Kamis, 07 Mei 2009

Filter adalah adalah sebuah rangkaian yang dirancang agar melewatkan suatu pitra frekuensi tertentu seraya memperlemah semua isyarat di luar pita ini. Pengertian lain dari filter adalah rangkaian pemilih frekuensi agar dapat melewatkan frekuensi yang diinginkan dan menahan (couple)/membuang (by pass) frekuensi lainnya.Jaringan-jaringan filter bisa bersifat aktif maupun pasif.Jaringan filter pasif hanya berisi tahanan, inductor dan kapasitor saja. Jaringan Filter aktif berisikan transistor atau op-amp ditambah tahanan, inductor dan kapasitor.
Adapun Jenis-Jenis Filter : Filter Low Pass adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dc naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc, tegangan keluarannya diperlemah (turun).Low Pass Filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam/menahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.Gambar respon LPFPita Lewat : Jangkauan frekuensi yang dipancarkan Pita Stop : Jangkauan frekuensi yang diperlemah. Frekuensi cutoff (fc) : disebut frekuensi 0.707, frekuensi 3-dB, frekuensi pojok, atau frekuensi putus. Filter High Pass memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutoff fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. Pengertian lain dari High Pass Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.Filter Band Pass hanya melewatkan sebuah pita frekuensi saja seraya memperlemah semua frekuensi di luar pita itu. Pengertian lain dari Band Pass Filter adalah filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu). denganQ = faktor mutufo = frekuensi cutoffB = lebar pita frekuensiGambar Band Pass Filter seperti berikut ini : Filter Band Elimination, yaitu filter band elimination menolak pita frekuensi tertentu seraya melewatkan semua frekuensi diluar pita itu.Bisa juga disebut Band Reject merupakan kebalikan dari Band Pass, yaitu merupakan filter yang menolak suatu range frekuensi. Sama seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan faktor mutu.Merancang Filter Ada 3 macam desain yang cukup dikenal pada penggunaan rangkaian filter pada sistem audio yaitu :Chebycev,Bessel dan Butterwoth. Filter butterwoth lebih banyak digunakan dalam sistem audio.Rancangan rangkaian yang akan dibahas adalah low pass filter butterwoth dan high filter butterwoth karena filter butterwoth memiliki tingkat kelinieran yang lebih baik.
Apakah Op-Amp ?
  • Penguat Operasional/Operational Amplifier (Op-Amp) merupakan penguat masuk diferensial berperolehan tinggi gandeng langsung.
  • Op Amp adalah rangkaian yang menghasilkan tegangan keluaran V0, yang merupakan hasil penguatan terhadap selisih tegangan pada kedua masukan V1 dan V2.




Diagram schematic simbol Op-Amp



Karakteristik Op-Amp

  • Perolehan tegangan tidak terhingga.
  • Bandwidth tidak terhingga.
  • Impendansi masuk tidak terhingga.
  • Impendansi keluar nol.
  • Neraca sempurna, yaitu keluaran nol kalau tegangan-tegangan yang sama ada pada dua terminal masukan.
  • Karakteristik tidak berubah oleh temperatur.

PEMBANGKIT GELOMBANG (OSCILLATOR)

Introduksi.

Gelombang sinusoidal merupakan hal paling mendasar dari semua jenis bentuk gelombang lainnya. Itu sebabnya ketika anda mempelajari dasar-dasar arus listrik bolak-balik, amplifier atau oscilator selalu tak lepas dari gelombang sinusoidal. Walaupun gelombang sinusoidal sangat penting dalam bidang elektronik , gelombang nonsinusoidal juga tak kalah pentingnya. Bidang study gelombang sinusoidal dan nonsinusoidul (pulse crcuit) sangat luas dan oleh karena itu dalam ruang yang relatif terbatas ini penulis mencoba membahas topik dimaksud secara singkat namun mendasar. Pembahasan meliputi bagaimana cara membangkitkan gelombang sinusoidal, gelombang nonsinusoidal dan informasi ringkas tentang penggunaannya dalam bidang elektronik.


Gelombang sinusoidal

Bagi anda yang menggemari bidang elektronika kata oscillator tentu sudah tidak asing lagi. Sebagaimana kita ketahui oscilator adalah suatu rangkaian elektronik yang bekerja sendiri membangkitkan atau memproduksi getaran-getaran listrik berbentuk sinus / sinusoidal. Ada banyak jenis oscilator umumnya bekerja berdasarkan prinsip umpan balik (feedback) Artinya umpan balik diperlukan untuk mempertahankan oscillasi.
Sebagaimana telah disebutkan di atas ada tiga type oscillator pembangkil gelombang sinusoidal yakni LC Oscillator, RC Oscillator dan Crystal Oscillator.
Mari kita lihat bagaimana cara kerja masing-masing type oscillator tadi.

LC Oscillator

Ada banyak model LC Oscillator namun tetap memiliki kesamaan dalam prinsip kerjanya. Salah satu diantaranya Oscillator LC model Hartley seperti terlihat pada gambar. Cara kerja rangkaian sebagai berikut.
Ketika rangkaian ini dihidupkan, arus listrik mengalir melalui RFC mengakibatkan perubahan tegangan collector. Perubahan tegangan collector ini diteruskan oleh C3 ke bagian bawah coil L1 sekaligus mensuplai energi. Karena bagian tengah L1 dibumikan (grounded) maka bagian atas coil L1 bertegangan positif membuat Q1 lebih cepat saturasi. Dalam keadaan saturasi supply tegangan ke coil L1 terhenti. Energi yang tersimpan dalam L1 mengisi Cl dalam polaritas negatip. Setelah energi tadi habis diserap oleh C1, C1 membuang muatannya melalui L1 dan base Q1.




RANGKAIAN OSILATOR

Banyak sistem elektronik menggunakan rangkaian yang mengubah energi DC menjadi

berbagai bentuk AC yang bermanfaat. Osilator, generator, lonceng elektronika

termasuk kelompok rangkaian ini. Pada penerima radio misalnya, isyarat DC diubah

menjadi isyarat AC frekuensi-tinggi. Osilator juga digunakan untuk menghasilkan

isyarat horizontal dan vertikal untuk mengontrol berkas elektron pada pesawat TV.

Masih banyak lagi penerapan rangkaian ini pada sistem lain seperti kalkulator,

komputer dan transmiter RF.

Kita dapat mengelompokkan osilator berdasarkan metode pengoperasiannya

menjadi dua kelompok, yaitu osilator balikan dan osilator relaksasi. Masing-masing

kelompok memiliki keistimewaan tersendiri.

Pada osilator 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.

Osilator relaksasi merespon piranti elektronik dimana akan bekerja pada selang

waktu tertentu kemudian mati untuk periode waktu tertentu. Kondisi pengoperasian ini

berulang secara mandiri dan kontinu. Osilator ini biasanya merespon proses pemuatan

dan pengosongan jaringan RC atau RL. Osilator ini biasanya membangkitkan isyarat

gelombang kotak atau segitiga. Aplikasi osilator ini diantaranya pada generator

penyapu horizontal dan vertikal pada penerima TV. Osilator relaksasi dapat merespon

aplikasi frekuensi-rendah dengan sangat baik.

17.1 Osilator Balikan (Feedback Oscillator)

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 17.1 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 diperlukan.

17.1.1 Dasar-dasar Osilator

Diagram blok osilator balikan diperlihatkan pada gambar 17.2. 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 17.2 Bagian-bagian utama osilator balikan

Gambar 17.3 Rangkaian tangki LC dalam proses pengisian: a) Rangkaian dasar

b) Pengisian dan c) Kapasitor terisi.

17.1.2 Pengoperasian Rangkaian LC

Frekuensi osilator balikan biasanya ditentukan dengan menggunakan jaringan induktorkapasitor

(LC). Jaringan LC sering disebut sebagai “rangkaian tangki”, karena

kemampuannya menampung tegangan AC pada “frekuensi resonansi”.

Untuk melihat bagaimana isyarat AC dapat dihasilkan dari isyarat DC, marilah

kita lihat rangkaian tangki LC seperti terlihat pada gambar 17.3. Pada saat saklar

ditutup sementara (gambar 17.3-a), maka kapasitor akan terisi sebesar tegangan baterai.

Perhatikan arah arus pengisian. Gambar 17.3-c memperlihatkan kapasitor telah secara

penuh termuati.

Selanjutnya akan kita lihat bagaimana rangkaian tangki menghasilkan tegangan

dalam bentuk gelombang sinus. Pertama, kita berasumsi kapasitor pada gambar 17.4-a

telah termuati. Gambar 17.4-b memperlihatkan kapasitor dilucuti melalui induktor.

Arus pelucutan melewati L menyebabkan terjadinya elektromagnet yang membesar di

sekitar induktor. Gambar 17.4-c memperlihatkan kapasitor telah terlucuti berakibat

terjadinya penurunan elektromagnet di sekitar induktor. Ini menyebabkan arus akan

tetap mengalir dalam waktu yang singkat. Gambar 17.4-d memperlihatkan proses

pengisian kapasitor melalui arus induksi dari hasil penurunan medan magnet.

Selanjutnya kapasitor mulai dilucuti lagi melalui L. Perhatikan pada gambar 17.5-e,

arah arus pelucutan berkebalikan dari sebelumnya. Elektromagnet mulai membesar lagi

(polaritas terbalik). Gambar 17.4-f menunjukkan kapasitor telah terlucuti dan termuati

lagi melalui arus induksi (gambar 17.4-g). Demikian seterusnya proses ini akan

berulang dan menghasilkan tegangan AC.

Frekuensi tegangan AC yang dibangkitkan oleh rangkaian tangki akan

tergantung dari harga L dan C yang digunakan. Ini yang disebut sebagai “frekuensi

resonansi” dengan harga

LC

f r p 2

1 = (17.1)

dimana r f adalah frekuensi resonansi dalam hertz (Hz), L adalah induktasi dalam henry

dan C adalah kapasitansi dalam farad. Resonansi terjadi saat reaktansi kapasitif ( ) C X

besarnya sama dengan reaktansi induktif ( ) L X . Rangkaian tangkai akan berosilasi pada

frekuensi ini.

Pada frekuensi osilasi rangkaian tangki LC tentunya memiliki resistaansi yang

akan mengganggu aliran arus pada rangkaian. Akibatnya, tegangan AC akan cenderung

menurun setelah melakukan beberapa putaran osilasi. Gambar 17.5-a memperlihatkan

hasil gelombang rangkaian tangki. Perhatikan bagaimana omplitudo gelombang

mengalami penurunan yang biasa disebut sebagai gelombang sinus teredam (damped

sine wave). Dalam hal ini, rangkaian telah terjadi kehilangan energi yang diubah dalam

bentuk panas.

Osilasi rangkaian tangkai dapat dibuat secara kontinu jika kita menambahkan

energi secara periodik dalam rangkaian. Energi ini akan digunakan untuk mengganti

energi panas yang hilang. Gambar 17.5-b menunjukkan gelombang kontinu

(continuous wave-CW) pada rangkaian tangki yang secara periodik ditambahkan energi

pada rangkaian.

17.1.3 Osilator Armstrong

Osilator Armstrong seperti diperlihatkan pada gambar 17.7 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 3 R . Resistor 1 R dan 2 R berlaku sebagai pembagi tegangan.

Saat awal transistor diberi daya, resistor 1 R dan 2 R membawa transistor ke titik

pengoperasian Q pada bagian tengah garis beban (lihat gambar 17.7-b). 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 b = 100. Dengan +0,1 mV berada pada

basis, 1 Q akan memberikan isyarat keluaran sebesar -10 mV pada kolektor. Perubahan

polaritas dari + ke – pada keluaran akibat adanya karakteristik dasar penguat emitorbersama.

Tegangan keluaran sekali lagi akan mengalami penurunan oleh transformator

dan diberikan pada basis 1 Q . 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 C V pada kumparan primer 1 T , 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 C V 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. 1 R dan

2 R menyebabkan tegangan basis naik lagi ke titik Q. Proses ini akan terus berulang:

1 Q akan sampai di titik jenuh – 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 1 C dan S (nilai induktasi diri

kumparan sekunder) dengan mengikuti persamaan frekuensi resonansi untuk LC.

Perhatikan 1 C dan S membentuk rangkaian tangki dengan mengikutkan sambungan

emitor-basis dari 1 Q dan 1 R .

Keluaran dari osilator Armstrong seperti pada gambar 17.7 dapat diubah dengan

mengatur harga 3 R . Penguatan akan mencapai harga tertinggi dengan memasang 3 R

pada harga optimum. Namun pemasangan 3 R yang terlalu tinggi akan mengakibatkan

terjadinya distorsi, misalnya keluaran akan berupa gelombang kotak karena isyarat

keluaran terpotong.

17.1.4 Osilator Hartley

Osilator Hartley seperti pada gambar 17.8 banyak digunakan pada rangkaian penerima

radio AM dan FM. Frekuensi resonansi ditentukan oleh harga 1 T dan 1 C . Kapasitor

2 C berfungsi sebagai penggandeng AC ke basis 1 Q . Tegangan panjar 1 Q diberikan

oleh resistor 2 R dan 1 R . Kapasitor 4 C sebagai penggandeng variasi tegangan kolektor

dengan bagian bawah 1 T . Kumparan penarik RF ( 1 L ) menahan AC agar tidak ke

pencatu daya. 1 L juga berfungsi sebagai beban rangkaian. 1 Q adalah dari tipe n-p-n

dengan konfigurasi emitor bersama.

Saat daya DC diberikan pada rangkaian, arus mengalir dari bagian negatif dari

sumber lewat 1 R ke emitor. Kolektor dan basis keduanya dihubungkan ke bagian

positif dari CC V . Ini akan memberikan panjar maju pada emitor-basis dan panjar

mundur pada kolektor. Pada awalnya E I , B I dan C I mengalir lewat 1 Q . Dengan C I

mengalir lewat 1 L , tegangan kolektor mengalami penurunan. Tegangan ke arah negatif

ini diberikan pada bagian bawah 1 T oleh kapasitor 4 C . Ini mengakibatkan arus

mengalir pada kumparan bawah. Elektromagnet akan membesar di sekitar kumparan.

Ini akan memotong kumparan bagian atas dan memberikan tegangan positif mengisi

kapasitor 1 C . Tegangan ini juga diberikan pada 1 Q melalui 2 C . 1 Q akhirnya sampai

pada titik jenuh dan mengakibatkan tidak terjadinya perubahan pada C V . Medan di

bagian bawah 1 T akan dengan cepat habis dan mengakibatkan terjadinya perubahan

polaritas tegangan pada bagian atas. Keping 1 C bagian atas sekarang menjadi negatif

sedangkan bagian bawah menjadi positif.

Muatan 1 C yang telah terakumulasi akan mulai dilucuti melalui 1 T melalui

proses rangkaian tangki. Tegangan negatif pada bagian atas 1 C menyebabkan 1 Q

berubah ke negatif menuju cutoff. Selanjutnya ini akan mengakibatkan C V membesar

dengan cepat. Tegangan ke arah positif kemudian ditransfer ke bagian bawah 1 T oleh

4 C , memberikan balikan. Tegangan ini akan tertambahkan pada tegangan 1 C .

Perubahan pada C V beragsur-angsur berhenti, dan tidak ada tegangan yang dibalikkan

melalui 4 C . 1 C telah sepenuhnya terlucuti. Medan magnet di bagian bawah 1 L

kemudian menghilang. 1 C kemudian termuati lagi, dengan bagian bawah berpolaritas

positif dan bagian atas negatif. 1 Q kemudian berkonduksi lagi. Proses ini akan

berulang terus. Rangkaian tangki menghasilkan gelombang kontinu dimana hilangnya

isi tangki dipenuhi lagi melalui balikan.

Sifat khusus osilator Hartley adalah adanya tapped coil. Sejumlah variasi

rangkaian dimungkinkan. Kumparan mungkin dapat dipasang seri dengan kolektor.

Variasi ini biasa disebut sebagai osilator Series-fed Hartley. Rangkaian seperti pada

gambar 17.8 termasuk osilator Shunt-fed Hartley.

17.1.5 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 17.9 memperlihatkan rangkaian osilator Colpitts. Tegangan panjar

untuk basis diberikan oleh 1 R dan 2 R sedangkan untuk emiitor diberikan oleh 4 R .

Kolektor diberi panjar mundur dengan menghubungkan ke bagian positif dari CC V

melalui 3 R . Resistor ini juga berfungsi sebagai beban kolektor. Transistor

dihubungkan dengan konfigurasi emitor-bersama.

Ketika daya DC diberikan pada rangkaian, arus mengalir dari bagian negatif CC V

melalui R , Q dan R . Arus I yang mengalir melalui R menyebabkan penurunan

tegangan C V dengan harga positif. Tegangan yang berubah ke arah negatif ini

dikenakan ke bagian atas 1 C melalui 3 C . Bagian bawah 2 C bermuatan positif dan

tertambahkan ke tegangan basis dan menaikkan harga B I . Transistor 1 Q akan semakin

berkonduksi sampai pada titik jenuh.

Saat 1 Q sampai pada titik jenuh maka tidak ada lagi kenaikan C I dan perubahan

C V juga akan terhenti. Tidak terdapat balikan ke bagian atas 2 C . 1 C dan 2 C akan

dilucuti lewat 1 L dan selanjutnya medan magnet di sekitarnya akan menghilang. Arus

pengosongan tetap berlangsung untuk sesaat. Keping 2 C bagian bawah menjadi

bermuatan negatif dan keping 1 C bagian atas bermuatan positif. Ini akan mengurangi

tegangan maju 1 Q dan C I akan menurun. Harga C V akan mulai naik. Kenaikan ini

akan diupankan kembali ke bagian atas keping 1 C melalui 3 C . 1 C akan bermuatan

lebih positif dan bagian bawah 2 C menjadi lebih negatif. Proses ini terus berlanjut

sampai 1 Q sampai pada titik cutoff.

Saat 1 Q sampai pada titik cutoff, tidak ada arus C I . Tidak ada tegangan balikan

ke 1 C . Gabungan muatan yang terkumpul pada 1 C dan 2 C dilucuti melalui 1 L . Arus

pelucutan mengalir dari bagian bawah 2 C ke bagian atas 1 C . Muatan negatif pada 2 C

secepatnya akan habis dan medan magnet di sekitar 1 L akan menghilang. Arus yang

mengalir masih terus berlanjut. Keping 2 C bagian bawah menjadi bermuatan positif

dan keping 1 C bagian atas bermuatan negatif. Tegangan positif pada 2 C menarik 1 Q

dari daerah daerah cutoff . Selanjutnya C I 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” 1 C dan 2 C . Harga 1 C pada rangkaian ini jauh lebih kecil dibandingkan

dengan 2 C atau 2 1 C C X X > . Tegangan pada 1 C lebih besar dibandingkan pada 2 C .

Dengan membuat 2 C 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.

Gambar 17.10 Rangaian setara kristal : a) resonansi seri dan b) resonansi paralel.

17.1.6 Osilator Kristal

Kristal osilator digunakan untuk menghasilkan isyarat dengan tingkat kestabilan

frekuensi yang sangat tinggi. Kristal pada osilator ini terbuat dari quartz atau Rochelle

salt dengan kualitas yang baik. Material ini memiliki kemampuan mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik berupa getaran atau sebaliknya. Kemampuan ini lebih

dikenal dengan piezoelectric effect.

Kristal untuk osilator ini dilekatkan di antara dua pelat logam. Kontak dibuat

pada masing-masing permukaan kristal oleh pelat logam ini kemudian diletakkan pada

suatu wadah. Kedua pelat dihubungkan ke rangkaian melalui soket.

Pada osilator ini, kristal berperilaku sebagai rangkaian resonansi seri. Kristal

seolah-olah memiliki induktansi (L), kapasitansi (C) dan resistansi (R). Gambar 17.10-a

memperlihatkan rangkaian setara dari bagian ini. Harga L ditentukan oleh massa kristal,

harga C ditentukan oleh kemampuannya berubah secara mekanik dan R berhubungan

dengan gesekan mekanik.

Rangkaian setara resonansi seri akan berubah jika kristal ditempatkan pada suatu

wadah atau “pemegang”. Kapasitansi akibat adanya keping logam akan terhubung

paralel dengan rangkaian setara kristal. Gambar 17.10-b memperlihatkan rangkaian

setara kristal yang dilekatkan pada pemegang. Jadi pada hal ini kristal memiliki

kemampuan untuk memberikan resonansi paralel dan resonansi seri.

Kristal ini dapat dioperasikan pada rangkaian tangki dengan fungsi sebagai

penghasil frekuensi resonansi paralel. Kristal sendiri dapat dioperasikan sebagai

rangkaian tangki. Jika kristal diletakkan sebagai balikan, ia akan merespon sebagai

piranti penghasil resonansi seri. Kristal sebenarnya merespon sebagai tapis yang tajam.

Ia dapat difungsikan sebagai balikan pada suatu frekuensi tertentu saja. Osilator Hartley

dan Colpitts dapat dimodifikasi dengan memasang kristal ini. Stabilitas osilator akan

meningkat dengan pemasangan kristal. Gambar 17.11 memperlihatkan pemasangan

kristal pada osilator Hartley dan Colpitts.

17.1.7 Osilator Pierce

Osilator Pierce seperti diperlihatkan pada gambar 17.12 menggunakan kristal sebagai

rangkaian tangkinya. Pada osilator ini kristal merespon sebagai rangkaian resonansi

paralel. Jadi osilator ini adalah merupakan modifikasi dari osilator Colpitts.

Pengoperasian osilator Pierce didasarkan pada balikan yang dipasang

kolektor ke basis melalui 1 C dan 2 C . Kedua transistor memberikan kombinasi

pergeseran fase sbesar 180o. Keluaran dari emitor-bersama mengalami pembalikan agar

sefase atau sebagai balikan regeneratif. Nilai 1 C dan 2 C menentukan besarnya

tegangan balikan. Sekitar 10 – 50 % dari keluaran dikirim kembali sebagai balikan

untuk memberikan energi kembali ke kristal. Jika kristal mendapatkan energi yang

tepat, frekuensi resonansi yang dihasilkan akan sangat tajam. Kristal akan bergetar pada

selang frekuensi yang sangat sempit. Keluaran pada frekuensi ini akan sangat stabil.

Namun keluaran osilator Pierce adalah sangat kecil dan kristal dapat mengalami

kerusakan dengan strain mekanik yang terus-menerus.

17.2 Osilator Relaksasi

Osilator ralaksasi utamanya digunakan sebagai pembangkit gelombang sinusosidal.

Gelombang gigi gergaji, gelombang kotak dan variasi bentuk gelombang tak beraturan

termasuk dalam kelas ini. Pada dasarnya pada osilator ini tergantung pada proses

pengosongan-pengisian jaringan kapasitor-resistor. Perubahan tegangan pada jaringan

digunakan untuk mengubah-ubah konduksi piranti elektronik. Untuk pengontrol, pada

osilator dapat digunakan transistor, UJT (uni junction transistors) atau IC (integrated

circuit).

17.2.2 Osilator UJT

Pengisian dan pengosongan kapasitor melalui resistor dapat digunakan untuk

menghasilkan gelombang gergaji. Saklar pengisian dan pengosongan pada rangkaian

gambar 17.13 dan 17.14 dapat diganti dengan saklar elektronik, yaitu dengan

menggunakan transistor atau IC. Rangkaian yang terhubung dengan cara ini

dikelompokkan sebagai osilator relaksasi. Saat piranti berkonduksi disebut “aktif” dan

saat tidak berkonduksi disebut “rileks”. Gelombang gergaji akan terjadi pada ujung

kaki kapasitor.

Pada gambar 17.15 diperlihatkan penggunaan UJT untuk osilator relaksasi.

Jaringan RC terdiri atas 1 R dan 1 C . Sambungan dari jaringan dihubungkan dengan

emitor dari UJT. UJT tidak akan berkonduksi sampai pada harga tegangan tertentu

dicapai. Saat terjadi konduksi sambungan E-B1 menjadi beresistansi rendah. Ini

memberikan proses pengosongan C dengan resistansi rendah. Arus hanya mengalir

lewat 3 R saat UJT berkonduksi. Pada rangkaian ini sebagai 3 R adalah speaker.

Saat awal diberi catu daya, osilator UJT dalam kondisi tidak berkonduksi

Sambungan E- 1 B berpanjar mundur. Dalam waktu singkat muatan pada 1 C akan

terakumulasi (dalam hal ini ukuran waktu adalah C R ´ ). Dengan termuatinya 1 C akan

menyebabkan sambungan E- 1 B menjadi konduktif atau memiliki resistansi rendah.

Selanjutnya terjadi pelucutan 1 C lewat sambungan E- 1 B yang memiliki resistansi

rendah. Ini akan menghilangkan panjar maju pada emitor. UJT selanjutnya menjadi

tidak berkonduksi dan 1 C mulai terisi kembali melalui 1 R . Proses ini secara kontinu

akan berulang.

Osilator UJT dipakai untuk aplikasi yang memerlukan tegangan dengan waktu

kenaikan (rise time) lambat dan waktu jatuh (fall time) cepat. Sambungan E- 1 B dari

UJT memiliki keluaran tipe ini. Antara 1 B dan “tanah” pada UJT menghasilkan pulsa

tajam (spike pulse). Keluaran tipe ini biasanya digunakan untuk rangkaian pengatur

waktu dan rangkaian penghitung. Sebagai kesimpulan osilator UJT sangat stabil dan

akurat untuk konstanta waktu satu atau lebih rendah.