Teknik Elektro: CRYSTAL OSCILLATOR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

6. Video

CRYSTAL OSCILLATOR

1. Tujuan [kembali]

Mempelajari, memahami cara kerja, dan melakukan simulasi dari rangkaian crystal oscillator

2. Alat dan Bahan [kembali]

Crystal

kristal adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai resonator. Kristal sering digunakan sebagai pembangkit frekuensi tinggi karna lebih stabil dibandingkan dengan induktor serta penggunaannya yang lebih mudah

Atmega8535

ATMega8535 merupakan salah satu mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk keluarga AVR yang diproduksi secara massal pada tahun 2006. Karena merupakan keluarga AVR, maka ATMega8535 juga menggunakan arsitektur RISC.

          Capasitor

Fungsi dari kapasitor adalah Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik. Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current) Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current).

Satuan Kapasitansi Kapasitor adalah Farad, tetapi Farad merupakan satuan yang besar untuk sebuah Kapasitor yang umum dipakai oleh Peralatan Elektronik. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Farad menjadi pilihan utama produsen dalam memproduksi sebuah Kapasitor agar dapat digunakan oleh peralatan Elektronika. Satuan-satuan tersebut diantaranya adalah : Micro Farad (µF), Nano Farad (nF) dan Piko Farad (pF ).

Berikut ini adalah ukuran turunan Farad yang umum digunakan dalam menentukan Nilai Kapasitansi sebuah Kapasitor :

1 Farad            = 1.000.000µF (mikro Farad)

1µF                  = 1.000nF (nano Farad)

1µF                  = 1.000.000pF (piko Farad)

1nF                  = 1.000pF (piko Farad)
Resistor
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

Tabel nilai warna pada resistor:

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Cara menghitung nilai resistor:

https://teknikelektronika.com/wp-content/uploads/2014/07/Kode-Warna-Resistor-5-gelang.png?x73837

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

LED

LED adalah suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya.
Ground

Ground atau pertanahan adalah sistem pengamanan pada instalasi listrik dimana jika terjadi kebocoran listrik maka listrik akan langsung mengalir ke tanah sehingga tidak melukai pengguna.Fungsi ground sangatlah penting dimana ground berfungsi sebagai pengaman ketika terjadi kebocoran arus listrik dan hal ini seringkali diabaikan.
Power

Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya.
Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya.
Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC).
Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).
Hal ini disebabkan karena komponen hanya dapat melakukan pergerakan pada satu aliran listrik.

3. Dasar Teori [kembali]

Sebuah osilator Kristal pada dasarnya adalah osilator sirkuit - tuned menggunakan Kristal piezoelektrik

Sebagai sirkuit tangki resonansi. Kristal (biasanya kuarsa) memiliki stabilitas yang lebih besar dalam memegang konstan pada frekuensi berapa pun Kristal awalnya dipotong untuk beroperasi. Osilator kristald digunakan kapan pun dibutuhkan stabilitas yang tinggi, seperti dalam pemancar komunikasi dan penerima.

Karakteristik Kristal Kuarsa

Induktor L dan kapasitor C merupakan pada nan listrik dari massa dan kepatuhan kristal, sedangkan resistansi R adalah pada nan listrik dari gesekan internal struktur kristal. CM kapasitansi shunt mewakili kapasitansi karena pemasangan mekanis dari kristal. Karena kerugian kristal, diwakili oleh R, kecil, setara kristal Q (factor kualitas) tinggi — biasanya 20.000. Nilai Q hingga hampir 106 dapat dicapai dengan menggunakan kristal.

Kristal yang diwakili oleh rangkaian listrik ekivalen Gambar 18.31.dapat memiliki dua frekuensi resonansi . Satu kondisi resonansi terjadi ketika reaktansi kaki seri RLC sama (dan berlawanan). Untuk kondisi ini, seri-resonan impedansi sangat rendah (sama dengan R). Kondisi resonansi lainnya terjadi pada tingkat yang lebih tinggi frekuensi ketika reaktansi dari seri-resonansi kaki sama dengan reaktansi kapasitor CM Ini adalah resonansi parallel atau kondisi anti resonansi kristal. Di frekuensi ini, Kristal menawarkan impedansi yang sangat tinggi ke sirkuit eksternal. Itu impedansi versus frekuensi Kristal ditunjukkan pada Gambar. 18.32.

Untuk menggunakan Kristal dengan benar, itu harus dihubungkan dalam suatu rangkaian sehingga impedansi rendah dalam seri-mode operasi resonansi atau impedansi tinggi dalam mode operasi antiresonansi dipilih.

Sirkuit Seri-Resonan

Untuk menggairah kan Kristal untuk operasi dalam mode seri-resonan, itu dapat dihubungkan sebagai elemen seri di jalur umpan balik . Pada frekuensi seri-resonansi kristal, Impedansinya terkecil dan jumlah umpan balik (positif) terbesar. Sebuah tipikal sirkuit transistor ditunjukkan pada Gambar. 18.33.

Resistor R1, R2, dan RE menyediakan voltage divider sirkuit bias dc yang distabilkan. Kapasitor CE menyediakan pintas ac dari resistor emitor dan kumparan RFC memberikan bias dc saat memisahkan sinyal ac pada saluran listrik dari mempengaruhi sinyal output. Umpan balik tegangan dari kolektor ke dasar adalah maksimum ketika impedansi kristal minimum (dalam mode seri-resonansi). Kapasitor kopling CC memiliki impedansi yang dapat diabaikan pada frekuensi operasi sirkuit tetapi blok setiap dc antara kolektor dan basis.

Frekuensi rangkaian osilasi yang dihasilkan diatur, kemudian, oleh resonansi seri frekuensi Kristal . Perubahan tegangan suplai, parameter perangkat transistor, dan seterusnya tidak berpengaruh pada frekuensi operasi sirkuit, yang dipegang stabil oleh Kristal . Stabilitas frekuensi sirkuit diatur oleh stabilitas frekuensi Kristal.

SirkuitParalel-Resonan

Karena impedansi paralel-resonansi Kristal adalah nilai maksimum, maka terhubungdi shunt. Pada frekuensi operasi paralel-resonansi, Kristal muncul sebagai induktif reaktansi nilai terbesar. Gambar 18.34

Menunjukkan kristal yang terhubung sebagai inductor elemen dalam rangkaian Colpitts yang dimodifikasi. Rangkaian bias dc dasar harus jelas. Tegangan maksimum dikembangkan melintasi Kristal pada frekuensi paralel-resonannya. Tegangan digabungkan keemitor oleh pembagi tegangan kapasitor - kapasitor C1 dan C2.

Sirkuit osilator yang dikendalikan kristal Miller ditunjukkan pada Gambar. 18.35.

LC yang disetel sirkuit pada bagian saluran diatur dekat dengan frekuensi resonansi parallel kristal. Itu

Sinyal gerbang-sumber maksimum terjadi pada kristal yang mengendalikan frekuensi antiresonant frekuensi operasi sirkuit.

Crystal Oscillator

Sebuah op-amp dapat digunakan dalam osilator Kristal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 18.36.

Kristal itu terhubung di jalur seri-resonansi dan beroperasi pada frekuensi seri-resonansi Kristal . Sirkuit ini memiliki gain yang tinggi sehingga menghasilkan sinyal gelombang persegi seperti yang ditunjukkan pada gambar. Sepasang diode Zener ditampilkan di output untuk memberikan amplitude keluaran tepat pada tegangan Zener (VZ).

"> 4. Prinsip Kerja [kembali]
Sirkuit Seri-Resonan

Resistor R1, R2, dan RE menyediakan voltagedivider sirkuit bias dc yang distabilkan. Kapasitor CE menyediakan pintas ac dari resistor emitor dan kumparan RFC memberikan bias dc saat memisahkan sinyal ac pada saluran listrik dari mempengaruhi sinyal output. Umpan balik tegangan dari kolektor ke dasar adalah maksimum ketika impedansi kristal minimum (dalam mode seri-resonansi). Kapasitor kopling CC memiliki impedansi yang dapat diabaikan pada frekuensi operasi sirkuit tetapi blok setiap dc antara kolektor dan basis.

      Frekuensi rangkaian osilasi yang dihasilkan diatur, kemudian, oleh resonansi seri frekuensi kristal. Perubahan tegangan suplai, parameter perangkat transistor, dan seterusnya tidak berpengaruh pada frekuensi operasi sirkuit, yang dipegang stabil oleh kristal. Stabilitas frekuensi sirkuit diatur oleh stabilitas frekuensi Kristal.

      Crystal Oscillator

Kristal itu terhubung di jalur seri-resonansi dan beroperasi pada frekuensi seri-resonansi kristal. Sirkuit ini memiliki gain yang tinggi sehingga menghasilkan sinyal gelombang persegi seperti yang ditunjukkan pada gambar. Sepasang dioda Zener ditampilkan di output untuk memberikan amplitudo keluaran tepat pada tegangan Zener (VZ).

5. Bentuk Rangkaian [kembali]
5
Rangkaian 1