modul elkom 2016

8/17/2019 Modul Elkom 2016

1/60

MODUL PRAKTIKUM ELEKTRONIKA KOMUNIKASI

S1 TEKNIK TELEKOMUNIKASI

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS TELKOM

BANDUNG

2016

8/17/2019 Modul Elkom 2016

2/60

LABORATORIUM ELEKTRONIKA KOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS TELKOM

Laboratorium Elektronika Komunikasi 2015/20161

STRUKTUR ORGANISASI LABORATORIUM ELEKTRONIKA

KOMUNIKASI

2015-2016

Pembina laboratorium : Mochamad Yana Hardiman,S.T,M.T.

Koordinator Asisten : Primadie Anandhias Putra 1101120108

Divisi Praktikum : Melina 1101120214

Desi Dwi Prihatin 6305130079

Intan Sulviyani 6305130037

Divisi Alat : Octavian Putera Kesuma Sugeng 1101120136

Achmad Caesar Triaputra 1101120265

Fadila Rahmadany 6305130047

Divisi Administrasi : Ratnawati Bernita 6305134124

Divisi HRD : Falih Adan 1101124311

Mutia Henarta 1101120104

Divisi Riset : Rheza Egha Dwi Rendra Graha 1101120239

Nanda Aldira Fakhri 1101120097

Devi Ayu Nurmalinda 1101134481

Dimas Setriyo Wahyudi 1101134478

Riza Yusron 1101130193

Niken Salma Nabila 1101140211

Mengetahui,

Pembina Laboratorium Elektronika Komunikasi

Mochamad Yana Hardiman,S.T,M.T.

10840740-3

8/17/2019 Modul Elkom 2016

3/60


UNIVERSITAS TELKOM


TATA TERTIB PELAKSANAAN PRAKTIKUM

1.

Semua praktikan WAJIB menggunakan seragam Telkom University2. Kelengkapan praktikum meliputi kartu praktikum, modul praktikum, dan jurnal praktikum.

3.

Praktikum dilaksanakan selama 2,5 jam sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan.

4. Praktikan harus hadir 10 menit sebelum pelaksanaan praktikum dimulai.

5. Keterlambatan praktikan di atas 20 menit, akan menyebabkan praktikan tidak diperbolehkan

mengikuti kegiatan praktikum pada modul berjalan.

6. Praktikan dapat melaksanakan praktikum setelah mendapatkan instruksi dari Asisten

Praktikum.

7.

Di dalam Ruangan Laboratorium. Praktikum dilarang :

- Makan, minum, dan merokok

- Membuat kegaduhan didalam ruangan

-

Mengubah konfigurasi Software/Hardware

- Meninggalkan ruangan tanpa seijin Asisten Praktikum

- Telepon/SMS tanpa seijin Asisten Praktikum

- Segala tindakan yang tidak pantas dilakukan selama praktikum berlangsung

8. Apabila Praktikan melanggar aturan 1 sampai dengan 7 diatas, maka Praktikan akan

dikenakan sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

9. Pelaksanaan Praktikum dibagi menjadi 4 shift/hari :

- SHIFT 1 : 06.30 – 09.00

- SHIFT 2 : 09.30 – 12.00

- SHIFT 3 : 12.30 – 15.00

- SHIFT 4 : 15.30 – 18.00

Untuk hari jumat shift 2 dimulai pukul 09.00 dan shift 3 dimulai pukul 13.00 serta shift 4

dimulai pukul 16.00.

10. Tidak ada Praktikum Susulan, kecuali :

-

Kegiatan Kemahasiswaan Surat dari BK atau Wadek I

- Sakit SURAT KETERANGAN DIRAWAT

- Pengajuan praktikum susulan ditujukan ke LABORAN bukan ke Laboratorium

ataupun PRODI.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

4/60


UNIVERSITAS TELKOM


MODUL I PRAKTIKUM ELKOM

RESONATOR DAN FILTER

A. Tujuan :

1. Praktikan dapat mengidentifikasi jenis filter dari gambar respon frekuensi yang tergambar

pada osiloskop dan spectrum analyzer.

2. Praktikan dapat membedakan respon frekuensi yang dihasilkan oleh filter Butterworth

dan Chebychev, dan dapat menganalisis karakteristik masing masing filter tersebut.

3.

Praktikan dapat memahami konsep perancangan dan transformasi filter.

4.

Praktikan mampu membedakan karakteristik yang dimiliki filter aktif maupun pasifsehingga mengerti kapan harus memakai masing masing filter.

B. Peralatan yang digunakan :

1. 1 Kit praktikum Filter

2. 1 Function Generator

3. 1 Osiloskop

4. 1 Spectrum Analyzer

5. 2 Probe

6. Jumper

C. Dasar teori :

- Resonator

Resonansi adalah suatu kondisi dimana rangkaian dieksitasi dengan frekuensi

naturalnya, ini menyebabkan nilai |H(jω)| mencapai nilai minimum dan maksimum. Nilai

|H(jω)| merupakan respon frekuensi yang direpresentasikan sebagai perbandingan output

respon Y(jω) terhadap input sinusoidal X(jω) atau yang lebih dikenal dengan fungsi transfer

dan domain jω:

Frekuensi yang menyebabkan kondisi tersebut terjadi disebut dengan frekuensi resonansi

(ω0), atau sering digunakan juga, f 0 , f r , f c

8/17/2019 Modul Elkom 2016

5/60


UNIVERSITAS TELKOM


Fungsi rangkaian Resonator yaitu untuk memilih / meloloskan sinyal pada frekuensi

tertentu, meredam secara significant diluar frekuensi yang diinginkan.

Suatu rangkaian dikatakan beresonansi ketika tegangan terpasang V dan arus yang

dihasilkan I berada dalam kondisi satu fasa.

Kita telah mempelajari bahwa XL dan XC bergantung pada frekuensi f dari arus bolak-

balik (AC). Jika XL=XC, impedansi rangkaian Z menjadi sama dengan hambatan R karena R

tidak bergantung pada f. Rangkaian yang memiliki nilai seperti itu disebut dengan rangkaian

resonansi.

Rangkaian LC parallel dapat dimodelkan sebagai ideal band pass filter :

- Induktor ideal

- Kapasitor ideal

-

Bebandibuka / ‘open’

8/17/2019 Modul Elkom 2016

6/60


UNIVERSITAS TELKOM


- Filter

Filter merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk menyaring daerah frekuensi

kerja tertentu dimana hanya frekuensi yang diinginkan yang dapat diteruskan, sedangkan

diluar frekuensi tersebut akan diredam. Frekuensi pemisah antara frekuensi yang diinginkan

dan yang tidak diinginkan disebut frekuensi cut-off . Dimana besarnya frekuensi cut-off

adalah 0,707 volt dari tegangan maximum yang diinginkan atau nilainya sama saat redaman

mencapai nilai -3dB.

Filter analog banyak digunakan dalam sistem komunikasi, misalnya pada up-down

converter , untuk merancang duplekser, filter sinyal audio, filter RF, filter SSB, dsb. Contoh

filter yang paling sederhana adalah pada rangkaian penyearah, dimana semua komponen

sinusoidalnya dihilangkan, sehingga hanya komponen C saja yang tertinggal.

PENGGOLONGAN FILTER

Filter digolongkan dalam dua bagian, yaitu:

1. Filter menurut komponen penyusun rangkaiannya :

a. Filter pasif merupakan filter yang komponennya terdiri dari resistor, kapasitor dan

induktor.

b. Filter aktif merupakan filter yang komponennya terdiri dari penguat operasional,

resistor dan kapasitor.

c. Selain itu masih ada lagi seperti filter Surface Acaustic Wave(SAW), filter-filter

elektromagnetik dan filter kristal piezoelektrik.

2. Filter berdasarkan batas frekuensi yang ingin dilewatkannya :

a.

LPF (Low Pass Filter)

Filter ini berfungsi meloloskan frekuensi dibawah frekuensi cut-off dan meredam

semua frekuensi di atasnya.Dengan kata lain LPF memperlemah tegangan keluaran

untuk semua frekuensi diatas frekuensi cut-off dan tetap untuk tegangan dibawah

frekuensi cut-off.

b. HPF (High Pass Filter)

Filter ini berfungsi meloloskan frekuensi diatas frekuensi cut-off dan meredam semua

frekuensi di dibawahnya.Dan HPF akan memperlemah tegangan keluaran untuk

8/17/2019 Modul Elkom 2016

7/60


UNIVERSITAS TELKOM


semua frekuensi dibawah frekuensi cut-off dan tetap untuk tegangan diatas frekuensi

cut-off. Sehingga HPF berlawanan dengan LPF.

c. BPF (Band Pass Filter)

Filter ini berfungsi meloloskan frekuensi diantara frekuensi cut-off bawah dan

frekuensi cut-off atas dan meredam semua frekuensi diluarnya. Selisih antara

frekuensi cut-off atas dan frekuensi cut-off bawah disebut dengan Bandwidth (BW).

Dari selisih ini band pass filter dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu Wideband dan

Narrowband. Penjelasan selengkapnya baca buku referensi lainnya.

d. BSF (Band Stop Filter)

Filter ini berfungsi meredam frekuensi diantara frekuensi cut-off bawah dan

frekuensi cut-off atas dan meloloskan semua frekuensi lainnya. Oleh karena itu BSF

merupakan kebalikan dari BPF. Dari selisih ini band pass filter dapat dikelompokkan

menjadi 2 yaitu Wideband dan Narrowband. Penjelasan selengkapnya baca buku

referensi lainnya.

3. Filter menurut bentuk frekuensi terhadap gain :

a. Filter Butterworth

Pendekatan Butterworth didasari pada asumsi bahwa keperluan untuk mendapatkan

respon rata pada daerah frekuensi sekitar nol dipandang lebih penting daripada daerah

lainnya.

Gambar 1.1 Respon Filter Butterworth Gambar 1.2 Respon Filter Chebyshev

8/17/2019 Modul Elkom 2016

8/60


UNIVERSITAS TELKOM


- R

0

- 3

01

A [dB]

Butterworth

Chebyshev

1/cosh B

b. Filter Chebyshev

Jika pole-pole Butterwoth (ternormalisasi) digeser kearah kanan dengan cara

mengalikan bagian real (-α) dengan suatu konstanta kc

8/17/2019 Modul Elkom 2016

9/60


UNIVERSITAS TELKOM


- nilai ripple yang diinginkan (r), khusus untuk filter chebyshev.

Oleh karena itu, bagan di bawah ini adalah langkah umum merancang sebuah filter, yaitu :

Merujuk pada buku, bagan perancangan filter pasif di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Menentukan spesifikasi filter yang diinginkan, dapat berupa besarnya penguatan,

frekuensi cut-off , frekuensi stop band yang digunakan dan besarnya nilai ripple yang

diizinkan.

b.

Normalisasi frekuensi untuk mempermudah perancangan, analisis dan perhitungan

karena frekuensi yang digunakan biasanya sangat tinggi. Adapun cara untuk

normalisasi frekuensibeberapa filter, terdapat dalam tabel dibawah ini:

Note:

ω’C = frekuensi cut-off ternormalisasi ωSA = frekuensi stop-band atas

ω’S = frekuensi stop-band ternormalisasi ωSB = frekuensi stop-band bawah

ωCA = frekuensi cut-off atas

ωCB = frekuensi cut-off bawah

Spesifikasi,Nomalisasi

Orde Filter --> Harga

Komponen

TransformasiLPF

Denormalisasi

Gambar

rangkaian

sebenarnya

8/17/2019 Modul Elkom 2016

10/60


UNIVERSITAS TELKOM


Tabel1.1TabelNormalisasi Filter Pasif

Filter Spesifikasi Awal LPF Ternormalisasi C ' S '

1 rad/s

C

S

S

C

CBCA

SBSA

C

S

BW

BW

SBSA

CBCA

S

C

BW

BW

c. Menentukan orde filter.

Dari hasil normalisasi maka akan didapat nilai frekuensi stop band ternormalisasi.

Orde filter akan didapat dengan cara melihat kurva redaman vs kurva frekuensi

ternormalisasi.

d. Menentukan harga komponen induktor dan kapasitor.

Setelah mendapatkan orde filter , tahap selanjutnya menentukan komponen L dan C.

Dari orde filter dan perbandingan Rs dan Rl dengan melihat tabel Prototype Element

Value ,didapatkan nilai komponen-komponen C dan L. Kemudian kita dapat

merangkai komponen yang telah kita dapatkan dari tabel tersebut.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

11/60


UNIVERSITAS TELKOM


e. Proses transformasi.

Nilai-nilai yang telah didapatkan merupakan nilai komponen untuk filter LPF saja .

Jika diinginkan filter yang lain perlu dilakukan transformasi ke filter yang diinginkan

(HPF,BPF,BSF).

Tabel1.2 TabelTransformasiFilter Pasif

Note: Untuk filter LPF tidak mengalami proses transformasi, khusus untuk LPF bisa

langsung ke tahap berikutnya (denormalisasi).

Filter Transformasi LPF Ternormalisasi Keterangan

HPF

denormalisa

si

LPF HPF C

L 1

LPF HPF LC

1

BPF

denormalisa

si

Komponen seri pada LPF

diubah menjadi

LBPF(=LLPF) diseri dengan

CBPF(=LLPF)

Komponen paralel pada

LPF diubah menjadi

LBPF(=CLPF) diparalel

dengan CBPF(=CLPF)

BSF

denormalisa

si

Komponen seri pada LPF

diubah menjadi

LBSF(=LLPF)

diparaleldengan

CBSF(=LLPF)

Komponen paralel pada

LPF diubah menjadi

LBSF(=CLPF) diseri dengan

CBSF(=CLPF)

8/17/2019 Modul Elkom 2016

12/60


UNIVERSITAS TELKOM


f. Denormalisasi.Untuk mendapatkan nilai komponen yang sebenarnya perlu dilakukan

denormalisasi. Adapun cara denormalisasi dapat dilakukan seperti tabel dibawah ini :

Tabel 1.3 Tabel Denormalisasi Filter Pasif

Filter Rangkaian filter Nilai Komponen Keterangan

LPF LC

n Nn

R f

C C

2

'

C

n L Nn

f

L R L

2

'

C Nn = nilai

Denormalisasi C ke-n

C’n = nilai C

ternormalisasi ke-n

R L = nilai resistansi

normalisasi

C f = frekuensi cut-off

O f = frekuensi tengah

CACB f f .

B = bandwidth 3-dB

HPF C

n L Nn

f

L R L

2

'

LC

n Nn

R f

C C

2

'

BPF

Parallel

B

L R L n L Nn

2

'

LnO

Nn RC f

BC

'2 2

Seri

nO

L Nn

L f

B R L'2

2

B R

C C

L

n Nn

2

'

BSF

Paralel

nO

L Nn

L f

B R L

'2 2

B R

C C

L

n Nn

2

'

Seri

B

L R L n L Nn

2

'

LnO

Nn RC f

BC

'2 2

8/17/2019 Modul Elkom 2016

13/60


UNIVERSITAS TELKOM


CONTOH SOAL

1. Rancang Filter LPF BT dengan frekuensi cut off 100MHz, pada frekuensi 400MHz

mengalami redaman sebesar 60dB, dimana (Rl =30 KΩ dan Rs= 15KΩ ) !

Solusi :

Maka dapat dilihat harga komponen prototype filter :

Prototype LPF :

Denormalisasi :

C1 =0.686

2.10.30.10= 0.03639 pF

L2 =0.496.3.10

2.10 = 23.68 F

Komponen yang lain dapat dicari seperti langkah di atas.

Gambar rangkaian sebenarnya (note : setiap komponennya menggunakan harga

setelah didenormalisasi).

Normalisasi :

fs

fc =

4

1 = 4 ;

RS

RL

= 0.5

Orde Filter :

Lihattable orde ,diperoleh n=5

8/17/2019 Modul Elkom 2016

14/60


UNIVERSITAS TELKOM


PROSEDUR PRAKTIKUM FILTER

1. Hidupkan Function Generator dan Osiloskop, pasangkan probenya. Kemudian kalibrasi.

2.

Atur keluaran generator sinyal sehingga pada osiloskop terlihat (Vp-p)nya ± 10 volt.

Pasangkan probe positif Function Generator dengan probe positif Osiloskop dan probe

negative Function dengan probe Negatif Osiloskop. Catat kondisi ini!

Kondisi awal : Tegangan Vp-p = ± 10 saat

Frekuensi = 10 kHz

3. Kemudian pasang probe positif Function Generator pada input filter dan probe positif

Osiloskop pada output filter. Kedua probe negative dihubungkan ke Ground.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

15/60


UNIVERSITAS TELKOM


4.

Lakukan percobaan dengan mengambil ± 7 sampel nilai frekuensi (antara 200kHz-2MHz)

untuk semua filter (filter 1,2,3,4 dan 5). Catat data-data yang diperlukan pada tabel filter

1.

Ikuti intruksi asisten untuk dapat mengisi tabel dengan tepat dan cepat.

5. Setelah semua data pada tabel filter 1 terisi, kemudian carilah frekuensi cutoff filter 1

dengan cara : cari Vp-p paling besar yang terdapat pada filter 1 (caranya tanya asisten),

lalu kalikan Vp-p tersebut dengan 0,707 (catat hasil perkalian ini), lalu cari nilai

frekuensi yang memiliki besar Vp-pnya hasil perkalian tadi. Inilah nilai frekuensi cut-

off nya.

(Vco) = ........ X 0,707 = ........ f cut-off = ........ kHz

6.

Lakukan langkah 2 sampai 4 untuk filter 2,3,4 dan 5.

7. Untuk mengisi kolom beda phasa ΔΦ dapat dilakukan dengan menggunakan cara sebagai

berikut :

Beda Fasa dihitung dengan rumus : ΔΦ = ( T.F) x 360o dimana : ΔT = Selisih perioda sinyal keluaran terhadap sinyal

masukan

F = Frekuensi sinyal masukan

8.

Gambar grafik respon amplitude masing-masing filter pada tempat yang

telahdisediakanyang telahditampilkanpada Spectrum Analyzer.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

16/60


UNIVERSITAS TELKOM


MODUL II PRAKTIKUM ELKOM

PENGUAT DAYA DAN OSILATOR

A. Tujuan

1. Memahami konsep penguatan secara umum.

2. Menganalisa linearitas penguatan transistor kelas A, dan AB.

3. Mengamati pengaruh matching impedansi terhadap transfer daya.

4. Mengamati dan menganalisa bentuk sinyal penguat kelas A dan AB.

5.

Mengetahui dan memahami istilah-istilah yang berhubungan dengan penguat, meliputi:linearitas, fidelity, efisiensi, distorsi, dan crossover.

B. Peralatan yang digunakan

1. Kit praktikum Penguat Daya

2. DC Power Supply

3.

Osiloscope

4.

Function Generator

5. Multimeter

6. Probe

C. Dasar teori

1. Penguat secara umum

Penguat secara harfiah diartikan dengan sistem yang membuat jadi kuat. Dalam

bidang elektronika, penguat adalah sistem yang memperbesar dan menguatkan amplitudo

sinyal input. Penguat daya yaitu penguat yang menguatkan daya dari sinyal masukan. Pada

kenyataannya semua penguat adalah penguat daya karena tegangan tidak akan ada tanpa

adanya daya kecuali jika impedansinya tak terhingga.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

17/60


UNIVERSITAS TELKOM


Gambar 2.1 arus colector : (a) Penguat A (b) Penguat B (c) Penguat

Ada kalanya sinyal input yang dikuatkankemudian terdistorsi karena berbagai sebab,

sehingga bentuk sinyal keluarannya menjadi cacat. Dari sinilah muncul istilah fidelity yangmenunjukkan seberapa mirip sinyal input yang dikuatkan dengan sinyal keluarannya

Sistem penguat dikatakan memiliki fidelitas yang tinggi (highfidelity), jika sistem tersebut

mampu menghasilkan sinyal keluaran yang bentuknya persis sama dengan sinyal input. Di

sisi lain, efisiensi juga harus diperhatikan. Efisiensi dinyatakan dengan besaran persentase

dari power output dibandingkan dengan power input. Sistem penguat dikatakan memiliki

tingkat efisiensi tinggi (100 %) jika tidak ada rugi-rugi pada proses penguatannya yang

terbuang menjadi panas. Beberapa hal yang perlu diperhatikan saat praktikum nanti adalah

kita bermain pada frekuensi tinggi yaitu frekuensi FM, sehingga untuk mendapatkan sinyal

yang cukup bagus harus disesuaikan dengan impedansi matchingnya.

2. Garis beban

Setiap penguat mempunyai ekivalensi rangkaian DC dan ekivalansi rangkaian AC.

Oleh karena itu, penguat mempunyai dua garis beban yaitu beban AC dan beban DC. Untuk

operasi sinyal kecil, lokasi titik Q tidak begitu diperhitungkan.Namun untuk penguat sinyal

besar, lokasi titk Q harus berada di tengah - tengah garis beban AC untuk mendapatkan

maksimum sinyal keluaran. Terdapat dua garis beban yaitu :

8/17/2019 Modul Elkom 2016

18/60


UNIVERSITAS TELKOM


2.1 Garis beban DC

Gambar (a) Voltage Divider Based (VDB) amplifier. Titik Q dapat digeser posisinya

dengan cara mengganti nilai R2. Jika nilai R2 sangat besar atau R2>>, transistor akan berad

pada kondisi saturasi sehingga :

(2.1)

Apabila nilai R2 sangat kecil R2

8/17/2019 Modul Elkom 2016

19/60


UNIVERSITAS TELKOM


Gambar (d) menunjukan titk operasi saturasi dan cutoff garis beban AC berbeda

dengan garis beban DC. Karena nilai beban collector dan emitter AC lebih kecil

dibandingkan beban DC maka garis beban AC lebih rendah dari garis beban DC. Titik

perpotongan garis beban AC dan DC terletak pada titik Q.

3. Pemotongan (clipping) sinyal besar

Ketika titik berada di tengah garis beban, sinyal AC yang besar akan mengalami

perpotongan akibat garis beban AC. Pada gambar (a) Ketika sinyal AC meningkat maka

terjadi perpotongan pada daerah cutoff. Jika titik Q naik seperti gambar (b), sinyal besar akan

mendrive transistor ke daerah saturasi. Hal ini menyebabkan perpotongan pada daerah

saturasi. Perpotongan sinyal pada daerah cutoff dan saturasi haruslah dihindari dikarenakan

dapat merusak sinyal keluaran. Desain yang paling ideal untuk penguat adalah ketika titik Q

berada di tengah – tengah garis beban sehingga didapatkan nilai maksimum peak-to-peak

tanpa terjadi pemotongan.

Gambar 2.3 (a) cutoff clipping (b) saturasi clipping (c) optimum Q point

8/17/2019 Modul Elkom 2016

20/60


UNIVERSITAS TELKOM


4. Macam-macam penguat daya

Penguat daya diklasifikasikan menurut titik kerjanya. Titik kerja (titik Q) yaitu titik

pada garis beban yang menggambarkan keadaan transistor saat tidak ada sinyal masukan.

Gambar 2.4 titik Q penguat A, AB dan B

Menurut titik kerjanya penguat diklasifikasikan menjadi penguat klas A, B, AB, C ,D dan

masih banyak lagi. Akan tetapi yang akan di bahas dalam praktikum modul ini, meliputi

8/17/2019 Modul Elkom 2016

21/60


UNIVERSITAS TELKOM


Penguat Kelas A

Penguat dengan letak titik Q ditengah - tengah garis beban

Linieritasnya paling bagus

Efisiensi 25% karena banyaknya daya terbuang di transistor

Disipasi daya tertinggi terjadi saat tidak ada sinyal masukan. Disipasi daya merupakan

besarnya daya yang hilang dan berubah menjadi panas.

Arus bias lebih besar dari magnitude sinyal arus

Konduksi sebesar 360o

Gambar 2.5 (a) rangkaian kelas A (b) Karakteristik sinyal keluaran

Power gain didapatkan berdasarkan rumus :

(2.3)

Efisiensi :

(2.4)

8/17/2019 Modul Elkom 2016

22/60


UNIVERSITAS TELKOM


Penguat Kelas B

Letak titik Q berada didaerah cut-off garis beban

Lineritas kurang baik

Efisiensi 50%

Terdapat crossover (cacat penyebrangan) yang terjadi karena adanya tegangan bias pada

transistor basis emitor. Sehingga saa sinyal masuka belum sebesar tegangan on maka

transistor basis emitor tidak akan menghasilkan sinyal keluaran. Karena letak titik Q

penguat kelas B di titik cut-off maka untu satu transistor hanya bisa menguatkan

setengah siklus dari sinyal masukan.

Untuk mencegah terjadinya pemotongan sinyal maka dilakukan konfigurasi push pull.

Konduksi sebesar 180o

Gambar 2.6 (a) Rangkaian AC ekivalen (b) Distorsi crossover

(c) kurva transfer karakteristik penguat B

8/17/2019 Modul Elkom 2016

23/60


UNIVERSITAS TELKOM


Penguat Kelas AB

Gabungan penguatan A dan B

Konduksi lebih besar dari 180o tetapi lebih kecil dari 360o

Menggunakan dua transistor Letak titik Q berada diantara penguat kelas A dan B

Linieritas paling jelek

Efisiensi sekitar 75%

Terdapat pemotongan sinyal

8/17/2019 Modul Elkom 2016

24/60

LABORATORIUM ELEKTRONIKA KOMUNIKASI

FAKULTAS TEKNIK ELEKTROUNIVERSITAS TELKOM


PROSEDUR PRAKTIKUM PENGUAT DAYA

1. Persiapan dan Pengujian

a.

Siapkan kit penguat daya, power supply, function generator, Multimeter, dan 2

probe untuk osilator dan function generator .

b. Hubungkan probe pertama ke osiloskop untuk kalibrasi. Dan hubungkan probe

kedua ke osiloskop untuk kalibrasi juga.

c. Hubungkan probe pada osiloskop dengan probe pada function generator

d. Atur VPP IN = 5 volt pada function generator dengan nilai keluaran vpp di osiloskop.

e. Atur Frekuensi = 1000 kHz pada function generator.

f. Sambungkan VCC ke Power Supply +9 Volt

Impedance matching outputdan Pengamatan Daya maksimum

Penguat daya Kelas A

1. Sambungkan P4 dengan RS In, RP in dengan RS Out, Out ke Probe Osiloskop, P1

ke Probe Function Generator.

2. Ukur RS dan RP pada kit dengan cara :

- Untuk Rp : (+) Multimeter ke Rp In, (-) Multimeter ke Ground

- Untuk Rs : (+) Multimeter ke Rs In, (-) Multimeter ke Rs Out dan sesuai RS dan RP

yang diinginkan.

Catatan : Rs = 0 (Potensiometer di putar ke kanan)

Rp = ∞ (Potensiometer diputar ke kiri)

3.

Setelah mengukur RP dan RS, Hidupkan Power Supply dan lihat pada Osiloskop.

4. Catat hasil Vpp dari penguat daya A.

Penguat daya kelas AB

1.

Sambungkan P3 dengan RS In, RP in dengan RS Out, Out ke Probe

Osiloskop, P2 ke Probe Function Generator.

2. Ukur RS dan RP pada kit dengan cara :

- Untuk Rp : (+) Multimeter ke Rp In, (-) Multimeter ke Ground

- Untuk Rs : (+) Multimeter ke Rs In, (-) Multimeter ke Rs Out Pengukuran

Dilakukan sesuai Rp dan Rs yang diminta.

3. Setelah mengukur RP dan RS, Hidupkan Power Supply dan lihat

8/17/2019 Modul Elkom 2016

25/60




pada Osiloskop.

4. Catat hasil Vpp dari penguat daya AB.

Transfer Daya MaksimumPenguat Daya A dan Penguat daya AB

1. Langkah-langkah untuk mencari Transfer daya maksimum adalah seperti

mencari pengamatan daya maksimum. Tapi banyak menggunakan frekuensi.

2. Atur frekuensi menggunakan function generator sesuai tabel yang diminta.

Tekan tombol auto pada osiloskop.

3. Catat hasil Vpp penguat daya A maupun penguat daya AB.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

26/60




OSILATOR

A. Tujuan

a.

Praktikan dapat memahami prinsip kerja Osilator.

b. Praktikan dapat mengetahui karakteristik dari berbagai jenis Osilator.

c. Praktikan dapat merancang Osilator.


1. Osiloskop

2. Power Supply/ Catu daya

3. Multimeter

4. Kit praktikum osilator

5. Kabel penghubung (jumper)

6.

Probe

C. DasarTeori

Osilator merupakan suatu rangkaian yang dapat menghasilkan sinyal keluaran secara

periodik setiap waktu. Dengan kata lain rangkaian ini mampu membangkitkan sinyal

keluaran AC dengan sinyal masukan DC. Sinyal periodik yaitu sinyal yang terus berulang

setiap waktu tertentu.Hubungan antara osilator dengan penguat daya yaitu: osilator adalah

rangkaian penguat daya yang memiliki output yang tidak stabil.

Ada 2 metode pembangkitan pada osilator, yaitu:

a. Menggunakan feedback , osilator menggunakan komponen feedback (L-C, R-C)

sebagai resonator penghasil gelombang sinusoidal.

b. Menggunakan rangkaian resistansi negatif

Secara umum rangkaian osilator L-C (Induktor-Kapasitor) adalah sebagai berikut:

AC

Z3

Z Z

-

+Vi

Vo

Gambar 4.1 Rangkaian generik osilator L-C

8/17/2019 Modul Elkom 2016

27/60




Gambar 4.2 Rangkaian prinsip osilator

Prinsip osilator dengan menggunakan metode feedback negatif.Rangkaian mempunyai

penguatan negatif dengan feedback .

Tegangan feedback : o f V V (4-1)

Tegangan output : V AV o (4-2)

Dari gambar 4.2. didapat : f i V V V (4-3)

Kemudian substitusikan pers. (4-1) dan (4-2) ke (4-3), sehingga:

oio V V

A

V → ... AV AV V oio → V AV AV io .).1( , maka diperoleh

pers.: ).1( A

A

V

V

i

o

(4-4)

Supayastabil : 0.1 A → 1 A ,hal ini menunjukan bahwa magnitudenya

adalah 1, fasanya )(1800 dan kelipatannya.

Jika oV merupakan tegangan tertentu (tidak = 0) maka 101 A A

Sehingga syarat osilasi (kriteria Barkhausen):

1. Magnitude : A = 1

2.

Fasanya : 1800 (dan kelipatannya)

Jika A >1 : Berosilasi tapi tidak linier (sinyal akan mengalami cacat) dan

berprinsip menguatkan

Jika A

8/17/2019 Modul Elkom 2016

28/60




Kondisi yang dipilih : mula-mula A > 1 untukmemicu osilasi kemudian pilih

A = 1 supaya keluarannya linier

Z3

Z1

Z2

Vo

AC

Z2Z1

Z3

Vo

Vi -

+

Ro

Gambar 4.3. rangkaian osilator dengan komponen feedback

v A : penguatan op amp; o R : hambatan dalam op amp

Beban mempunyai impedansi 312 // Z Z Z Z p (4-5)

Penguatan tegangan:i

o

V

V A (4-6)

vi

o p

p

o AV R Z

Z V

, dengan v A merupakan penguatan inverting (4-7)

Dari pers. (4-6) dan (4-7) didapat hubungan:o p

pv

R Z Z A A

(4-8)

Substitusikan pers. (4-5) ke pers. (4-8), maka didapat:

312312312 )(

Z Z Z R Z Z Z

Z Z Z A

R Z

Z A A

o

v

o p

pv

(4-9)

Penguatan umpan balik ( feedback ):o

i

V

V (4-10)

Z3

Z1Z2

Vo

-

+

Vi

311

31

1

Z Z

Z V

Z Z

Z V oi

(4-11)

Dari pers. (4-9) dan (4-11) didapat nilai hubungan A dan β:

1

312321

21

Z Z Z R Z Z Z

Z Z A A

o

v

(4-12)

8/17/2019 Modul Elkom 2016

29/60




Jika Impedansi yang digunakan adalah reaktansi murni (kapasitif/induktif), yaitu:

1;;; 2332211 j jX Z jX Z jX Z (4-13)

Substitusikan pers. (4-13) ke pers. (4-12), maka didapat:

0,1

312321

21

imajiner real

X X X X X X jR

X X A A

o

v (4-14)

Dari pers (4-14), nilai imajiner = 0, maka:

312321 0 X X X X X X (4-15)

Jika 3 X induktif:2 komponenlainnya kapasitif 21, X X

Jika 3 X kapasitif:2 komponenlainnya induktif 21, X X

1

31

1

X X

X A A v

(4-16)

1

2

2

1

1

2

1

31

L

Latau

C

C

X

X

X

X X Av

(4-17)

Gambar 4.4. Bentuk umum osilator L-C

Untuk komponen-komponen Z1, Z2, dan Z3dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel4.1.Komponen-komponen Z1, Z2, dan Z3

Osilator Z1 Z2 Z3

Colpitts C1 C2 L

Hartley L1 L2 C

Clapp C1 C2 seri LC3

Kristal C1 C2 Kristal

8/17/2019 Modul Elkom 2016

30/60




Ada beberapa jenis osilator yaitu:

1. Osilator Colpitts

f =

21

21.

2

1

C C

C C L

(4-18)

2. Osilator Hartley

f =)(2

1

21 L LC (4-19)

3. Osilator Clapp

f =

21

213

.2

1

C C

C C LC

(4-20)

4. Osilator Kristal

f = LCs21

= f s (4-21)

Selain menggunakan komponen L-C, osilator dengan metode feedback dapat juga

menggunakan komponen R-C, salah satunya yaitu osilator Wien-Bridge.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

31/60




Gambar 4.5. Osilator Wien-Bridge

Osilator Wien Bridge mengunakan 2 jaringan R-C pada terminal positif op amp untuk

membentuk sinyal keluaran yang berosilasi.

Gambar 4.6. Osilator Wien-Bridge dengan 2 jaringan R-C

Penguatan sinyal dilakukan oleh 2 resistor pada terminal negatif op-amp (inverting

input ).

Gambar 4.7. Osilator Wien-Bridge dengan 2 resistor penguatan

Untuk mencari frekuensi osilasinya, maka dapat dicari dengan memodifikasi rangkaian

seperti gambar 4.8. di bawah ini:

8/17/2019 Modul Elkom 2016

32/60




Gambar 4.8. Modifikasi osilator Wien-Bridge

Pada rangkaian modifikasi ini, penguatan loop-nya dapat dicari dengan melakukan

pembagian tegangan, sehingga didapat pers (4-22):

)()()(

)()(21

2

10 s Z s Z

s Z sV sV

(4-22)

Sedangkan nilai )(1 s Z dan )(2 s Z harus didapat dari nilai R dan C yang sama besar:

C s R s Z

1

)(1

(4-23)

C s R

C s R

s Z

1

1.

)(2

(4-24)

Penguatan pada rangkaian osilator ini adalah penguatan inverting , sehingga dengan

memakain rumus penguatan inverting op amp didapat nilai penguatan (G), yaitu:

Gambar 4.9. Non-inverting op amp

8/17/2019 Modul Elkom 2016

33/60




1

21 1)(

)(

R

R

sV

sV G

S

(4-25)

Dengan mensubstitusikan pers (4-23), (4-24), dan (4-25) ke pers (4-22), maka didapat:

13)()(

2220

C R sC R s

C R s sV G sV S

(4-25)

Sekarang kita dapat pers. secara keseluruhan, yaitu:

13)(

)()(

222

0

C R sC R s

GC R s

sV

sV sT

S

(4-26)

Substitusikan nilai s dengan jω, maka pers (4-26) akan menjadi:

C R jC R

GC R j

sT

3)1()( 222 (4-27)

Jika kita menginginkan pergeseran fasanya nol, maka bagian real -nya sama dengan nol:

01 222 C R (4-28)

Sehingga frekuensi osilasinya adalah:

f = RC 2

1

(4-29)

8/17/2019 Modul Elkom 2016

34/60




PROSEDUR PRAKTIKUM OSILATOR

1. Kalibrasi Alat Ukur

2.

Pengujian Modul Osilator Colpitts

a. Siapkan modul osilator, power supply, dan kabel jumper.

b. Hubungkan kabel jumper power supply pada tegangan +9 Volt ke port VCC+ pada

modul, dan ground power supply ke port GND pada modul.

c. Hubungkan ujung probe merah ke port OUTPUT Colpitts dan ujung probe hitam ke

port GND.

d. Nyalakan power supply dan tekan tombol Auto pada osiloskop.

e. Gunakan Cap. Select untuk memilih kapasitor mana yang akan digunakan dalam

rangkaian.

f.

Lihat frekuensi keluaran dan tegangan keluaran pada osiloskop kemudian lakukan

pengambilan data.

g. Matikan power supply.

3. Pengujian Modul Osilator Wien Bridge

a. Hubungkan kabel jumper power supply pada tegangan +5 dan – 5 Volt ke port VCC+

dan VCC - pada modul.

b. Hubungkan kabel jumper power supply pada posisi ground ke port GND pada modul.

c. Hubungkan ujung probe merah ke port OUTPUT Wien Bride dan ujung probe hitam ke

port GND.

d. Nyalakan power supply dan tekan tombol Auto pada osiloskop.

e. Lihat frekuensi keluaran dan tegangan keluaran pada osiloskop kemudian lakukan

pengambilan data.

f.

Matikan power supply.

4. Pengujian Modul Osilator Digital

a.

Hubungkan kabel jumper power supply pada tegangan +5 Volt ke port VCC+ pada

modul, dan ground power supply ke port GND pada modul.

b. Hubungkan ujung probe merah ke port OUTPUT Digital dan ujung probe hitam ke

port GND.

c. Nyalakan power supply dan tekan tombol Auto pada osiloskop.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

35/60




d.

Lihat frekuensi keluaran dan tegangan keluaran pada osiloskop kemudian lakukan

pengambilan data.

e. Matikan power supply.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

36/60




MODUL III PRAKTIKUM ELKOM

MIXER DAN PLL

A. Tujuan

1. Mengamati dan memahami cara kerja mixer dioda berimbang, pencampur BJT, dan

pencampur dengan IC 1496.

2. Mengamati dan mengukur bentuk-bentuk sinyal pada port-port mixer dengan menggunakan

Osiloskop.

3.

Mengamati dan mengukur sinyal pada port-port mixer dengan menggunakan Spektrum

Analyzer.

B. Peralatan Yang Digunakan

1. Function Generator

2.Osiloskop

3.Power Supply/ Catu Daya

4.Kit praktikum mixer

5.Kabel penghubung (jumper)6. Probe

C. DasarTeori

Mixer adalah rangkaian atau sub sistem yang memiliki dua input dengan frekuensi

1 2dan f f dan 1 output dengan frekuensi 1 2 1 2 f f f f atau dengan kata lain mixer

berfungsi untuk mengalikan sinyal.

Prinsip dasarnya adalah dua buah sinyal masuk ke suatu rangkaian non linier yang

menghasilkan frekuensi-frekuensi lain (terjadi pergeseran frekuensi) selain frekuensi dua buah

sinyal masukan tersebut dengan amplituda tertentu.

Beberapa istilah yang digunakan untuk menjelaskan penampilan mixer :

1.

Perolehan (Kehilangan) Konversi adalah perbandingan antara daya sinyal keluaran (IF)

dengan daya sinyal masukan (RF).

8/17/2019 Modul Elkom 2016

37/60




2. Gambaran Derau (Noise Figure) adalah besarnya rapat spektral daya noise relatif yang

dibangkitkan oleh perangkat mixer.

3.

Isolasi adalah besarnya redaman dalam dB sinyal masukan mixer pada sinyal keluaran

mixer

4.

Daerah Dinamis adalah daerah amplitudo dimana mixer dapat bekerja tanpa berkurangnya

penampilan

5.

Harmonic intermodulation Distortion adalah Distorsi yang disebabkan oleh karena

frekuensi harmonik yang dikeluarkan oleh mixer akibat sinyal masukan tertentu

Ada beberapa jenis mixer yaitu :

1.

Mixer dioda berimbang Tunggal

Gambar3.1 Mixer Diode Berimbang Tunggal

Cara Kerja Rangkaian :

Frekuensi-frekuensi masukannya adalah f RF dan f LO dan frekuensi keluarannya adalah f IF,

tegangan osilator local berada dititik a dan b. Tegangan V LO dimisalkan cukup besar untuk

menghidupkan dioda-dioda selama ½ siklus, kalau a lebih positif dari b dan sama sekali mati

selama ½ siklus yang lain VRF berada antara titik c dan d. Dimisalkan juga bahwa VLO jauh

lebih besar dari VRF

sehingga VLO

dapat mengendalikan keadaan dioda setiap saat. Dengan

begitu dioda bekerja sebagai penyambung (switch) yang akan menghubungkan dan

memutuskan c dan d secarabergantian dan periodik. Sehingga kalau Vab positif dan lebih besar

dari tegangan antara kedua kutub dioda pada saat dioda ON, maka titik c dan d akan terhubung,

sehingga Vo akan sama dengan nol. Sedangkan kalau Vab negatif maka keempat dioda akan

OFF sehingga titik c dan d akan terpisah sehingga Vo akan sama dengan VRF jika Rs pada

sumber VRF diabaikan. Untuk pencampur pada penerima maka beban akan ditala pada frekuensi

f IF , sehingga akan menapis komponen frekuensi yang tidak diinginkan . Dioda berimbang

R

D1

D4D2

D3

c

d

a b

VLO(t)

VRF(t) VO(t)

+

-

8/17/2019 Modul Elkom 2016

38/60




tunggal menghasilkan keluaran berupa Supres Carrier, karena dalam dioda berimabng tunggal

jika dioda ON maka ON semua, dan jika dioda OFF maka semuanya OFF, sehingga bentuk

sinyalnya akan menyerupai sinyal info.

Berikut merupakan gambar sistem kerja pada sinyal input output pada Mixer Dioda

Berimbang Tunggal.

Gambar3.2 Output Mixer DiodaBerimbang Tunggal

2. Mixer dengan IC MC1496

Mixer dengan IC MC1496 ini, menghasilkan sinyal keluaran sinyal suppressed carrier dan

meminimalkan sideband palsu dari sinyal suppressed carrier. Rangkaian ini dirancang untuk

menekan sinyal carrier seminimal mungkin sehingga yang dimunculkan di keluaran adalah

sinyal info . Penekanan carrier sangat bergantung pada level input carrier, dan untuk

mendapatkan sinyal suppressed carrier yang optimum, pada datasheet IC MC 1496 ini telah

dirancangkan spesifikasi sebagai berikut :

Vc : 60 mVrms = 0,04 Volt fc : 500 KHz

Vs : 300 Vrms = 0,21 Volt fs : 1 KHz

8/17/2019 Modul Elkom 2016

39/60




Gambar3.3konfigurasi pin IC MC 1496

Gambar3.4 Mixer dengan IC MC1496

Output dari rangkaian ini dapat diambil dari pin 6 dan 12 baik gain sinyal ataupun balanced.

Berikut merupakan bentuk keluaran dari rangkaian ini.

Gambar3.5 Bentuk keluaran mixer

8/17/2019 Modul Elkom 2016

40/60




PROSEDUR PRAKTIKUM MIXER

1. Mixer Dioda Berimbang Tunggal

Kalibrasi frekuensi dan amplitude sinyal info, spesifikasinya adalah :

Frekuensi : 64,9 Hz

Amplitudo : 6,48 Volt

Untuk melakukan kalibrasi, hubungkan probe positif function generator 1 dengan probe positif

osiloskop dan probe negatif function generator dengan probe negatif osiloskop, atur frekuensi

dan amplitudo di function generator lalu lihat perubahan nilainya pada osiloskop, sesuaikan

dengan spesifikasi diatas.Gambar 3.6 merupakan tampilan sinyal info saat dikalibrasi. Setelah

frekuensi dan amplitudonya sesuai, hubungkan probe positif function generator pada port Info

Signal In pada kit mixer diode berimbang tunggal dan probe negatif function generator

kebagian port Ground (GND) pada kit.

2. Kalibrasi frekuensi dan amplitude sinyal carrier, spesifikasinya adalah :

Frekuensi` : 1,02KHz

Vpp : 3,58 Volt


osiloskop dan probe negatif function generator dengan probe negative osiloskop, atur frekuensidan amplitudo di function generator lalu lihat perubahan nilainya pada osiloskop, sesuaikan

dengan spesifikasi diatas.Setelah frekuensi dan amplitudonya sesuai, hubungkan probe positif

function generator pada port Carrier Signal + pada kit mixer dioda berimbang tunggal dan

probe negative function generator kebagian portCarrier Signal - pada kit mixer dioda

berimbang tunggal.

3. Melihat hasil keluaran mixer diode berimbang tunggal.

Setelah sinyal info dan carrier diinputkan, lalu hubungkan probe positif osiloskop pada bagian

Modulated Signal Out pada kit dan probe negatif osiloskop kebagian port Ground (GND)

pada kit. Amati hasil keluaran dari mixer dioda berimbang tunggal tersebut.

Note untuk mixer dioda berimbang tunggal :

Pergunakan dua buah terminal untuk mencolok alat ukur, & pastikan terminal untuk

mencolokkan function generator (sebagai sinyal carrier) terpisah dengan alat ukur lainnya,

karena akan membuat ground menjadi tidak stabil

8/17/2019 Modul Elkom 2016

41/60




2. Mixer dengan IC 1496

a.

Memberikan catuan pada kit.

Untuk mixer dengan IC MC 1946, diperlukancatuan -9 Volt dan 12 Volt.Untuk itu, hubungkan

catuan -9 volt dari power supply dengan menggunakan jumper ke port -9V pada kit

danhubungkancatuan 12 volt dari power supply dengan menggunakan jumper ke port +12V

pada kit. Hubungkan pula ground dari power supply ke port GND pada kit.

b. Kalibrasi frekuensi dan dan amplitude sinyal info, spesifikasinya adalah :

Frekuensi : 1,32 KHz

Vpp : 2,68 Volt


osiloskopdan probe negatif function generator dengan probe negative osiloskop, atur frekuensi

dan amplitudo di function generator lalu lihat perubahan nilainya pada osiloskop, sesuaikan

dengan spesifikasi diatas.Setelah frekuensi dan amplitudonya sesuai, hubungkan probe positif

function generator pada port Info Signal In pada kit mixer IC MC1496 dan probe negatif

function generator kebagian port Ground (GND) pada kit.

d.

Kalibrasi frekuensi dan dan amplitude sinyal carrier, spesifikasinya adalah :Frekuensi : 57,1 KHz

Vpp : 17,2 Volt

Untuk melakukan kalibrasi, hubungkan probe positif function generator 2 dengan probe

positifosiloskopdan probe negatif function generator dengan probe negative osiloskop, atur

frekuensi dan amplitudo di function generator lalu lihat perubahan nilainya pada osiloskop,

sesuaikan dengan spesifikasi diatas.Setelah frekuensi dan amplitudonya sesuai, hubungkan

probe positif function generator pada port Carrier Signal In pada kit mixer IC MC1496 dan

probe negatif function generator kebagian port Ground (GND) pada kit.

e. Melihat hasil keluaran mixer IC MC1496.

Setelah sinyal info dan carrier diinputkan, lalu hubungkan probe positif osiloskop pada bagian

port + Signal Out pada kit dan probe negative osiloskop kebagian port - Signal Out. Amati

hasil keluaran dari mixer IC MC1496 tersebut.Gambar 3.12 merupakan tampilan sinyal

keluaran mixer

8/17/2019 Modul Elkom 2016

42/60




Note untuk mixer IC MC1496:

Pergunakan dua buah terminal untuk mencolok alat ukur, & pastikan terminal untuk

mencolokkan osiloskop terpisah dengan alat ukur lainnya, karena akan membuat ground

menjadi tidak stabil.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

43/60




PHASE LOCK LOOP

A. Tujuan

1.

Praktikan dapat melakukan pengukuran dan pengaturan free-running frequency pada PLL.

2. Praktikan dapat mengamati dan memahami lock-range pada PLL.

3. Praktikan dapat mengukur frekuensi capture maksimum dan minimum.

4. Praktikan dapat mengamati cara kerja PLL sebagai pensintesis frekuensi.


1. Kit praktikum elektronika Komunikasi PLL.

2. Catu daya DC

3. Multimeter digital.

4. Osiloskop.

5. Kabel penghubung (jumper).

C. Dasar teori

Phase Lock Loop (PLL) merupakan sistem tertutup membentuk feedback negatif dengan sinyal

feedback digunakan untuk mengunci (lock) frekuensi dan phasa keluaran terhadap frekuensi dan phasa

sinyal input. Hubungan antara PLL dengan mixer adalah di dalam PLL terdapat rangkaian phase detector

, dan mixer merupakan salah satu penyusun phase detector sehingga dengan kata lain mixer adalah

bagian dari PLL

PLL digunakan untuk filtering, penggeser frekuensi (frequency synthesis), kontrol kecepatan

motor, frequency modulation, demodulation, signal detection, dan aplikasi lainnya.

PLL dapat berupa analog atau digital, tetapi banyak tersusun dari komponen analog dan digital.

Beberapa parameter dalam PLL antara lain :

1. Free-running f requency . Adalah frekuensi keluaran VCO pada kondisi tidak ada sinyal

masukan. Biasanya nilainya pada frekuensi tengah.

2.

Locked-range . Adalah kawasan atau daerah frekuensi dimana lingkar dapat bertahanterkunci. Daerah ini dibatasi oleh frekuensi operasi minimum dan maksimum. Frekuensi

operasi maksimum adalah frekuensi tertinggi sinyal masukan dimana lingkar(lup) masih

dapat terkunci. Cara mencarinya dengan mengubah frekuensi sinyal masukan dari kondisi

PLL tidak terkunci (dari frekuensi tinggi sehingga PLL tidak terkunci), perlahan-lahan

frekuensi diturunkan sehingga pada harga frekuensi tertentu PLL akan terkunci pada

frekuensi tersebut. Frekuensi operasi minimum adalah frekuensi terendah sinyal masukan

dimana lingkar-lup masih dapat menguncinya. Cara mencarinya yaitu dalam keadaan PLL

8/17/2019 Modul Elkom 2016

44/60




tidak terkunci sinyal masukan dinaikan dari frekuensi paling rendah (sehingga PLL tidak

terkunci) dinaikan perlahan-lahan sehingga PLL mulai terkunci. Pertengahannya pada

free-running frequency

3. Tracking range . Adalah simpangan maksimum yang diijinkan dari jaraknya ke free

running frequency, biasanya sejauh setengah lock-range.

4. Capture range . Simpangan frekuensi disekitar free-running frequency dimana lingkaran

masih mampu mengunci sejak memulai. Capture-range < Lock-range

5. Lock-up time . Adalah selang waktu transient dari PLL sampai mencapai kondisi terkunci.

Untuk lebih jelasnya maka dapat digambarkan sebagai berikut :

Cara kerja PLL :

1. Detektor Fasa

Andaikan kita memiliki mixer dengan masukan yang frekuensinya sama (misal 50 KHz dan 50

KHz). Karena selisih frekuensinya nol, maka keluaran pencampur merupakan tegangan dc, karena

frekuensinya nol. Dengan kata lain, tegangan dc akan keluar dari pencampur ketika frekuensi sinyal-

sinyal masukannya sama.

Pada dasarnya sebuah detector fase adalah merupakan mixer yang dioptimasi untuk digunakan pada

frekuensi sinyal masukan yang sama. Itu dikenal sebagai phase detector atau phase comparator,

karena besarnya tegangan dc yang dihasilkan tergantung dari beda sudut fase antara kedua sinyal

masukan. Jadi jika sudut fasenya berubah maka tegangan dc-nya juga berubah.

Gambar 1.a mengilustrasikan beda sudut fase antara dua sinyal sinusoidal. Ketika sinyal – sinyal ini

memasuki detector fase pada gambar 1.b, maka akan dihasilkan tegangan dc. Salah satu contoh tipe

kurva karakteristik detector fase digambarkan pada gambar 1.c, dimana ketika beda sudut fasenya

nol, maka tegangan dc yang dihasilkan akan maksimum. Dan jika sudut fase meningkat dari nol ke

180 maka tegangan dc akan menurun menuju harga minimum. Ketika susut fase 90 derajat, keluaran

tegangan dc adalah harga rata- rata dari maksimum dan minimum.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

45/60




Gambar 1.a

Sin (t+) VDC

Sin (t)

Gambar 1.b

Vdc

0 90 180 fase

Gambar 1.c

2. VCO [Voltage Controlled Oscillator]

Sesuatu yang penting diingat tetntang VCO adalah sebagai berikut :

Sebuah masukan tegangan dc akan mengendalikan frekuensi keluaran. Dalam percobaan ini,

kenaikan tegangan kendali dc akan menyebabakan penurunan frekuensi keluaran VCO.

PHASE

DETECTOR

Vmin

Vmak

2

Vmak + Vmin

8/17/2019 Modul Elkom 2016

46/60




f VCO

Vdc

Gambar 2

Ketika tegangan dc pada gambar 2 meningkat, maka frekuensi pada sinyal keluaran akan meningkat.

Dengan kata lain, tegangan dc akan mangendalikan frekuensi osilator. Secara tipikal, penaikkan

frekuensi akan berbanding lurus dengan kenaikan level tegangan dc (gambar 2).

3. PLL [Phase Locked Loop]

Gambar 3.a adakah merupakan blok diagram dari sebuah PLL. Sebuah sinyal masukan dengan

frekuensi fx adalah salah satu masukan ke detector fase. Masukan yang lain datang dari keluaran

VCO. Keluaran detector fase ditapis dengan LPF. Ini akan menghilangkan frekuensi – frekuensi

dasar dari masukan, frekuensi – frekuensi harmonik (kelipatan dari frekuensi dasar), dan frekuensi

jumlahnya. Hanya frekuensi selisih saja yang dilewatkan oleh LPF Tegangan dc ini kemudian akan

mengendalikan frekuensi keluaran dari VCO.

Sistem umpan balik akan mengunci frekuensi VCO pada frekuensi masukannya. Ketika system

bekerja secara benar, frekuensi keluaran VCO akan sama dengan fx, sama dengan frekuensi

masukan. Oleh karena detector fase memilki dua sinyal masukan dengan frekuensi yang sama, maka

sudut fase antara kedua sinyal masukan ini akan menentukan besarnya tegangan keluaran dc.

(a)

PHASE

DETECTOR

LOW PASS

FILTERVCO

Keluaran

Terkunci fx

Sinyal

Masukan fx

Keluaran dc

ff

8/17/2019 Modul Elkom 2016

47/60




INPUT INPUT INPUT

vco vco vco

(b) (c) (d)

Jika frekuensi masukan berubah, maka frekuensi keluaran VCO akan mengikutinya. Sebagai contoh,

jika frekuensi masukan fx meningkat sedikit, fasornya akan berputar cepat dan sudut fase bertambah.

Ini berarti tegangan dc keluar dari detector fase akan menurun. Tegangan dc yang lebih rendah akanmemaksa frekuensi keluaran VCO untuk meningkat sampai dengan fx.

Di pihak lain, jika frekuensi masukan menurun, fasornya secara lambat akan menurun dan sudut

fasanya akan bertambah, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.d. Sekarang tegangan dc yang

keluar dari detektor fase akan bertambah, dan ini menyebabkan frekuensi keluaran VCO akan

menurun sampai sama dengan frekuensi masukannya. Dengan kata lain, PLL secara otomatis

mengoreksi/mengontrol frekuensi keluaran VCO dan sudut fasenya.

Lock range (daerah penguncian) BL adalah daerah frekuensi VCO yang dihasilkan, diberikan

dengan persamaan :

BL = fmax - fmin

Di mana fmax dan fmin adalah frekuensi keluaran VCO maksimum dan minimum. Sebagai contoh,

jika frekuensi VCO dapat membawa dari 40 KHz sampai 60 KHz, maka daerah pengunciannya

(lock-range) adalah sama dengan :

KHz KHz KHz BL 204060

Sekali PLL terkunci, maka frekuensi masukan fx dapat membawa frekuensi dari 40 KHz sampai 60

KHz; VCO akan mengikuti frekuensi masukan ini dan keluaran akan terkunci akan sama dengan fx.

a. Mode Free Running

8/17/2019 Modul Elkom 2016

48/60




Jika masukan detector fase tidak ada, maka PLL akan bekerja dalam mode free running.

Frekuensi keluaran VCO hanya akan ditentukan oleh komponen penyusun osilatornya saja yaitu

R1 dan C1, jadi tidak dipengaruhi oleh tegangan pengendali dc. Dalam bentuk ini maka keluaran

dari VCO disebut free-running frequency.

b. Capture dan Lock Range

Asumsikan PLL bekerja dalam mode free-running atau tidak terkunci. PLL akan terkunci pada

frekuesni masukannya jika frekuensi masukannya itu berada pada daerah capture- range, yaitu

band frekuensi yang berpusat pada free-running frequency. Rumus untuk capture range adalah :

12 f f BC

dimana 12 f dan 1 f adalah frekuensi tertinggi dan terendah agar PLL dapat mengunci sinyal

masukan.

Capture-range adalah selalu lebih sempit dibanding lock-range dan ini berhubungan dengan

frekuensi cutt-off dari LPF. Frekuensi cut-off yang lebih rendah akan mengakibatkan capture-

range yang lebih sempit. Hal ini dapat diketahui dari karakteristik VCO, dimana jika tegangan

masukan dc-nya semakin besar, maka frekuensi keluaran VCO akan menurun, dan jika tegangan

dc masukannya diperkecil, maka frekuensi keluaran VCO akan semakin meningkat. Di lain

pihak, sinyal masukan dc VCO berasal dari keluaaran detector fasa. Detektor fasa sifatnya

seperti mixer, di mana keluaran detector fasa ini terdiri dari komponen- komponen frekuensi

asli, jumlah dan selisih dari sinyal-sinyal masukannya.

Keluaran detector fasa ini kemudian dilewatkan filter. Sehinggga kalau frekuensi cut-off filter

semakin tinggi maka tegangan keluaran dc filter akan semakin rendah, dan kalau frekuensi cut-

off semakin rendah maka teganagn dc keluaran akan semakin tinggi. Dan hasil pemfilteran ini

diumpankan ke VCO sebagai masukan. Jadi secara tidak langsung frekuensi cut-off filter akan

mempengaruhi capture-range.

c. IC PLL MC 4046

IC PLL MC 74HC4046A dari Motorola adalah sebuah IC dengan 16 pin yang dapat

dihubungkan dengan komponen ekstrenal untuk membentuk PLL.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

49/60




Gambar 4 memperlihatkan diagram blok sederhana.

Resistor pewaktu eksternal R 1,2 dihubungkan dengan pin 11 dan 12 terhadap ground, dan

kapasitor pewaktu eksternal C1A dan C1B dihubungkan dengan pin 6 dan 7. Ini adalah dua

komponen yang menentukan free-running frequency dari VCO dan range frekuensi VCO dan

diberikan dengan persamaan sebagai berikut (diambil dari data library PLL MC74HC4046A) :

d. PLL Sebagai Modulator FM dan AFC [Automatic Frequency Control]

PHASE

DETECTOR

LOW PASS

FILTERVCO

Sfm(t)

fv

Sinyal

Masukan fx

S(t)

info

S

)*3(2

232

2

1

1

undershoot Vdd C

I R

Vdd I

R

VCO

f EXT

RCONST RCONST IN

o

8/17/2019 Modul Elkom 2016

50/60




Jika Switch S-OFF . Sinyal FM, sfm(t), dengan frekuensi fv yang hanya dipengaruhi oleh sinyal

informasi s(t) saja, dengan menganggap komponen VCO stabil tidak dipengaruhi oleh

lingkungan. Tapi jika tak stabil, berarti fv dipengaruhi s(t) dan lingkungannya.

Jika Switch S – ON . Keluaran LPF akan memuat sinyal perubahan fv oleh lingkungan sebagai

sinyal koreksi, sebagai masukan VCO yang berupa sinyal informasi s(t) ditambah sinyal koreksi

dari keluaran LPF yang menyebabkan seolah-olah harga fv dipengaruhi oleh s(t) saja.

e. PLL Sebagai Demodulator FM / Diskriminator

Gambar di bawah ini memperlihatkan sebuah osilator LC dengan sebuah kapasitor variable

sebagai penala. Jika kapasitansi berubah, maka frekuensi osilasi akan berubah. Jika kapasitansi

berubah secara sinusoidal pada frekuensi 1 KHz, maka frekuensi pemodulasinya adalah 1 KHz.

OSILATOR LC

Ketika sinyal FM dimasukkan sebagai masukan pada PLL, VCO akan mengikuti perubahan

frekuensi masukannya. Sebagai hasilnya, tegangan yang berfluktuasi atau berubah-ubah akan

keluar melalui LPF. Tegangan ini memilki frekuensi yang sama dengan frekuensi sinyal

pemodulasi. Dengan kata lain, keluaran DC sekarang menyatakan keluaran demodulasi FM. Ini

banyak digunakan dalam penerima FM. Jika sinyal pemodulasi adalah musik, maka sinyal

keluaran dari keluaran FM adalah akan sama dengan musik juga.

Demodulasi atau deteksi FM dapat diperoleh secara langsung dengan menggunakan rangkaian

PLL. Jika frekuensi tengah PLL dirancang pada frekuensi sinyal FM, maka hasil penyaringan

atau tegangan keluaran LPF-nya adalah tegangan keluaran demodulasi yang diinginkan.

Perubahan nilainya sebanding dengan perubahan frekuensi sinyal masukannya. Rangkaian PLL

kemudian dioperasikan sebagai strip IF lengkap, pembatas, dan demodulator sebagaimana

dipakai dalam penerima FM.

f. PLL Sebagai Pensintesis Frekuensi

Pensintesis frekuensi dapat dibangun dengan menggunakan PLL seperti pada gambar berikut ini

PHASE

DETECTOR

LOW PASS

FILTER

VCO

Vo(t)Sinyal FM

Sfm(t), fv

fi

8/17/2019 Modul Elkom 2016

51/60




:

Sebuah pembagi frekuensi disisipkan antara keluaran VCO dengan masukan detector fasa

sehingga sinyal lingkar menuju detector fasa pada frekuensi fo ketika output VCO adalah Nfo.

Keluaran ini adalah kelipatan dari frekuensi sinyal masukan(referensi) selama lingkar dalam

keadaan terkunci.

Sinyal masukan dapat berupa kristal terbilan pada frekuensi f1 dengan menghasilkan keluaran

VCO pada Nf1 jika lingkar dalam mkondisi mulai terkuknci pada frekuensi dasar (ketika fo =

f1). Karena VCO hanya bisa berubah – ubah pada daerah yang terbatas dari frekuensi tengahnya,

maka diperlukan untuk mengubah frekuensi VCO ketika harga pembagi diubah. Selama

rangkaian PLL pada kondisi terkunci, frekuensi keluaran VCO akan secara pasti N kali frekusnsi

masukannya. Ini hanya diperlukan untuk mengatur kembali fo menuju daerah capture-range dan

lock-range, lingkar tertutup kemudian menghasikan sinyal Nf1 pada keluaran VCO pada

keadaan terkunci.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

52/60




8/17/2019 Modul Elkom 2016

53/60




P R O S E D U R P R A K T I K U M P H A S E L O C K L O O P

1.

VCO

Pengukuran kestabilan VCO dilakukan untuk menentukan daerah tegangan kontrol untuk

menentukan frekuensi yang diinginkan dan menentukan besarnya faktor penguatan VCO atausensitifitas modulasi. Pengukuran ini dilakukan dengan cara memberikan tegangan masukan VCO

dengan jarak 0,1 Volt dan mencatat frekuensi keluaran VCO. Diagran blok pengukuran seperti pada gambar dibawah ini :

Data Pengukuran VCO

(pin a dan pin b di hubung singkat) No. Tegangan Input (V) Frekuensi (KHz)

1. 1,2

2. 1,4

3. 1,6

4. 1,8

5. 2,0

6. 2,2

7. 2,4

8. 2,6

9. 2,8

10. 3,0

11. 3,2

12. 3,4

13. 3,6

Tegangan

Searah

VCO Osiloskop

Frequency

Counter

Voltmeter

Diagram Blok Pengukuran VCO

8/17/2019 Modul Elkom 2016

54/60




14. 3,8

15. 4,0

Tabel 1. Kelinieran VCO

a. Gambarkan kurva kelinieran VCO

b. Hitung faktor penguatan VCO

2. Keluaran Filter LPF

a. Ukurlah tegangan DC (dengan voltmeter digital) pada keluaran Filter LPF (pin 3) untuk

frekuensi referensi (osilator lokal) masukan 400 Hz. Catat tegangan dc pada table 3.

b.

Ulangi langkah a untuk frekuensi yang lain pada table 4

Frekuensi (Hz) Vdc

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Tabel 2. Keluaran Filter LPF

3. Free Running Frequency

a. Beri tegangan DC pada masukan VCO sebesar 3 volt, dengan cara :

Hubung singkat pin a dan pin b

Putar variable resistor dengan trimmer

Ukur keluaran Tegangan DC dengan multimeter (pin a)

b. Atur variable resistor pada pin 8 sehingga diperoleh free running frequency sebesar 250 KHz

4. Proses PLL

Prosedur :

a. Hubungkan pin b dan pin c, sehingga masukan DC pada VCO berasal dari keluaran detector

phasa.

8/17/2019 Modul Elkom 2016

55/60




b. Atur variable resistor pada pin 7 sehingga diperoleh frekuensi referensi sebesar 400 Hz. (pin

1)

c.

Hitung berapa pembagi yang diperlukan agar keluaran VCO 250 KHz dengan referensi 400

Hz

d. Buatlah programable divider sesuai dengan pembagi yang diinginkan

e. Amati keluaran VCO

Frekuensi : ......

Duty Cycle : ......

Gambar:

f. Amati keluaran Phase Detector

Gambar :

g. Amati keluaran Loop Filter

Gambar :

+V

-V

t

+V

-V

t

+V

-V

t

8/17/2019 Modul Elkom 2016

56/60




h. Amati keluaran Programable Divider

Frekuensi : .......

Duty Cycle : ........

Gambar :

i. Amati keluaran Pembagi 2

Frekuensi : .......

Duty Cycle : ........

Gambar :

j. Ulangi untuk nilai Frekuensi Referensi dan Free Running Frekuensi yang lain !

k. Analisa data yang diperoleh !

5.

PLL Sebagai Modulator FMa. Aturlah Keluaran VCO dengan frekuensi referensi 400 Hz sehingga keluarannya mempunyai

frekuensi 250 KHz KHz (sebagai frekuensi pembawa)

b. Hubungkan Generator Sinyal dengan sinyal ‘kotak’ (sebagai sinyal informasi) dengan

frekuensi 20 KHz dan amplitudo ……… pada masukan modulator FM (pada pin 3 VCO).

c. Amati sinyal keluaran modulator FM yang berupa gelombang FM pada pin 4 VCO,

bandingkan dengan sinyal masukan pemodulasinya.

d. Amati untuk nilai frekuensi informasi yang berbeda-beda :

+V

-V

t

+V

-V

t

8/17/2019 Modul Elkom 2016

57/60




No. Frekuensi Informasi (KHz) Gambar keluaran modulator FM

1. 20

2. 40

3. 60

4. 80

5. 100

6. 120

7. 140

8. 160

9. 180

10. 200

8/17/2019 Modul Elkom 2016

58/60




Tabel 3

6.

PLL sebagai pensintesis frekuensi

a. Set Frekuensi referensi pada 400 Hz.

b. Ukurlah Frekuensi Output VCO pada posisi divider 00 0000 0000 0000

No PEMBAGI FREKUENSI (VCO)

1 10

2 100

3 200

4 300

5 400

6 500

7 600

8 700

9 800

10 900

11 1000

Tabel Pesintesa Frekuensi

8/17/2019 Modul Elkom 2016

59/60




PROSEDUR PRAKTIKUM PLL

1. Oscillator Lokal

Hubungkan kit PLL dengan power supply sebesar 5 volt

Hubungkan Out X’tal dengan osiloskop

Atur variabel resistor dengan trimmer 1 hingga mendapatkan frekuensi referensi

sebesar 400 Hz

Gambarkan sinyal keluaran

2. Free Running

Hubungkan pin A dengan pin B

Hubungkan Out VCO dengan osiloskop

Ukur besar tegangan DC menggunakan multimeter (positif ke pin A, negatif ke

GND) menjadi sebesar 3 volt dengan memutar variabel resistor dengan trimmer 2

Atur besar frekuensi free running menjadi 250 KHz dengan memutar variabel

resistor dengan trimmer 3

3. Voltage Control Osilator (VCO)

Atur besar tegangan input VCO sesuai tabel pada jurnal

Gunakan multimeter (positif ke pin A, negatif ke GND)

Putar variabel resistor pada trimmer 2 untuk mendapatkan besar tegangan yang

diinginkan

4. Looping PLL

Atur input tegangan VCO sebesar 3 volt dan frekuensi 250 KHz

Hubungkan pin B dengan pin C sehingga inputan VCO berasal dari keluaran

detector phasa

Ubah besar pembagi sesuai tabel pada jurnal

5. Programmable Divider

Hubungkan Out programmable divider dengan osiloskop


6. Keluaran Pembagi Dua

Hubungkan Out Pembagi dua dengan osiloskop


7. Detektor Phasa

Hubungkan Out detektor phasa dengan osiloskop

8/17/2019 Modul Elkom 2016

60/60



A N A L I S A

1. Analisa kurva kelinieran VCO dan hitung faktor penguatan ?

2. Analisa hasil keluaran LPF untuk setiap perbedaan frekuensi !

3. Bandingkan antara free running frekuensi yang diperoleh dari hasil percobaan dengan hasil

perhitungan (gunakan rumus di modul praktikum !) !

4. Analisa setiap keluaran blok pada PLL dalam proses PLL ! Mengapa bisa terjadi demikian ?

Jelaskan!

5. Analisa PLL sebagai modulator FM untuk setiap frekuensi informasi yang berbeda ! Bagaimana

caranya PLL yang merupakan sebuah osilator bisa menjadi modulator FM ? Jelaskan jawaban

anda !

6.

Analisa PLL sebagai pesintesa frekuensi !7. Rancanglah sebuah PLL sebagai pensintesa frekuensi beserta spesifikasinya untuk

membangkitkan sinyal sinus dengan frekuensi terendah 88 MHz dan frekuensi tertinggi 108 MHz

(kenaikan frekuensi setiap 200 KHz / sweep generator). Jika osilator kristal yang tersedia adalah

osilator kristal 25 KHz. Jika perlu gunakan programmable counter sebagai frequency divider.

8. Sebutkan komponen apa saja yang anda gunakan dalam setiap blok rancangan anda ? Jelaskan

mengapa anda menggunakan komponen tersebut!

modul elkom 2016

Documents