Makalah BL Megah

8/17/2019 Makalah BL Megah

1/13

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan

berkat dan karunianya sehingga penulis telah berhasil menyelesaikan tugas makalah yang

diberikan oleh Bu Sri Yatmani, S.Si, M.Si selaku Dosen Bahan Listrik. Dengan berusaha

menari sumber in!ormasi dari internet, penulis bisa sedikit mempelajari tentang "#tal yang

akan penulis presentasikan kepada teman#teman. Pada a$alnya penulis kesulitan dalam

menari sumber in!ormasi tentang "#tal, dengan bantuan dari Budi %irmansyah dapat

mengerti. Dalam makalah ini adalah suatu bentuk laporan tentang penjelasan seara

sederhana sekaligus auan dasar bagi penulis untuk membuat sebuah presentasi agar tidak

kebingungan tentang "#tal yang penulis alami sebelumnya dan tidak menimpa kepada teman#

teman. Penulis membuat makalah ini hanya point#point yang penting dan seara umum

dikenal di masyarakat.

Dalam makalah ini dibahas tentang "#tal adalah&

'. Prinsip kerja

(. %ungsi atau kegunaan dalam rangkaian

). *arakteristik

+. enis#jenis

-. plikasi dalam rangkaian

Selain itu penulis menambahkan sedikit rumus#rumus untuk menari dan menilai !rekuensi

dari suatu "#tal. Berdasarkan isi dari makalah yang disebutkan diatas ada bagian yang

memiliki in!ormasi yang sangat minimal sekali, kemampuan penulis yang terbatas. Dengan

demikian, makalah ini diharapkan menjadi penolong bagi teman#teman yang tidak paham

dengan "#tal. gar kita semua dapat mempelajari lebih jauh tentang "#tal. Penulis sebagai

penyusun mohon maa! seandainya dalam makalah ini tidak dapat menjelaskan seara

terperini ataupun ada kesalahan penulisan. Penulis akan siap untuk mendengarkan kritik dan

saran yang membangun dari Bu Sri Yatmani, S.Si, M.Si dan teman#teman.

Serpong, (' Maret (/'0

Penulis

i


2/13

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

ii


3/13

iii


4/13

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

pa itu kristal 1"#tal2 3 ika orang a$am mendengar kata tersebut langsung menuju kepada

kristak berlian. Tapi kristal yang dimaksud adalad salah satu komponen yang dingunakan

untuk mengatur !rekuensi pada suatu rangkaian. *ristal umumnya digunakan untuk rangkaian

osilator yang menuntut stabilitas !rekuensi yang tinggi dalam jangka $aktu yang panjang.

lasan utamanya adalah karena perubahan nilai !rekuensi kristal seiring dengan $aktu, atau

disebut juga dengan istilah !aktor penuaan !rekuensi 1!re4ueny aging2, jauh lebih keil dari

pada osilator#osilator lain. %aktor penuaan !rekuensi untuk kristal berkisar pada angka

5-ppm6tahun, jauh lebih baik dari pada !aktor penuaan !rekuensi osilator 78 ataupun osilator

L8 yang biasanya berada diatas 5'96tahun.

:ambar ' Simbol *ristal

*ristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Pada umumnya, nilai koe!isien

suhu kristal berada dikisaran 5-/ppm direntangan suhu operasi normal dari #(/;8 sampai

dengan ntuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, kristal dapat

dioperasikan didalam sebuah o?en keil yang dijaga agar suhunya selalu konstan.

:ambar ( *emasan *ristal

1


5/13

*ristal tersedia dalam berbagai bentuk kemasan. *emasan yang populer adalah @8+A dan

@8+AS. @8+AS mempunyai bentuk tapak yang sama dengan @8+A, tetapi kemasannya lebih

pendek. @8+AS juga tersedia untuk aplikasi SMD 1@8+ASM2, dengan kaki yang ditekuk rata

diba$ah dasar yang terbuat dari plastik. *emasan SMD bentuk lain juga banyak tersedia

dipasaran. Perlu diingat bah$a kristal dengan kemasan yang berbeda akan mempunyai

karakteristik yang berbeda pula. @al ini disebabkan karena dimensi dan bentuk keping kristal

tergantung kepada besarnya kemasan. Sebagai ontoh, kemasan @8+A biasanya berisikan

keping kristal yang berbentuk piringan, sedangkan kemasan @8+AS, karena lebih pendek,

berisikan keping kristal berbentuk persegi panjang. Dalam pesa$at radio, kristal banyak

digunakan pada pembangkit !rekuensi tinggi 1osilator2 agar !rekuensi osilator dapat

dipertahankan stabil, disamping !rekuensi yang stabil, suatu osilator kristal mempunyai

band$idth yang sangat sempit. *ristal yang dipakai dalam pesa$at radio kebanyakan adalah

sekeping potongan kristal 4uart. %rekuensi resonansinya tergantung pada ketebalan

kepingannya, misalnya untuk = M@ ketebalannya sekitar /.A MM.

Seperti kita ketahui bersama bah$a suatu kristal 4uart dapat memberikan e!ek pieoeletri.

Material pieoeletri yang lain adalah :aram 7ohelle atau nama kimianya *alium Catrium

Tartrat, kristal semaam ini kebanyakan digunakan untuk mirophone atau untuk speaker

headphone.

1.2 TUJUAN

Setelah mempelajari bahasan ini diharapkan mahasis$a dapat memahami penggunaan kristal

1"#tal2, dan pemilihan jenis !rekensi yang akan di dapat dalam kristal atau ranangan sistem

elektronika yang salah satu komponenya adalah kristal.

1.3 PERUMUSAN MASALAH

Penjelasan dari kristal yaitu &

'. prinsip kerja

(. !ungsi

). karakteristik

+. jenis#jenis

-. aplikasi dalam rangkaian

0. rumus yang melibatkan nilai dari !rekuensi dalam kristal

1


6/13

1.4 RUANG LINGKUP

Dalam makalah ini hanya di bahas tentang kristal seara umum dan juga osilator kristal

sebagai rangkaian yang tidak dapat dipisahkan. Sehingga kami tidak lagi menyinggung

tentang kristal#kristal di luaran sana yang memiliki !ungsi dan kegunaanya masing#masing.

@al ini kami ingatkan kepada pembaa agar tidak keliru tentang makalah yang telah kami

buat. alaupun kristal seara umum tetapi krisal yang di bahas hanya kristal yang memiliki

pin6 kaki dua dan tiga.

1


7/13

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 LANDASAN TEORI

'. *ristal 1"#tal2 adalah komponen elektronik yang menggunakan resonansi mekanis

yang bergetar dengan bahan pieoelektrik untuk meniptakan sebuah sinyal listrik

dengan !rekuensi yang sangat tepat.

(. silator adalah suatu rangkaian yang menghasilkan keluaran 1output2 yang

amplitudonya berubah#ubah seara periodi dengan $aktu. utput berupa gelombang

sinusoida, gelombang persegi, gelombang pulsa, gelombang segitiga6 gergaji

). silator kristal adalah osilator yang menggunakan kristal sebagai kalang penentu

!rekuensi osilator !rekuensi tetap jika dibutuhkan stabilitas yang tinggi. Bahan dari

kristal tertentu memperlihatkan e!ek pieoelektrik apabila dikenai tegangan listrik

+. E!ek pieoelektrik adalah suatu kemampuan yang dimiliki sebagian kristal maupun

bahan#bahan tertentu lainnya yang dapat menghasilkan suatu arus listrik jika

mendapatkan perlakuan tekanan.

1


8/13

Bab III

PEMBAHASAN

3.1 Prinsip kerja

Hampir semua benda yang terbuat dari bahan elastis dapat digunakan seperti kristal

dengan transduser yang tepat karena semua benda memiliki !rekuensi res"nansi alami

getaran. Misalnya baja sangat elastis dan memiliki ke#epatan tinggi suara. Itu sering

digunakan dalam !ilter mekanik sebelum kuarsa. $rekuensi res"nansi tergantung pada

ukuran bentuk elastisitas dan ke#epatan suara dalam materi. %ristal !rekuensi tinggi

biasanya dip"t"ng dalam bentuk yang sederhana piring persegi panjang. %ristal

!rekuensi rendah seperti yang digunakan dalam jam digital biasanya dip"t"ng dalam

bentuk garpu tala. &ntuk aplikasi tidak memerlukan 'aktu yang sangat tepat biaya

rendah res"nat"r keramik sering digunakan sebagai pengganti dari kristal kuarsa.

%etika sebuah kristal kuarsa dengan benar dip"t"ng dan di(m"unt dapat dibuat untuk

mendist"rsi dalam medan listrik dengan menerapkan suatu tegangan elektr"da di dekat

atau pada kristal. Pr"perti ini dikenal sebagai pie)"ele#tri#ity. %etika suatu rangkaian

dihapus kuarsa akan menghasilkan medan listrik seperti kembali ke bentuk sebelumnya

dan ini dapat menghasilkan tegangan. Hasilnya adalah bah'a kristal kuarsa berperilaku

seperti rangkaian terdiri dari sebuah indukt"r kapasit"r dan resist"r dengan !rekuensi

res"nan yang tepat.

%uarsa memiliki keuntungan lebih lanjut bah'a k"nstanta elastis dan perubahan ukuran

sedemikian rupa sehingga ketergantungan pada suhu !rekuensi dapat menjadi sangat

rendah. %arakteristik khusus akan tergantung pada m"de getaran dan sudut di mana

kuarsa dip"t"ng *relati! terhadap sumbu kristal"gra!i+. ,leh karena itu !rekuensi res"nan

piring yang tergantung pada ukuran tidak akan banyak berubah salah satu. &ntuk

aplikasi kritis "silat"r kuarsa dipasang pada suhu yang dikendalikan 'adah yang disebut

kristal "-en dan juga dapat dipasang pada peredam kejut untuk men#egah gangguan

"leh getaran mekanik eksternal.

3. $ungsi

Pada pesa'at radi" kristal banyak digunakan pada pembangkit !rekuensi tinggi *"silat"r+

agar !rekuensi yang di dapat stabil. Selain sebagai "silat"r kristal dapat ber!ungsi

sebagai !ilter pada rangkaian /atti#e !ilter. 0alam hal ini kristal yang digunakan kristal

yang berkaki tiga dimana salah satu kaki bertindak sebagai gr"und.

1


9/13

3.3 %arakteristik

Material yang mempunyai bentuk struktur kristalin seperti uart) mempunyai satu si!at

unik yaitu mampu menghasilkan tegangan listrik ketika diberi tekanan mekanikal dan

juga sebaliknya berubah bentuk mekanikalnya ketika diberi tegangan listrik. Si!at ini

dikenal dengan nama e!ek pie)"(ele#tri#. Si!at inilah yang diman!aatkan untuk

menghasilkan res"nansi listrik(mekanik sehingga kristal akan bergetar pada !rekuensi

alami tertentu jika diberi tegangan listrik b"lak(balik. $rekuensi alami ini ditentukan "leh

p"t"ngan dan dimensi keping kristal yang ditetapkan pada saat pembuatan. %arena

p"t"ngan dan dimensi keping kristal dapat dik"ntr"l se#ara presisi pada saat pr"ses

pr"duksi maka kristal mempunyai !rekuensi getar alami yang sangat akurat. Akurasi

kristal umumnya berada pada kisaran 23ppm dengan akurasi yang lebih tinggi juga

tersedia 'alaupun harganya tentu lebih mahal.

P"t"ngan keping kristal menga#u kepada "rientasi sudut pem"t"ngan keping kristal

terhadap garis struktur kristalin dan juga bentuk keping kristal tersebut. Ada banyak

standar p"t"ngan keping kristal yang masing(masing mempunyai karakteristik yang

berbeda(beda. Sebagai #"nt"h p"t"ngan A4 yang p"puler mempunyai !rekuensi

!undamental maksimum yang tidak terlalu tinggi dan k"e!isien suhu yang #ukup baik

*berbentuk kur-a !ungsi kubik+. 5"nt"h lain adalah p"t"ngan B4 yang mempunyai

!rekuensi !undamental maksimum yang lebih tinggi tetapi k"e!isien suhunya lebih buruk*berbentuk kur-a parab"lik+.

%ristal dapat di"perasikan pada !rekuensi !undamental atau salah satu dari !rekuensi(

!rekuensi harm"nik ganjil *"dd harm"ni#s+ yang biasa disebut dengan istilah "-ert"nes.

$rekuensi !undamental maksimum sebuah kristal ditentukan "leh p"t"ngan dan dimensi

keping kristal. Semakin tinggi !rekuensi !undamental sebuah kristal semakin tipis keping

kristal tersebut sehingga keping kristal menjadi rapuh dan mudah patah. 6adi untuk

men#apai spesi!ikasi !rekuensi getar yang lebih tinggi kristal harus ber"perasi

menggunakan salah satu "-ert"ne yang ada.

7alaupun uart) adalah material yang paling sering digunakan untuk membuat kristal

material lain seperti lithium(ni"bate lithium(tantalate bismuth(germanium "8ide dan

alumimium(ph"sphate juga dapat dipakai untuk membuat kristal. Material lain yang juga

dapat digunakan adalah sejenis keramik yang terbuat dari padatan timbal )ir#"nium dan

titanium dan material p"limer seperti p"ly-inyl #hl"ride dan di!lu"rp"lyethylene.

3.9 6enis(jenis

1


10/13

%eterangan :

; S0. %ristal jenis H5(9=>&S

3. %ristal jenis H5(9=>&

;


11/13

kapasit"r beban akan mempengaruhi !rekuensi getar sebuah kristal. E!ek ini juga disebut

pulling dimana perubahan nilai kapasit"r beban *atau m"de res"nansi seperti

disebutkan diatas+ dalam rangkaian "silat"r kristal akan merubah !rekuensi getar kristal

tersebut.

Pulling dapat digunakan untuk mengatur !rekuensi getar kristal 'alaupun hanya dalam

rentangan yang terbatas. Biasanya lembaran data kristal men#antumkan nilai n"minal

kapasit"r beban yang tepat untuk mendapatkan spesi!ikasi !rekuensi getar yang tertera.

Fesist"r F ber!ungsi untuk membatasi tingkat pas"kan daya *dri-e le-el+ kepada kristal.

4ingkat pas"kan daya yang terlalu rendah akan menyebabkan kristal gagal ber"silasi

dan sebaliknya jika terlalu tinggi akan mempengaruhi stabilitas !rekuensi kristal atau

malah dapat menyebabkan keping kristal menjadi retak.

%ristal jenis H59= memerlukan tingkat pas"kan daya dikisaran 1m7 sedangkan kristal

H59=S atau H59=SM memerlukan sekitar 1G7. Semakin besar dimensi kepingan

kristal akan semakin tinggi pas"kan daya yang dibutuhkan. 4ingkat pas"kan daya juga

dipengaruhi "leh !rekuensi getar dimana !rekuensi getar yang lebih tinggi akan

memerlukan pas"kan daya yang lebih besar.

3.C Fangkaian Ekui-alensi

Fangkaian Ekui-alen %ristal

0ari sudut pandang bidang elektr"nika tata kerja kristal dapat diilustrasikan melalui

rangkaian ekui-alen yang terdiri dari dua buah kapasit"r satu buah indukt"r dan satubuah resist"r.

Indukt"r /1 *m"ti"nal indu#tan#e+ adalah padanan dari massa keping kristal yang

bergetar kapasit"r 51 *m"ti"nal #apa#itan#e+ adalah padanan dari kekakuan keping

kristal mela'an getaran dan resist"r F1 adalah padanan dari energi yang hilang diserap

"leh kristal karena bentuknya mengalami perubahan ketika bergetar. %apasit"r 5 *shunt

#apa#it"r+ adalah kapasitansi yang terbentuk diantara dua elektr"da yang mengapit

p"t"ngan kristal.

$rekuensi getar alami kristal diberikan "leh persamaan berikut:

....................................................................................................1

&mumnya nilai induktansi /1 adalah sangat tinggi sementara nilai kapasitansi 51 sangat

rendah. Sebagai #"nt"h sebuah kristal yang mempunyai !rekuensi getar 1MH)

mempunyai nilai /1 .H 51 .1p$ F1 dan 5 Cp$.

Fasi" antara nilai induktansi /1 dan kapasitansi 51 yang sangat besar jauh melampaui

nilai rasi" yang la)im didapat jika menggunakan k"mp"nen biasa sehingga nilai !akt"r

kualitas *J+ dari kristal menjadi jauh lebih tinggi daripada rangkaian /5 biasa.

$akt"r kualitas sebuah kristal diberikan "leh persamaan berikut:

....................................................................................

1


12/13

Nilai !akt"r kualitas kristal umumnya bekisar diantara 19 sampai dengan 1C

bandingkan dengan nilai !akt"r(kualitas rangkaian /5 biasa yang hanya berkisar diangka

ratusan.

%ristal dapat diterapkan pada rangkaian res"nansi(seri ataupun res"nansi(paralel. Pada

rangkaian res"nansi(seri kristal bersi!at se"lah("lah terdiri dari sebuah kapasit"r dan

sebuah indukt"r yang dirangkai se#ara seri. Impedansi kristal akan men#apai nilai

terendah yaitu sama dengan nilai tahanan F1 pada !rekuensi getar alami. Pada

rangkaian res"nansi(paralel kristal bersi!at seperti terdiri dari sebuah kapasit"r dan

sebuah indukt"r yang dirangkai se#ara paralel. Impedansi kristal akan men#apai nilai

tertinggi pada !rekuensi getar alami. Perlu di#atat bah'a !rekuensi getar alami sebuah

kristal yang sama jika ber"perasi se#ara res"nansi(paralel adalah sedikit lebih tinggi

daripada ketika di"perasikan se#ara res"nansi(seri. $en"mena ini dikenal dengan istilah

pulling yang besarannya tergantung kepada rasi" dari 51 dengan 5 dan 5/.

Besarnya perubahan !rekuensi yang disebabkan "leh !akt"r pulling ini diberikan "leh

persamaanberikut:

.................................................................................................3

%ristal biasanya dibentuk sedemikian rupa sehingga lebih "ptimal jika di"perasikan pada

salah satu m"de tertentu baik itu se#ara res"nansi(seri ataupun res"nansi(paralel.

1


13/13

Bab IK

%ESIMP&/AN

%ristal itu adalah sebuah k"mp"nen yang ber!ungsi sebagai penstabil !rekuensi pada

sinyal radi" dan kristal ber!ungsi sebagai !ilter pada rangkaian /atti#e !ilter.

1

Makalah BL Megah

Documents

Transcript of Makalah BL Megah