fig 14.33

   [Menuju Akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan
2. Tujuan
3. Alat dan Bahan
4. Dasar Teori
5. Example
6. Problem
7. Soal Latihan
8. Percobaan
9. Download File

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]

1. Memahami prinsip kerja rangkaian osilator kristal dengan konfigurasi series-feedback.

2. Menganalisis perbedaan antara rangkaian dengan BJT dan FET sebagai penguat.

3. 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, R_E 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 (C_C) dan bypass (C_E) 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.

6. Problem[kembali]

1. Pada gambar di bawah Diketahui:

• Kapasitor C2=C3=220 pF
• Kristal XT​ memiliki frekuensi kerja f=4 MHz

    Hitung frekuensi osilasi teoritis jika kristal tidak digunakan dan digantikan oleh induktor LL dalam konfigurasi Colpitts.

Jawab:

2. Sebuah rangkaian osilator kristal seperti pada gambar menggunakan RFC (Radio Frequency Choke) sebesar 1 mH. Osilator bekerja pada frekuensi 8 MHz. Hitung reaktansi induktif dari RFC pada frekuensi 8 MHz.

Jawab:

3. Diketahui sebuah rangkaian osilator kristal seperti gambar di atas. Kristal (XTAL) memiliki frekuensi resonansi sebesar 8 MHz. Kapasitor coupling CC = 33 pF, dan lilitan RFC cukup besar untuk dianggap sebagai open circuit terhadap frekuensi kerja. Berapakah frekuensi sinyal keluaran dari osilator ini? Jelaskan asumsi yang digunakan dalam perhitungan.

    Jawab : 

7. Soal Latihan[kembali]

1.Apa fungsi utama dari kristal kuarsa (XTAL) dalam rangkaian osilator?

    A. Menyimpan energi listrik sementara

    B. Mengatur besar tegangan output

    C. Menentukan dan menstabilkan frekuensi osilasi

    D. Menyaring sinyal dari noise tinggi

    Jawaban: C

2. Dalam rangkaian osilator kristal, komponen RFC (Radio Frequency Choke) berfungsi untuk

    A. Mengalirkan sinyal frekuensi tinggi ke Vcc

    B. Menyaring sinyal DC dari sinyal AC

    C. Menghambat sinyal frekuensi tinggi agar tidak bocor ke Vcc

    D. Menjadi jalur utama sinyal output

    Jawaban: C

3. Mengapa osilator kristal lebih disukai dibanding LC osilator dalam aplikasi frekuensi tinggi?

    A. Lebih murah dan mudah dibuat

    B. Memiliki frekuensi kerja lebih rendah

    C. Lebih presisi dan stabil terhadap suhu serta waktu

    D. Dapat menghasilkan daya yang sangat besar

    Jawaban: C

8. Percobaan[kembali]

prosedur

  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

Rangkaian dan prinsip keja

Rangkaian pada gambar bekerja sebagai osilator kristal berbasis transistor BJT (2N2222) yang memanfaatkan kristal kuarsa sebagai penentu frekuensi. Saat sumber tegangan DC diberikan, pembagi tegangan R1 dan R2 mengatur bias basis transistor sehingga transistor berada pada daerah aktif. Arus kolektor mengalir melalui RFC (Radio Frequency Choke) menuju transistor, sedangkan resistor emitor RE memberikan kestabilan kerja DC. Kapasitor CE berfungsi sebagai bypass agar sinyal AC di emitor tidak teredam. Pada kondisi awal, noise atau gangguan kecil dalam rangkaian akan diperkuat oleh transistor dan dikirim kembali ke input melalui jalur umpan balik yang berisi kristal serta kapasitor kopling CC.

Kristal kuarsa memiliki sifat resonansi sangat tajam, sehingga hanya frekuensi tertentu yang dapat dilewatkan dengan baik. Ketika frekuensi sinyal sama dengan frekuensi resonansi kristal, impedansi kristal menjadi minimum dan sinyal umpan balik menjadi maksimum. Akibatnya, syarat osilasi terpenuhi dan rangkaian menghasilkan gelombang periodik yang stabil pada frekuensi tersebut. RFC mencegah sinyal AC masuk ke catu daya, sedangkan kapasitor kopling menyalurkan komponen AC ke keluaran tanpa membawa tegangan DC. Karena frekuensi ditentukan oleh kristal, osilator ini memiliki kestabilan tinggi dan banyak digunakan pada rangkaian komunikasi, clock digital, dan sistem frekuensi presisi.

9. Download File[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

 

[Menuju Awal]