh dengan
mengendalikan penguatan penguat sedemikian rupa sehingga tepat cukup untuk
10
mengganti kerugian-kerugian dalam penentu frekuensi. Dalam beberapa
penerapan, kemantapan frekuensi menjadi prioritas.
Namun, osilator yang sering digunakan dalam elektronika telekomunikasi
adalah osilator harmonisa seperti Osilator Armstrong, Osilator Clapp, Osilator
Colpitts, Osilator Hartley, Osilator Pergeseran Fase, Osilator Wien Bridge, dan
Osilator Twin-T. Secara rangkaian, osilator harmonisa terbagi atas 2 kelompok,
yaitu osilator LC dan Osilator RC.
2.2.1. Osilator LC
Osilator LC Menggunakan rangkaian resonansi sebagai pembangkit
gelombang dan Menggunakan penguat untuk mengatasi redaman oleh resistansi
dalam induktor dan konduktansi kapasitor.
Gambar 2.4 Osilator LC (Rangkaian resonansi)
Pada osilator LC dibagi menjadi 4, yaitu :
Osilator Armstrong
Osilator Colpitts
Osilator Clapp
Osilator Hartley
2.2.1.1 Osilator Armstrong
11
Gambar 2.5 Osilator Armstrong: a) Rangkaian dasar dan b) Kurva karakteristik
Osilator Armstrong seperti di perlihatkan pada gambar 2.5 merupakan
hasil penerapan osilator LC. Rangkaian dasar dibuat dengan memberikan panjar
maju pada sambungan emitor-basis dan panjar mundur pada kolektor. Pemberian
panjar dilakukan lewat resistor R3 . Resistor R1 dan R2 berlaku sebagai pembagi
tegangan.
12
Saat awal transistor diberi daya, resistor R1 dan R2 membawa transistor ke
titik pengoperasian Q pada bagian tengah garis beban (lihat gambar 2.5). Keluaran
transistor (pada kolektor) secara ideal adalah 0 volt. Saat terjadi hantaran arus
awal pada saat dihidupkan, terjadi darau (noise) yang akan terlihat pada kolektor.
Namun biasanya berharga sangat kecil. Misalnya kita mempunyai isyarat -1 mV
yang nampak pada kolektor. Transformator T1 akan membalik tegangan ini dan
menurunkannya dengan faktor 10 (nisbah primer-sekunder 1:10). Isyarat sebesar
+0,1 mV akan nampak pada C1 pada rangkaian basis.
Perhatikan bahwa transistor memiliki β= 100. Dengan +0,1 mV berada
pada basis, Q1 akan memberikan isyarat keluaran sebesar -10 mV pada kolektor.
Perubahan polaritas dari + ke – pada keluaran akibat adanya karakteristik dasar
penguat emitor-bersama. Tegangan keluaran sekali lagi akan mengalami
penurunan oleh transformator dan diberikan pada basis Q1 . Isyarat kolektor
sebesar -10 mV sekarang akan menyebabkan terjadinya tegangan sebesar + 1 mV
pada basis. Melalui penguatan transistor, tegangan kolektor akan segera menjadi -
100 mV. Proses ini akan berlangsung, menghasilkan tegangan kolektor sebesar -1
V dan akhirnya -10 V. Pada titik ini, transistor akan membawa garis beban
sampai mencapai kejenuhan (perhatikan daeran ini pada garis beban). Sampai
pada titik ini tegangan kolektor tidak akan berubah.
Dengan tanpa adanya perubahan pada Vc pada kumparan primer T1 ,
tegangan pada kumparan sekunder secepatnya akan menjadi nol. Tegangan basis
secapatnya akan kembali pada titik Q. Penurunan tegangan basis ke arah negatif
ini (dari jenuh ke titik Q) membawa Vc ke arah positif. Melalui transformator, ini
akan nampak sebagai tegangan ke arah positif pada basis. Proses ini akan
berlangsung melewati titik Q sampai berhenti pada saat titik cutoff dicapai.
Transformator selanjutnya akan berhenti memberikan masukan tegangan ke basis.
Transistor segera akan berbalik arah. R1 dan R2 menyebabkan tegangan basis
naik lagi ke titik Q. Proses ini akan terus berulang: Q1 akan sampai di titik jenuh
13
– kembali ke titik Q – ke cutoff - kembali ke titik Q. Dengan demikian tegangan
AC akan terjadi pada kumparan sekunder dari transformator.
Frekuensi osilator Armstrong ditentukan oleh nilai C1 dan S (nilai
induktasi diri kumparan sekunder) dengan mengikuti persamaan frekuensi
resonansi untuk LC. Perhatikan C1 dan S membentuk rangkaian tangki dengan
mengikutkan sambungan emitor-basis dari Q1 dan R1.
Keluaran dari osilator Armstrong seperti pada gambar 2.5 dapat diubah
dengan mengatur harga R3 . Penguatan akan mencapai harga tertinggi dengan
memasang R3 pada harga optimum. Namun pemasangan R3 yang terlalu tinggi
akan mengakibatkan terjadinya distorsi, misalnya keluaran akan berupa
gelombang kotak karena isyarat keluaran terpotong.
2.2.1.2 Osilator Colpitts
Gambar 2.6 Osilator Colpitts
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.
14
Gambar 2.7 Osilator Colpitts
Osilator Colpitts sangat mirip dengan osilator Shunt-fed Hartley.
Perbedaan yang pokok adalah pada bagian rangkaian tangkinya. Pada osilator
Colpitts, digunakan dua kapasitor sebagai pengganti kumparan yang terbagi.
Balikan dikembangkan dengan menggunakan “medan elektrostatik” melalui
jaringan pembagi kapasitor. Frekuensi ditentukan oleh dua kapasitor terhubung
seri dan induktor. Gambar 2.7 memperlihatkan rangkaian osilator Colpitts.
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 C I yang mengalir melalui R3 menyebabkan penurunan
tegangan Vc 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 B I . Transistor Q1
akan semakin berkonduksi sampai pada titik jenuh. Saat Q1 sampai pada titik
jenuh maka tidak ada lagi kenaikan C I dan perubahan Vc 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
15
negatif dan keping C1 bagian atas bermuatan positif. Ini akan mengurangi
tegangan maju Q1 dan CI akan menurun. Harga Vc akan mulai naik. Kenaikan
ini akan diupankan kembali ke bagian atas keping C1 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 CI . 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 CI 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” C1 dan C2 . Harga C1 pada rangkaian ini jauh lebih kecil
dibandingkan dengan C2 atau XC2 XC1. 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.
2.2.1.3 Osilator Clapp
Gambar 2.8 Osilator Clapp
16
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.
2.2.1.4 Osilator Hartley
Gambar 2.9 Osilator 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.
17
2.2.2 Osilator RC
Osilator ini menggunakan tahanan dan kapasitor sebagai penentu
frekuensinya. Osilator ini sangat mudah untuk dibangun namun memiliki
ketelitian frekuensi yang rendah. Rangkaian osilator RC yang paling sederhana
dapat dibangun dengan menggunakan satu gerbang.
Gambar 2.10 Osilator RC
Pada osilator RC dibagi menjadi 2, yaitu :
Osilator Pergeseran Fase RC
Osilator Wien Bridge / Twin T
2.2.2.1 Osilator Pergeseran Fase RC
Gambar 2.11 Osilator Pergeseran Fase RC
18
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.
2.2.2.2 Osilator Wien Bridge / Twin T
Gambar 2.12 Osilator Wien Bridge / Twin-T
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
19
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.
2.3. Rangkaian Resonator
Rangkaian resonator adalah rangkaian yang dapat meloloskan frekuensi
tertentu dan menghentikan frekuensi yang tidak diinginkan. Fungsinya adalah
memilih/ meloloskan sinyal pada frekuensi tertentu, meredam secara significant di
luar frekuensi yang diinginkan.
Gambar 2.13 Karakteristik respon ideal
20
Gambar 2.14 Respon resonator praktis
Beberapa definisi yang perlu diketahui pada rangkaian resonator :
• Resonansi: kondisi dimana komponen reaktansi dari suatu impendansi
berharga nol pada frekuensi tertentu.
• Bandwidth/ lebar pita: Perbedaan antara frekuensi atas dan frekuensi
bawah (f2 – f1), respon amplitudonya -3 dB di bawah respon passband.
Jadi yang diloloskan hanya di antara f1 dan f2, diluar frekuensi tersebut
diredam secara signifikan.
• Faktor kualitas (Q) : parameter untuk mengukur tingkat selektivitas
rangkaian.
21
• Faktor bentuk (Shape Factor = SF): Perbandingan BW 60dB (redaman
besar) terhadap BW 3 dB (redamankecil) pada rangkaian resonator
(seberapa miring terhadap ideal).
• Ultimate Attenuation: Redaman minimum akhir yang diinginkan/
dikehendaki rangkaian resonansi di luar passband.
• Ripple/ Riak: Ukuran dari kerataan passband rangkaian resonansi yang
dinyatakan dalam dB.
• Insertion Loss: loss yang ditimbulkan oleh pemasangan suatu rangkaian
antara sumber tegangan dan suatu beban.
• Tuning/ penalaan: pengaturan harga L dan C agar dapat beresonansi pada
frekuensi kerjanya.
Rangkaian resonator terbagi 3, yaitu :
• Resonansi RC paralel L
• Resonansi RL paralel C
• Resonansi RLC seri
22
2.4. PLL (Phase Locked Loop)
Osilator adalah sebuah rangkaian yang sangat penting dalam sistem
komunikasi radio. Sebab gelombang elektromagnetik hanya bisa terpancar bila
ada arus listrik yang berubah, sedangkan cara termudah untuk mendapatkannya
adalah dari osilator. Jadi fungsi utama osilator adalah sebagai pembangkit
gelombang pembawa. Fungsi penting lain dari osilator adalah ketika gelombang
pembawa itu harus digeser frekuensinya ke frekuensi lain yang dikehendaki.
Dalam hal ini penggeseran frekuensi sangat membutuhkan osilator.
Syarat penting bagi sebuah osilator adalah stabil, dalam arti frekuensinya
tidak mudah berubah. Akan tetapi pada prakteknya justru lebih banyak
dibutuhkan osilator yang frekuensinya mudah diubah-ubah (variabel). Dua
kondisi ini terlihat saling bertentangan. Stabil artinya frekuensinya harus tetap,
tapi di sisi lain frekuensi ini harus mudah diubah-ubah.
Gambar 2.15 a.) Rangkaian osilator kristal b.) Rangkaian VCO
Osilator yang sangat stabil adalah osilator kristal. Tetapi kristal tidak bisa
diubah frekuensinya. Sebab frekuensi resonansi kristal ditentukan oleh demensi
fisiknya. Kristal quartz misalnya, harus diasah sedemikian rupa sehinga pada
demensi tertentu elektron di dalamnya ber-resonansi pada frekuensi tertentu.
Demensi inilah yang menentukan frekuensi resonansi kristal, dan inilah yang
23
membuat osilator kristal menjadi sangat stabil, karena demensi tak mudah
berubah.
VCO (voltage controlled oscillator) adalah osilator LC yang frekuensinya
bisa dikendalikan dari tegangan yang diberikan pada varaktor-nya (gambar b).
Varaktor adalah dioda yang bila diberi tegangan balik akan menjadi kapasitor,
dimana nilai kapasitansinya tergantung dari tegangan yang diberikan padanya.
Jadi dengan mengubah tegangan pada varaktor itu, frekuensi VCO akan berubah.
Sementara itu nilai kapasitansi varaktor (maupun kapasitansi intrinsik dalam
transistor) sangat mudah dipengaruhi oleh suhu. Inilah yang membuat frekuensi
VCO mudah berubah (kurang stabil). Sensitif terhadap suhu.
PLL mempekerjakan dua jenis osilator itu (kristal dan VCO) sedemikian
rupa sehingga menghasilkan frekuensi output yang stabil dan sekaligus mudah
diubah-ubah (variabel). Caranya adalah dengan membagi frekuensi VCO dan
kemudian membandingkannya dengan frekuensi referensi yang berasal dari
osilator kristal (gambar d).
PLL (Phase Locked Loop) adalah suatu sistem yang memungkinkan suatu
sinyal tertentu mengendalikan frekuensi sebuah osilator dalam sebuah Lingkar
yang terkunci. Frekuensi osilator dapat sama besar atau kelipatannya dari
frekuensi sinyal tersebut (selanjutnya disebut frekuensi-referensi). Kalau frekuensi
sinyal berasal dari sebuah osilator kristal maka frekuensi yang lainnya dapat
dijabarkan mempunyai stabilitas yang sama dengan frekuensi kristal. Inilah yang
dijadikan dasar dari pesintesis frekuensi atau Frequency Synthesizer.
Kalau frekuensi-referensi mempunyai nilai yang berubah-ubah maka
frekuensi “osilator lingkar” akan mengikuti perubahan tersebut. Prinsip ini
digunakan dalam demodulator FM (Frequency Modulation), FSK (Frequency
Shift Keying) dan Tracking Filter.
Prinsip diatas lebih dikenal dengan istilah PLL (Phase Locked Loop) dan
telah diketahui sejak tahun 1923 tetapi sedikit sekali digunakan sampai akhir
24
1960. Bagian-bagian dari PLL terdiri dari :
Fixed Osilator sebagai frekuensi-referensi yang biasanya dibangun
menggunakan kristal kuarsa untuk menjamin kestabilannya
VCO (Voltage Control Oscillator) merupakan osilator yang frekuensi
keluarannya terkendali tegangan
LPF (Low Pass Filter). Pada dasarnya bagian ini mengubah ayunan
tegangan yang begitu cepat dari Phase Detektor menjadi tegangan dc
terkendali fasa
LPF-Amplifier. Bagian ini memperkuat keluaran LPF yang masih sangat
lemah sampai ke taraf beberapa volt dc hingga mampu mengendalikan
VCO
n-Devider atau “pembagi n kali”. Bagian ini yang membagi frekuensi
keluaran yang dikehendaki dari VCO supaya sama dengan frekuensi-
referensi
Phase Detector. Bagian ini bekerja dengan membandingkan nilai
frekuensi referensi dengan frekuensi dari n-Devider. Keluaran akan 0 volt
jika terjadi kedua frekuensi sama dan bernilai taraf dc tertentu jika kedua
frekuensi tersebut tidak sama
Berikut contoh Blok Diagram Aplikatif sebuah PLL Klasik yang bekerja pada
FM-II 100-MHz :
25
Bila dilihat dari fungsi masing-masing bagian diatas dapat digambarkan bahwa
frekuensi yang berada dalam “lingkar” tersebut sangatlah stabil menyamai
kestabilan frekuensi referensi dari osilator kristal. Yang paling menentukan dari
kualitas sebuah PLL adalah Respone Time dari LPF dan Devider dan lebar bidang
kerja dari VCO pada taraf tegangan yang mengendalikannya.
Perancangan dari nilai komponen pembangun LPF sangat menentukan terhadap
keluaran PLL (VCO) secara langsung. Ketidak tepatan akan menyebabkan
Locking Time berlangsung cukup lama dan ini merupakan indikasi unjuk kerja
PLL yang kurang baik. Disamping juga bisa menyebabkan terjadinya side-tone
yang cukup mengganggu karena akan ikut terbawa bersama gelombang
pemodulasi pada Penerapan FM.
Devider biasanya diawali dengan sebuah pre-scaller karena kebanyakan n-
devider tidak mampu bekerja pada pita FM-II. Dengan demikian akan ada
beberapa tahap devider sebelum sampai pada Phase Detector dan ini dapat diatasi
dengan pemakaian IC TTL karena kecepatan kerjanya tidak diragukan lagi.
Pada jenis PLL tertentu penentuan frekuensi keluaran yang dikehendaki
digunakan dua cara yaitu melalui n-devider dan perubahan pada frekuensi
26
referensi. Perubahan pada frekuensi referensi tidak bisa sebebas n-devider
mengingat Q-factory yang sangat tinggi dari kristal kuarsa yang hanya
memungkinkan pergeseran selebar 2% dari frekuensi fundamental-nya. Cara ini
biasa dan umum diterapkan pada AM-SSB Transceiver dengan memasang
Variable Capasitor secara serial dengan kristal untuk melakukan Fine-Tuning.
Pemakaian kristal kuarsa sebagai osilator sudah sejak lama dipakai mengingat Q-
factory yang mencapai lebih dari 3000 dan kestabilannya yang mengagumkan.
Sebagai gambaran apabila digunakan jam/arloji yang sumber detaknya terbuat
dari kristal kuarsa maka untuk terlambat atau lebih cepat 1 detik dibutuhkan
waktu 300 tahun.
2.4.1. Prinsip Kerja PLL
Dua buah sinyal dikatakan memiliki frekuensi yang sama bila beda fasa
antara keduanya selalu tetap. Bila misalnya frekuensi VCO berubah maka beda
fasa antara osilator kristal dan VCO akan berubah. Perubahan beda fasa ini
kemudian oleh detektor fasa dikonversi menjadi perubahan tegangan error.
Tegangan error berupa deretan pulsa-pulsa ini kemudian dilewatkan ke rangkaian
Low Pass Filter sehingga menjadi tegangan DC yang benar-benar rata.
Selanjutnya perubahan tegangan DC yang sudah rata ini diberikan pada varaktor
sehingga frekuensi VCO kembali seperti semula. Dengan cara ini maka frekuensi
VCO akan “terkunci” (locked) dan selalu sama dengan frekuensi osilator kristal.
Berhubung osilator kristal sangat stabil maka frekuensi VCO dengan sendirinya
akan ikut stabil. Inilah prinsip kerja PLL (gambar c).
27
Dalam gambar (d) frekuensi referensi (fr) berasal dari osilator kristal yang telah
dibagi (oleh rangkaian pembagi frekuensi) dengan bilangan pembagi = R.
Sementara itu, sebelum dibandingkan dengan frekuensi referensi (fr), frekuensi
output VCO (fo) juga dibagi dengan bilangan pembagi = N. Pada saat sistem PLL
ini dalam keadaan terkunci (locked) maka fr = fo / N atau dengan kata lain :
fo = N . fr.
Berdasarkan persamaan ini maka fo akan mudah dibuat variabel dengan
mengubah besarnya bilangan N, dimana N adalah bilangan bulat dan fr adalah
satuan terkecil dari perubahan fo. Satuan terkecil ini sering disebut step. Dengan
demikian mudah di dihitung
Bila fr = 100 kHz maka fo = N. 100 kHz.
Bila fr = 10 kHz maka fo = N . 10 kHz
Bila fr = 1 kHz maka fo = N . 1 kHz, dst.
N adalah bilangan bulat, bukan pecahan, dan N bisa bernilai 1 hingga tak
berhingga. Dalam praktek umumnya N ditentukan oleh lebar frekuensi kerja
VCO, karena tidak ada VCO yang mampu bekerja pada frekuensi nol hingga tak
berhingga.
Lebar frekuensi VCO ditentukan oleh karakteristik varaktor yang digunakan. Nilai
kapasitansi varaktor dalam PLL ditentukan oleh tegangan error yang dihasilkan
detektor fasa yang besarnya berkisar antara 0 – 5 volt, mengingat detektor fasa
umumnya dibangun dari TTL (Transitor Transistor Logic) yang beroperasi pada
tegangan 5 volt. Variasi tegangan error inil akan menentukan lebar frekuensi kerja
VCO. Terkadang variasi tegangan 0 - 5 volt sering dirasa kurang. Untuk
28
mendapatkan variasi tegangan yang lebih lebar (misalnya 0 - 15 volt) dibutuhkan
sebuah DC Amplifier sehingga akan diperoleh frekuensi kerja VCO yang lebih
lebar.
Kesimpulan penting yang bisa diambil dari sini adalah bahwa frekuensi
output PLL sangat stabil (se-stabil frekuensi kristal) tapi sekaligus dapat diubah-
ubah dengan amat mudah, cukup dengan mengubah besarnya bilangan pembagi
(N).
PLL bisa diimplementasikan pada beberapa aplikasi antara lain:
FM demodulator
AM demodulator
Sintesa frekuensi
Pengatur Putaran Motor
Pengatur Frekuensi Listrik (dengan nama yang lain)
Dari ketiga macam aplikasi tersebut yang paling populer adalah
penerapannya pada sintesa frekuensi. Penerapan sebagai AM demodulator sangat
jarang dilakukan karena akan membuat rangkaian demodulator menjadi lebih
rumit. Demodulator AM sederhana hanya membaca envelope sinyal yang
biasanya cukup dengan satu buah dioda germanium dan lowpass filter saja
sedangkan dengan menggunakan PLL harus menggunakan balance modulator
disamping rangkaian PLL itu sendiri. Sebagai FM demodulator juga jarang.
Prinsip implementasi pada FM demodulator adalah dengan menghubungkan salah
satu masukan detektor fasa (input F1) ke output dari IF (biasanya untuk pesawat
penerima radio komersial 10,7 MHz, dan 10,695 MHz/ 455 KHz pada penerima
komunikasi). Output audio diambil dari output LPF.
29
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Osilator yaitu suatu rangkaian elektronika yang dapat membangkitkan
getaran listrik dengan frekuensi tertentu dan amplitudonya tetap.
Adapun beberapa bagian yang menjadi syarat untuk sebuah osilator
supaya terjadi osilasi yaitu adanya rangkaian penguat, rangkaian feedback,
dan rangkaian tank circuit.
Kita dapat mengelompokkan osilator berdasarkan metode
pengoperasiannya menjadi dua kelompok, yaitu osilator harmonisa
(balikan) dan osilator relaksasi.
Namun, osilator yang sering digunakan dalam elektronika telekomunikasi
adalah osilator harmonisa.
Secara rangkaian, osilator harmonisa terbagi atas 2 kelompok, yaitu
osilator LC dan Osilator RC.
Pada osilator LC dibagi menjadi 4, yaitu :
o Osilator Armstrong
o Osilator Colpitts
o Osilator Clapp
o Osilator Hartley
Pada osilator RC dibagi menjadi 2, yaitu :
o Osilator Pergeseran Fase RC
30
o Osilator Wien Bridge / Twin T
Rangkaian resonator adalah rangkaian yang dapat meloloskan frekuensi
tertentu dan menghentikan frekuensi yang tidak diinginkan.
Beberapa definisi yang perlu diketahui pada rangkaian resonator :
o Resonator
o Bandwidth
o Faktor kualitas (Q)
o Faktor bentuk (Shape Factor)
o Ultimate attenuation
o Ripple
o Insertion Loss
o Tuning
Rangkaian resonator terbagi 3, yaitu :
o Resonansi RC paralel L
o Resonansi RL paralel C
o Resonansi RLC seri
PLL (Phase Locked Loop) adalah suatu sistem yang memungkinkan suatu
sinyal tertentu mengendalikan frekuensi sebuah osilator dalam sebuah
Lingkar yang terkunci.
PLL bisa diimplementasikan pada beberapa aplikasi antara lain:
o FM demodulator
31
o AM demodulator
o Sintesa frekuensi
o Pengatur Putaran Motor
o Pengatur Frekuensi Listrik
BAB IV
PERENCANAAN KERJA MASA DEPAN
PERANCANGAN DAN REALISASI GENERATOR SINYAL
PADA APLIKASI LONG RANGE NAVIGATION DENGAN
METODE PHASE LOCKED LOOP (PLL)
Global Positioning System (GPS) merupakan teknologi untuk navigasi
yang berkembang saat ini. Penggunaan fungsi dari GPS ini telah dapat
diaplikasikan dalam berbagai kebutuhan sehari-hari manusia seperti
penunjuk arah, lokasi tempat tujuan wisata, militer dan sebagainya bahkan
sudah ditanamkan dalam telepon genggam. Fungsi aplikasi ini dipergunakan
untuk mempermudah komunikasi.
Namun, jika sistem ini dijadikan sebagai satu-satunya sumber
penentuan posisi dan adanya kemungkinan dicabutnya hak penggunaan
satelit akan menghambat aktivitas navigasi dan kegiatan lainnya. Ditambah
lagi bahwa GPS mempunyai kelemahan besar yaitu tidak bisa bekerja dalam
indoor sehingga akan gagal pada komunikasi non LOS.
Long Range Navigation (LORAN) dianggap mampu menjadi salah
satu teknologi untuk mengatasi kekurangan GPS tersebut. LORAN
32
menggunakan teknologi radio sistem terestrial yang memanfaatkan
groundwave dalam perambatannya untuk menentukan letak sebuah posisi.
Groundwave digunakan karena LORAN menggunakan frekuensi rendah.
Sehingga cocok untuk komunikasi non LOS. Indonesia merupakan negara
kepulauan yang mempunyai luas wilayah yang besar sehingga
membutuhkan layanan navigasi untuk keperluan kebutuhan dalam negeri.
Oleh karena itu, pembangunan teknologi LORAN dirasa perlu untuk
mengatasi permasalahan tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.2wijaya.com/phaselockloop.htm (15 juni 2015)
http://elektronika-dasar.web.id/artikel-elektronika/definisi-dan-prinsip-
kerja-phase-locked-loop-pll-pada-motor-dc (15 juni 2015)
https://docs.google.com/document/d/1mWZlTZb2RJ-
WQwrkvUeNmBhdkKXyWQgJvYFsJGT8J2M/edit
wahyukr.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/9613/5._Osilator.pdf
http:misshariatyronald0.blogspot.com/2012/04/laporan-praktikum-
osilator.html
http://electrozone94.blogspot.com/2013/09/osilator.html
http://oprekzone.com/pll-phase-locked-loop-teori-dan-aplikasi
http://thpurwanto.blogspot.com/2013/04/cara-kerja-phase-locked-loop-
pll.html
mujurrose.orgfree.com/8.ppt
33
mujurrose.orgfree.com/1.ppt
kambing.ui.ac.id/onnopurbo/orari.../bab17-rangkaian-oscillator.pdf
http:staff.unila.ac.id/wsuane/2012/11/02/osilator-harmonik
httpsreinhard91.files.wordpress.com/2009/12/osilator.pdf
https://id.wikipedia.org/wiki/PLL
https://id.scribd.com/doc/182800268/Makalah-phase-locked-loop-docx
www.academia.edu/7014758/Karakteristik_Phase_Locked_Loop
sekawan-servis-electronic.blogspot.com/2010/.../pll-phase-locket-loops.html
kambing.ui.ac.id/onnopurbo/orari-diklat/.../PLL-frekuensi-synthesiser.pdf
aniqcahkudus.blogspot.com/2014/04/pengertian-pll.html
https://plus.google.com/113825403101790285947/posts/EDVb3Hr9KAv