6.8 OSILATOR RESISTANSI NEGATIF

Sifat resistansi negative pada suatu bagian dari karakteristiknya yaitu : pada suatu bagian dan cakupan kerjanya (operating range) suatu kenaikan tegangan terminal menyebabkan penurunan dari arus terminal alat resistansi negative bekerja sebagai suatu sumber energy yang menggantikan energy tangki yang telah terpakai pada resistansi-dalamnya dan pada beban

Ada 2 konfigurasi dasar yang mungkin yaitu :

1. Rangkaian tangki dapat berupa resonansi seri dan negative terpasang sebagai bagian dari rantai seri tersebut

2. Rangkaian tangki berupa resonansi pararell dimana resistansi negative dihubungkan shunt denganya atau disebut dengan Konduktansi negative

Jika resistansi r mempunyai nilai yang sama besarnya dengan Rs dan negative bagian yang nyata dari persamaan impedansi akan hilang dan rangkaian akan mempertahankan osilasi .jiak besarnya impedansi negative melebihi Rs ,maka osilasi akan bertambah .

Frekuensi osilasi diberikan oleh

Rangkaian pararell yang ditunjukan dalam gamabr adalah pasangan (dual) dari rangkaian serinya

Persamaan admitansi untuk rangkaian pararel adalah

Dimana kondisi yang menjamin osilasi adalah

|g|≥|Gp|

Bias Gp Lp Cp

|r|≥|Rs|

Alat konduktansi negative

negatif

Dengan g negative ,dan

memberikan frekuensi osilasi sekali lagi dengan meningkatnya amplitude osilasi ketidaklineran dari konduktansi negative akan membatasi amplitude dengan menurunkan besarnya g pada pada ayunan ayunan yang terbesar .

alat alat yang digunakan dalam praktek seperti misalnya diode diode trowongan (tunnel diodes) juga mempunyai suatu komponen rekatif yang terdapat pada karakteristinkya

komponen rekatif dari alat resistansi negative adalah pararell dengan dan jika

jauh lebih besar daripada pengaruh pergeseran tala (detuning) akan kecil

saja .tapi perbandingan keduanya tidak dapat dibuat menjadi terlalu besar karena dengan demikian tidak akan mungkin untuk memelihara osilasi

6.9 PENYUSUN –PENYUSUN FREKUENSI

Penyusunan frekuensi (frequency synthesizer) adalah sebuah pengubah frekuensi yang menggunakan suatu rantai dengan fasa terkunci (phase-locked loop ) dan pengitung penghitung digital (digital counter ) dalam suatu system umpan balik kesalahan fasa yang menjaga bahwa keluaran akan berjalan menurut sustu hubungan fasa yang telah ditentukan terhadap sinyal pedoman (refrence) kestabilan frekuency keluaran ditentukan oleh kstabilan dari osilator pedoman yang biasanya adalah sebuah rangkaian osilator dengan pengaturan kristal

Prinsip prinsip penyusunan frekuensi ini sudah dikembangkan sejak dulu Dengan mahalnya harga komponen pada tahun 1930 dan rumitnya rangkaian maka dari itu chip chip mickro yang khusus dirancang untuk penggunaan ini sekarang sudah tersedia dengan harga yang rendah dan banyak digunakan dalam peralatan komunikasi

6.9.1 Rantai fasa Terkunci

Sebagai jantung dari penyusun frekuensi adalah rantai fase-terkunci (phase-locked loop). Sebuah loop fasa-terkunci dituliskan dalam Gambar 6.8, dan kerjanya dapat digambarkan sebagai berikut. Sebuah osilator yang stabil menghasilakn suatu frekuensi pedoman gelombang persegi (square-wave reference frequency) Fr, yang memberikan satu dari masukan-masukan ke rangkaian detector-fasa. Frekuensi pedoman ini dapatmempunyai nilai berapa saja yang mudah di peroleh,

tetapi biasanya frekuensi dipilih sedemikian sehingga dapat digunakan sebuah rangkaian osilator Kristal. Sebuah osilator yang diatur-dengan-tegangan (=voltage-controlled oscillator + VCO) membangkitkan frekuensi keluaran akhir Fo, dan dirancang sedemikian sehingga dapat ditala pada seluruh cakupan, yaitu dari frekuensi minimum sampai frekuensi maksimum yang dikehendaki. Keluarannya langsung diumpankan ke beban, dan juga digunakan untuk mendorong suatu penghitung biner (binary counter) yang dapat deprogram, yang berfungsi sebagai pembagi frekuensi (÷ N, dimana N adalah bilanagan persegi pada frekuensi pedoman yang merupakan masukan kedua ke rangkaian pembanding fasa (phase-comparator)

Pada gambar diatas merupakan penyusun frekuensi dengan loop fasa terkunci yang sederhana

Pembanding fasa itu adalah sebuah rangkaian logis (logic circuit) yang menghasilkan suatu sinyal dc yang besarynya sebanding dengan selisih fasa antara sinyal pedoman fr dan kelauaran counter fo/N .sinyal dc in difilter untuk meratakan kebisingan dan memperlambat respons rangkaian untuk mencegah “overshoot” (keterlanjutan) atau osilasi dan dipasangkan sebagai masukan pengatur ke VCO .Bila selisih fasa antara kedua sinyal fr dan fo?N adalah nol ,keluaran dc dari pembanding fasa adalah tepat sebesar yang diperlukan untuk menala VCO pada frekuensi Nfr,Bila ada perbedaan fasa antara kedua nya bias yang dimasukan ke VCO akan berubah dalam arah yang akan menaikan atau menurunkan fo secukupnya saja sehingga selisih fasa tersebut akan menghilang .begitu keluaranya mencapai nilai N.fr VCO akan mengunci pada “(lock onto) frekuensi itu dan rantai umpan balik akan mencegah dari penyimpangan frekuensi keluaran fo diatur untuk suatu nilai baru dengan mengubah bilangan dengan mana counter itu membagi .bilangan N adalah banyaknya pulsa pulsa yang akan dihitung oleh counter sebelum counter itu mulai dengan perioda baru (reccles) ;N diberikan kode biner

6.92 prescaler

Osilator pedoman

Pembanding

Fasa

Filter low pass

Osilator yang diatur

dengan tegangan

(VCO)

+N (counter –N langkah

Jika diinginkan frekuensi frekuensi lain yang terletak diantara nilai nilai tersebut,harus digunakan prescaler alas an lain yaitu karena frekuensi frekuensi (di atas 100 Mhz) counter-counter prescaler dengan modulus tetap digunakan untuk memperkecil hitungan ke suatu frekuensi dibawah 100 Mhz tersebut dan kemudian keluaran prescaler dapat mendorong sebuah counter frekuensi rendah yang dapat deprogram dan yang dapat pula diperoleh dengan mudah

Gambar diatas menunjukan bagaimana sebuah rangkaian prescaler dapat digunakan untuk memungkinkan pembagian dengan suatu bilangan yang tidak utuh ,rangkaian prescaler adalah sebuah counter bermodulus dua yaitu ragam (mode) yangsatu rangkaian menghasilkan suatu keluaran untuk setiap p+1 pulsa masukan ,dua buah counter frekuensi rendah yang dapat deprogram menghitung B pulsa atau counter utama dan kedua mengitung A pulsa .

Pada permulaan suatu siklus kedua counter diatur bilangan bilangan yang deprogram untuknya (yaitu A dan B) selama counter A mengandung sebuah bilangan bukan nol prescaler akan menghitungdalam cara atau dalam ragam P+1 sehingga rantai counter akan mengitung ke bawah (p+1) .A pulsa sampai counter A menjadi nol pada saat ini rangkaian prscaler akan dipaksa untuk mengitung dalam cara P, dan juga masukan ke counter A akan dimatikan sehingga counter A

Osilator pedom

an

Detector selisih

fasa

Filter low pass

VCO

-B

Register B

Prescaler +P

Atau +(P+1)

+ 1

Register B

akan tetap pada keadaan nol sampai counter B menyelesaikan hitunganya pada saat itu juga keadaan counter b akan mengandung nilangan (B-A) dan kemudian akan mulai menghitung ke bbawah dari B-A) pada setiap pulsa yang ke P dari keluaran . Bila counter B mencapai nol, kedua counter kembali (reset) ke bilangan-bilangannya yang diprogramkan dan perioda dimulai kembali.

Hasil dari prosedur prescaler ini diperlihatkan dalam Persamaan (6.22), yang menghubungkan frekuensi keluaran pada frekuensi pedoman dengan modulus-modulus dari ketiga counter sebagai suku-sukunya.

Karena setiap bilangan pecahan dapat dinyatakan dengan pendekatan yang sangat baik sebagai perbandingan ddari dua bilangan utuh, jumlah frekuensi-frekuensi tepat yang dapat di”dial” (diminta) dari penyusun frekuensi ini bertambah banyak. Keuntungan lain ialah bahwa hanya rangkaian prescaler saja yang perlu bbbeeekerja pada frekuensi-frekuensiyang sangat tinggi, sedangkan counter-counter yang dapat deprogram boleh dibuat dari komponen-komponen frekuensi-rendah yang dapat diperoleh dengan mudah.

6.9.3 Penerapan-penerapan

Penerapan yang paling logis dari penyusunan frekuensi adalah sebagai suatu generator sinyal yang deprogram secara digital (baik langsung dengan tangan atau dari jarak jauh) yang dapat digunakan untuk maksud-maksud pengujian, pengukuran frekuensi pada stasiun-stasiun monitor radio, atau dalam alat-alat ukur frekuensi di laboratorium.

Penyusun frekuensi juga dipakai pada pesawat-pesawat transceiver (transmitter receiver, pemancar-penerima) telekomunikasi bersaluran banyak (multichannel), di mana perpindahan dari satu ke lain saluran sering harus dilakukan. Penyusunan frekuensi membangkitkan frekuensi osilator local untuk penyampur pesawat penerima, dan juga adalah sumber frekuensi primer untuk pemancarnya. Pemindahan (switching) biasanya

6.10 soal soal

1.sebuah osilator pergeseran fasa akan dirancang untuk frekuensi 10 Khz dengan menggunakan transitor khusus(pasangan Darlington) dengan ri=100KΩ ,β= 2000 dan gm=20mS resistor resistor bias basis memberikan suatu kombinasi pararel

fo= Nfr=(B+A/P)Pfr

=[(B-A)(P)+(A)(P+1)]fr

sebesar 100 kΩ .resistor ketiga pada jaringan pergeseran fasa digantikan dengan resistansi masukan penguat dan kedua resistor lainya mempunyai nilai yang sama .Hitunglah nilai nilai R dan C, dan nilai Rc bila penguatb harus mempunyai perolehan bahwa impedansi masukan jaringan pergesaran fasa tidak membebani penguat

2. sebuah osilator colpits mempunyai kumparan dengan induktansi sebesar 50µH, dan ditala dengan kapasitor sebesar pF pada masukan penguat dan 100pF pada keluaran ,hitunglah frekuensi osilasi pada perolehan minimum yang harus disediakan penguat untuk memelihara osilasi

3. sebuah osilator konduktansi negative menggunakan suatu kumparan dengan L =10µH dan Qo = 100 pararel dengan sebuah kapasitor 50 pF hitunglah nilai minimum konduktansi yang harus ditimbulkan oleh alat konduktansi negative itu dan frekuensi osilasi