14.35

 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]


1. Pendahuluan[Kembali]

    Osilator kristal digunakan secara luas dalam berbagai perangkat elektronik untuk menghasilkan frekuensi yang stabil dan presisi tinggi. Salah satu metode yang digunakan untuk mencapai kestabilan tersebut adalah konfigurasi series-resonant circuit, di mana kristal dihubungkan secara seri dalam jalur umpan balik. Konfigurasi ini memungkinkan kristal bekerja pada frekuensi resonansi serinya, di mana impedansi kristal minimum dan umpan balik positif maksimum tercapai.

2. Tujuan[Kembali]
  • Memahami prinsip kerja rangkaian osilator kristal dengan konfigurasi series-feedback.
  • Menganalisis perbedaan antara rangkaian dengan BJT dan FET sebagai penguat.
  • Membuat rangkaian BJT dan FET

3. Alat dan Bahan[Kembali]

1.Kristal Osilator (XTAL)

    Menentukan frekuensi osilasi rangkaian berdasarkan frekuensi resonansi kristal

2.Transistor BJT/FET

    Sebagai penguat sinyal dan bagian utama pembangkit osilasi.
     

3.Resistor (R₁, R₂, RE, RG)



    R₁ dan R₂ untuk pembagi tegangan bias, RE untuk stabilisasi arus BJT, dan RG sebagai bias FET.    

 4.Kapasitor C_C (Coupling Capacitor)

 Menghubungkan sinyal AC dari output ke input tanpa mempengaruhi DC bias.


5.Kapasitor CE (Bypass Capacitor)    



    Mengurangi efek negatif dari R_E terhadap penguatan sinyal AC.


6. RFC (Radio Frequency Choke)


    Menghambat sinyal AC dan hanya mengalirkan DC, menjaga kestabilan sinyal osilasi.  

7.Breadboard dan Kabel Jumper

 Untuk merangkai sirkuit secara sementara dan mudah diubah

8. Catu Daya (VCC / VDD)



 Menyediakan sumber tegangan DC untuk mengaktifkan rangkaian.



9. Osiloskop

 Untuk mengamati bentuk gelombang dan frekuensi dari sinyal keluaran.

10.Multimeter



 Untuk mengukur tegangan dan arus pada titik-titik penting dalam rangkaian.  


11. Ground 


 Ground adalah sebuah titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan "tegangan nol". Fungsi ground adalah untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan oleh kualitas komponen yang tidak standar.

4. Dasar Teori[Kembali]

   Rangkaian osilator kristal bekerja berdasarkan prinsip resonansi dari kristal. Dalam mode series-resonant, kristal dihubungkan dalam jalur umpan balik dan berfungsi sebagai elemen resonansi utama. Pada frekuensi resonansi serinya, impedansi kristal sangat rendah, menghasilkan penguatan maksimum dari sinyal umpan balik. Rangkaian BJT dan FET yang ditunjukkan pada Gambar 14.33 menggunakan konfigurasi umpan balik seri untuk mencapai osilasi yang stabil.

Komponen seperti RFC digunakan untuk mengisolasi sinyal AC dari jalur catu daya, sementara kapasitor coupling (CC) dan bypass (CE) memainkan peran penting dalam mempertahankan kestabilan sinyal dan penguatan. Frekuensi osilasi akhir dari rangkaian ditentukan oleh kristal, membuatnya sangat stabil terhadap perubahan tegangan suplai dan suhu.


5. Percobaan[Kembali]

a) Prosedur [Kembali]

    1). Buka aplikasi proteus

    2). Pilih komponen yang akan digunakan dalam rangkaian

    3). Susunlah komponen sesuai gambar

    4). Setelah merangkai seluruh komponen, jalankan simulasi

    5). Amatilah simulasi yang sedang berjalan


b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]



Rangkaian 14.33 (a)

    Rangkaian ini menggunakan transistor BJT sebagai penguat utama, di mana kristal kuarsa (XTAL) dipasang dalam jalur umpan balik dari kolektor menuju basis. Tegangan bias diberikan melalui pembagi tegangan yang terdiri dari resistor R₁ dan R₂, sementara resistor emitor (RE) dan kapasitor bypass (CE) digunakan untuk menstabilkan penguatan dan meningkatkan performa sinyal AC. Ketika catu daya dinyalakan, transistor mulai memperkuat noise kecil yang ada di rangkaian. Jika frekuensi dari sinyal tersebut sesuai dengan frekuensi resonansi kristal, maka impedansi kristal menjadi sangat rendah, memungkinkan sinyal AC mengalir kembali ke basis dengan fase dan amplitudo yang cukup untuk memperkuat dirinya sendiri. Hal ini menyebabkan terbentuknya osilasi berkelanjutan. Radio Frequency Choke (RFC) digunakan pada jalur suplai kolektor untuk mencegah frekuensi tinggi masuk ke sumber daya, sementara kapasitor kopling (CC) menyalurkan sinyal AC dari output (kolektor) ke input (basis). Hasil akhirnya adalah sinyal osilasi stabil dengan frekuensi yang ditentukan oleh kristal.

Rangkaian 14.33 (b)

    Pada rangkaian ini, penguat yang digunakan adalah transistor FET. Kristal kuarsa (XTAL) dan kapasitor kopling (CC) dipasang dalam jalur umpan balik dari drain ke gate. Tegangan bias untuk gate diberikan melalui resistor RG, dan RFC berfungsi sama seperti pada rangkaian (a), yaitu untuk menghambat sinyal frekuensi tinggi agar tidak mengalir ke catu daya. Ketika rangkaian diaktifkan, sinyal noise awal akan diperkuat oleh FET. Pada frekuensi resonansi kristal, XTAL memberikan jalur impedansi rendah untuk umpan balik sinyal dari drain ke gate. Karena FET memiliki impedansi input yang tinggi, umpan balik dapat dengan mudah mengendalikan gate dan menjaga osilasi tetap berlangsung. Seperti pada rangkaian BJT, osilasi terjadi secara berkelanjutan pada frekuensi tetap yang sangat stabil, sesuai dengan resonansi kristal. Rangkaian ini cocok untuk aplikasi presisi tinggi dan cenderung memiliki keunggulan dalam konsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan BJT.

c) Video Simulasi [Kembali]


6. Link Download[Kembali]

Download rangkaian 14.33 a klik disini

Download rangkaian 14.33 b klik disini

Download Datasheet Resistor klik disini

Download Datasheet Transistor 2N2222 klik disini

Download  Tambahan Datasheet Transistor 2N2222 klik disini

Download Datasheet Kapasitor klik disini

Download Datasheet MOSFET klik disini

Comments

Post a Comment