Penggunaan utama dari umpan balik positif adalah dalam
osilator. Rangkaian yang membangkitkan sinyal output tanpa sinyal input. Dalam
sebuah osilator, sebagian dari output diberikan kembali ke input; sinyal umpan
balik ini adalah satu-satunya input ke penguat dalam.
Sebuah tegangan V yang menggerakkan terminal
kesalahan (error terminals) dari penguat. Sinyal yang diperkuat AV
menggerakkan rangkaian umpan balik untuk menimbulkan tegangan umpan balik ABV. Tegangan
ini kembali ke titik x. jika pergeseran fase melalui penguat daln rangkaian
umpan balik benar, sinyal pada titik x akan tepat sefase dengan sinyal yang
menggerakkan teminal kesalahan dari penguat. Dinyatakan dengan cara lain, jika
pergeseran fase keliling seluruh loop adalah 0o, kita dapatkan umpan
balik positif. Harga dari AB (penguatan loop)adalah penting. Dalam osilator
praktis, harga dari penguatan loop AB lebih besar dari satu, jika daya
dipasang. Tegangan permulaan (starting voltage) dari sebuah osilator terpasang
pada tiap resistor didalam osilator. Tiap resistor membangkitkan tegangan
derau(noise); tegangan ini ditimbulkan oleh gerakan random dari elektron dalam
resistor.
Osilator Pergeseran Fase
Pada sebuah osilator pergeseran fase, penguat
mempunyai pergeseran fase 180o karena sinyal menggerakkan input
inverting. Output penguat diberikan kembali ke tiga jaringan mendahului kaskade
(Penguat). Jaringan mendahului menimbulkan pergeseran fase 0o dan 90o,
tergantung pada frekuensi. Karena itu, pada frekuensi tertentu pergeseran fase
total dari tiga jaringan mendahului sama dengan 180o. Hasilnya
pergeseran fase keliling seluruh loop akan menjadi 360o Ekivalen
dengan 0o. Jika AB pada frekuensi ini lebih besar dari pada satu,
osilasi dapat dimulai.
Osilator jembatan Wien
Osilator Jembatan Wien adalah rangkaian osilator
standar untuk semua frekuensi rendah dalam jangkauan 5Hz sampai kira-kira 1MHz.
Ini hampir selalu dipakai dalam pembangkit audio komersil dan biasanya lebih
disukai untuk penggunaan frekuensi rendah lainnya. Untuk memahami bagaimana
osilator Wien bekerja, kita harus memahami jaringan lead lag.
Dengan rangkaian umpan balik, untuk frekuensi rendah
sudut fase mendahului dan untuk frekuensi tinggi ketinggalan. Yang terutama
penting ada satu frekuensi dimana pergeseran fase tepat sama dengan 0o.
Sifat yang penting ini memungkinkan jaringan lead lag menentukan frekuensi
osilasi. Osilator Jembatan Wien menggunakan umpan balik positif dan negatif.
Umpan balik positif melalui jaringan lead lag ke input non-inverting. Umpan
balik negatif melalui pembagi tegangan ke input inverting.
Jaringan lead lag adalah sisi kiri dari jembatan dan
pembagi tegangan pada sisi kanan. Jembatan khusus ini dikenal sebagai Jembatan
Wien dan digunakan dalam berbagai aplikasi disamping osilator. Tegangan
kesalahan adalah output dari jembatan. Jika jembatan mendekati seimbang, maka
tegangan kesalahan mendekati nol. Jembatan ini merupakan contoh dari saringan
takik (notch filter), sebuah rangkaian dengan output nol pada frekuensi
tertentu.
Osilator LC
Walaupun pada frekuensi rendah baik sekali, osilator
jembatan Wien tidak cocok untuk frekuensi tinggi diatas 1MHz. Harga R dan C nya
menjadi terlalu kecil dan pergeseran fase dari penguat menjadi persoalan. Osilator
LC digunakan pada frekuensi kurang dari 1 sampai diatas 500MHz. Dengan
sebuah penguat dan rangkaian resistan LC kita dapat mengumpan balik sinyal
dengan amplitudo dan fase yang benar untuk memungkinkan osilasi.
Osilator CE
Osilator CE terbagi menjadi 4 yaitu :
1) Osilator
Hartley, osilator ini banyak digunakan dalam radio transistor dan alat penerima
hiburan lainnya. Pada osilator ini induktor yang ditap (tapped) sebagai sinyal
umpan balik kembali ke basis.
2) Osilator
Colpitts, merupakan rangkaian yang baik sekali dan banyak digunakan dalam
pembangkit sinyal komersil diatas 1MHz. kapasitor jenis ini mengandalkan tap
kapasitif bukan tap induktif. Tegangan yang ditimbulkan C2 digunakan
untuk menggerakkan basis.
3) Osilator
Clapp, osilator ini mirip dengan osilator colpitts karena adanya tap kapasitif.
Tetapi cabang induktif, mempunyai kapasitor C3. Osilator ini
menghasilkan frekuensi yang lebih stabil dari pada osilator Colpitts
4) Osilator
Crystal Kuarts, osilator ini mengandalkan ketelitian dan kestabilan frekuensi.
Dalam rangkaian ekivalen AC, sinyal umpan balik datang dari tap kapasitif.
Kristal bekerja seperti sebuah induktor yang besar dalam hubungan seri dengan
sebuah kapasitor yang kecil.
Umpan balik ringan (B kecil)
menghasilkan operasi kelas A. Dengan umpan balik ringan harga dari A hanya
sedikit lebih besar dai 1/B. Jika dipasang daya, osilasi terjadi dan sinyal
berayun makin lama makin besar dari garis beban AC. Dengan penambahan ayunan
sinyal ini, operasi berubah dari sinyal kecil ke sinyal besar. Penguatan
tegangan sinyal besar adalah lebih kecil dari pada penguatan tegangan sinyal
kecil; karena itu dengan umpan balik ringan harga dari AB dapat berkurang
menjadi satu tanpa pemotongan.
Dengan umpan balik berat (B besar) pemotongan
terjadi pada salah satu atau kedua puncak, tergantung pada rangkaian osilator,
Jumlah umpan balik dan faktor-faktor lainnya. Hal ini mengurangi penguatan dan
mengurangi AB menjadi satu. Jika umpan balik terlalu berat kita kehilangan
beberapa sinyal output.
Kristal Kuarts
Beberapa kristal yang ditemukan di alam menunjukkan
efek piezoelekrik (Gelombang elektromagnetik yang menentukan frekensi
getaran); jika kita memasang tegangan AC melalui kristal kuarts mereka akan
bervibrasi pada frekuensi dari tegangan AC yang dipasang. Bahan utama yang
menimbulkan efek piezoelekrik ini adalah Kuarts, garam Rochelle,
dan tourmaline.
Garam Rochelle mempunyai aktivitas piezoelekrik
yang besar untuk suatu tegangan AC yang diberikan. Mereka bervibrasi lebih dari
Kuarts atau tourmaline. Secara mekanis, mereka adalah yang paling lemah karena
mudah pecah. Garam Rochelle telah digunakan untuk membuat microphone, pickup
gramophone, headset, dan pengeras suara.
Tourmaline menunjukkan aktivitas piezoelekrik
yang terkecil, tetapi diantara ketiganya paling kuat. Kristal ini juga yang
paling mahal. Kadang-kadang digunakan pada frekuensi yang sangat tinggi.
Kuarts adalah kompromi antara aktivitas piezoelekrik
dari garam Rochellle dan kekuatan dari tourmalline. Karena tidak mahal dan
dapat diperoleh di alam, kuarts digunakan secara luas untuk osilator RF dan
filter. Bentuk alami dari kuarts adalah prisma heksagonal dengan piramid pada
ujung-ujungnya. Untuk mendapatkan kristal yang berguna dari sini kita harus
mengiris lempeng empat persegi panjang dari kristal alam. Jumlah lempeng yang
diperoleh dari kristal alam tergantung pada ukuran dari lempeng dan sudut pemotongan.
Untuk pengunaan dalam rangkaian elektronika, lempeng harus dipasang antara dua
pelat logam dalam rangkaian; jumlah vibrasi kristal tergantung pada frekuensi
dari tegangan yang dipasang. Dengan mengubah frekuensi kita dapat menemukan
frekuensi resonan dimana vibrasi kristal mencapai aksimum. Karena energi untuk
vibrasi harus diberikan oleh sumber AC, arus AC menjadi maksimum pada tiap
frekuensi resonan.
Untuk waktu yang lama kristal dipotong dan dipasang
untuk bervibrasi paling baik pada salah satu frekuensi resonannya, biasanya
frekuensi dasar atau frekuensi yang terendah. Frekuensi resonan yang lebih
tinggi disebut nada tambahan adalah hampir kelipatan eksak dari frekuensi
dasar. Kristal kuarts bekerja dengan baik sampai 10MHz pada frekuensi dasar.
Untuk mencapai frekuensi yang lebih tinggi dapat menggunakan kristal yang
dipasang untuk bervibrasi pada nada tambahan dengan cara ini, kita dapat
mencapai frekuensi sampai 100MHz.
Sebab lain yang tak kentara dari osilasi frekuensi
tinggi adalah loop pertanahan, perbedaan potensial antara kedua loop
tertanahan. Semua pertanahan AC secara ideal paa potensial yang sama. Tetapi
dalam kenyataannya casis atau apapun yang bertindak sebagai tanah mempunyai
sedikit impedensi yang tidak nol yang bertambah dengan frekuensi. Karena itu
jika arus pertanahan AC dari tingkat yang lebih dulu, kita mendapatkan cukup
umpan balik positif yang tidak diinginkan yang menyebabkan osilasi. Pemecahan
untuk persoalan loop pertanahan adalah tata letak yang tepat dari tiap tingkat
untuk mencegah arus pertanahan AC dari tingkat yang belakang mengalir melalui
lintasan pertanahan tingkat yang lebih dulu. Satu cara menyelesaikannya adalah
dengan sistem pertanahan satu titik, hal ini berarti mengembalikan pertanahan
semua tingkat ke satu titik. Dengan cara ini tidak ada perbedaan potensial
antara dua titik pertanahan.
THYRISTOR
Thyristor adalah alat semikonuktor empat lapis yang
digunakan umpan balik dalam untuk menimbulkan gerak pengancingan. Pengancingan
ideal adalah cara khusus untuk menggabungkan transistor pengimbang. Pengancing
ideal (Ideal Latch) dapat berada pada salah satu keadaan yakni tebuka atau
tertutup. Jika berada pada kedudukan terbuka, dia tetap terbuka sampai suatu
arus input mendorongnya untuk menutup. Jika dalam keadaan tertutup, dia tetap
pada kedudukan tersebut sampai suatu arus mendorongnya untuk membuka.
Dioda Empat Lapis
Dioda empat lapis (disebut juga dioda Shockley)
diklasifiksikan sebagai dioda karena mempunyai dua penghubung luar. Karena
mempunyai empat daerah (region) yang didop. Dioda terebut sering disebut dioda PNPN.
Cara untuk menutup dioda empat lapis ialah dengan breakover. Ini berarti
menaikkan tegangan catu yang cukup untuk merusak salah satu dioda kolektor.
Jika hal ini terjadi, arus yang bertambah mulai menggerakkan regeneratif dan
kedua transistor jenuh. Secara ideal, dioda empat lapis kemudian tampak
dihubung singkat atau tertutup. Secara ideal, dioda empat lapis kemudian
kemudian tampak dihubung singkat (shorted) atau tertutup. Sedangkan untuk membuka
dioda empat lapis adalah dengan penurunan arus rendah. Hal ini berarti
mengurangi tegangan catu hampir menjadi nol, dimana titik tersebut transistor
keluar dari keadaan jenuh dan regenerasi membuka pengancing. Transistor dalam
keluar dari keadaan jenuh jika arus dikurangi ke harga yang rendah yang disebut
arus penahan (holding current).
Silicon Controlled Rectifier (SCR)
Silicon Controlled Recrifier merupakan empat daerah
yang didop yang dipisahkan menjadi dua transistor. Ini berarti silicn
controlled Rectifier (SCR) ekivalen dengan pengancing dengan input penyulut
luar ke basis bawah. Sekali dikancing SCR tetap terkancing untuk selamanya.
Cara untuk membukanya adalah mengurangi arus dibawah arus penahan (holding
current). Gerakannya kemudian serupa dengan dioda empat lapis; penurunan arus
rendah menggerakkan kedua transistor dalam terputus dan SCR terbuka. Transistor
UniJunction mempunyai dua daerah yang didop dengan tiga penghubung luar;
emiter, basis 1 dan basis2.
0 komentar:
Posting Komentar