osilator adalah

1. III.1 OSILATOR
Osilator adalah suatu rangkaian yang menghasilkan keluaran yang amplitudonya berubah-ubah
secara periodik dengan waktu. Osilator merupakan piranti elektronik yang menghasilkan keluaran berupa
isyarat tegangan. Bentuk isyarat tegangan terhadap waktu ada bermacam-macam, yaitu bentuk sinusoida,
persegi, segitiga, gigi gergaji atau denyut. Osilator berbeda dengan penguat, oleh karena penguat
memerlukan isyarat masukan untuk menghasilkan isyarat keluaran. Pada osilator tidak ada isyarat
masukan, hanya ada isyarat keluaran saja, yang frekuensi dan amplitudo dapat dikendalikan. Osilator
digunakan secara luas sebagai sumber isyarat untuk menguji suatu rangkaian elektronik. Osilator seperti
ini disebut pembangkit isyarat, atau pembangkit fungsi jika isyarat keluarannya dapat mempunyai
berbagai bentuk. Osilator juga digunakan untuk mendeteksi dan menentukan jarak dengan gelombang
mikro (radar) ataupun gelombang ultrasonic (sonar). Selain itu, hampir semua alat digital seperti jam
tangan, kalkulator digital, komputer, dan sebagainya menggunakan osilator.
Osilator adalah inti dari sebuah pemancar, pada sistem komunikasi radio osilator menghasilkan
gelombang sinus yang dipakai sebagai sinyal pembawa, sinyal informasi kemudian ditumpangkan pada
sinyal pembawa dengan proses modulasi. Osilator yang bisa dirubah disebut VFO (Variable Frequency
Oscillator). VFO memiliki kelebihan pada deviasi frekuensinya yang lebar, karena pada VFO (Variable
Frequency Oscillator) dipakai induktor dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya maka kestabilan VFO
(Variable Frequency Oscillator) sangat tergantung dari kestabilan nilai induktor dan kapasitor.
Komponen-komponen pada VFO (Variable Frequency Oscillator) yang mudah terpengaruh oleh suhu
menyebabkan VFO (Variable Frequency Oscillator) mempunyai kestabilan yang rendah. VFO (Variable
Frequency Oscillator) yang frekuensinya bisa berubah karena diberi besaran tegangan tertentu pada
inputnya disebut sebagai VCO (Voltage Controlled Oscillator), paling banyak dipakai pada rangkaian
osilator FM (Frekuensi Modulasi) karena sinyal suara langsung dapat dimasukan pada input VCO (Voltage
Controlled Oscillator). Osilator jenis lain memakai kristal sebagai komponen frekuensinya. Osilator
kristal memiliki kestabilan frekuensi yang sangat tinggi. Kestabilan yang sangat tinggi ini membuat
osilator kristal menjadi sulit untuk diterapkan pada metode FM (modulasi frekuensi). Kestabilan frekuensi
dari osilator crystal dapat digabungkan dengan deviasi frekuensi VFO (Variable Frequency Oscillator)
yang lebar dengan menerapkan osilator yang terkontrol dengan PLL (Phase Locked Loop), osilator kristal
dipakai sebagai penghasil frekuensi referensi. Dengan demikian akan didapatkan frekuensi referensi yang
sangat stabil. Sedangkan VFO (Variable Frequency Oscillator) dipakai pada osilator yang sebenarnya.

2. III.1.1 OSILATOR RC
Osilator ini menggunakan tahanan dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya. Osilator ini sangat
mudah untuk dibangun namun memiliki ketelitian frekuensi yang rendah. Rangkaian osilator RC yang
paling sederhana dapat dibangun dengan menggunakan satu gerbang seperti yang diperlihatkan pada
gambar berikut :
Gambar 3.2 Rangkaian ekivalen Osilator RC sederhana
Frekuensi dari osilator ini ditentukan oleh tahanan R, kapasitor C dan impedansi masukan dari
inverter yang digunakan. Secara umum dapat dikatakan bahwa frekuensi keluaran adalah :
f = k x R x C
dimana k adalah konstanta yang harus dicari dengan eksperimen.
Osilator RC dikembangkan menjadi beberapa jenis yang perbedaannya dapat ditunjukkan pada
skematik berikut :

3. Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen Osilator RC sesuai Jenisnya

4. Osilator Penggeser Fasa
A. OSILATOR WIEN-BRIDGE
Osilator ini termasuk jenis osilator RC. Satu rangkaian adalah sebuah RCR “T” yang bertindak
sebagai filter low-pass. Rangkaian kedua adalah CRC “T” yang beroperasi sebagai penyaring bernilai
tinggi. Bersama-sama, sirkuit ini membentuk sebuah jembatan yang disetel pada frekuensi osilasi yang
diinginkan. Sinyal di cabang CRC dari filter Twin-T yang maju, di RCR itu – tertunda, sehingga mereka
dapat melemahkan satu sama lain pada frekuensi tertentu. Pada osilator wien-bridge frekuensi osilasi
tegangan output Vo dan input Vin sefasa pada 0 derajat, sinyal akan berbentuk segi empat dan frekuensi
akan turun apabila penguatan terlalu besar. Perbandingan nilai kapasitor dan resistor menentukan tingkat
kestabilan frekuensi.
Gambar 3.4 Rangkaian Osilator Wien-Bridge

5. B. OSILATOR PENGGESER FASA
Osilator pergeseran fasa termasuk jenis osilator RC. Pada osilator pergeseran fasa terdapat sebuah
pembalik fasa total 180 derajat. Pembalik fasa ini menggeser fasa sinyal output sebesar 180 derajat dan
memasukkan kembali ke input sehingga terjadi umpan balik positif. Rangkaian pembalik fasa ini biasanya
dibentuk oleh tiga buah rangkaian RC.
Gambar 3.5 Rangkaian Osilator Penggeser Fasa
III.1.2 OSILATOR LC
Pada osilator LC (rangkaian resonansi) menggunakan rangkaian resonansi sebagai pembangkit
gelombang dan penguat untuk mengatasi redaman oleh resistansi dalam induktor dan konduktansi
kapasitor.
Gambar 3.6 Rangkaian Ekivalen Osilator LC

6. A. OSILATOR COLPITTS
Osilator Colpitts termasuk jenis osilator LC. Osilator collpits tersusun dari dua buah kapasitor yang
disusun seri dan sebuah induktor tunggal. Kelebihan osilator colpits adalah mudahnya mengatur nilai
frekuensi yaitu dengan menempatkan sebuah induktor variabel pada komponen induktornya seperti halnya
penggunaan kapasitor variabel pada osilator hartley. Amplitudo output osilator juga relatif tetap pada
range frekuensi kerja penguat osilator.
Gambar 3.7 Rangkaian Ekivalen Osilator Colpitts
Gambar 3.8 Rangkaian Osilator Colpits

7. B. OSILATOR HARTLEY
Osilator Hartley termasuk jenis osilator LC. Osilator Hartley tersusun dari dua buah induktor yang
disusun seri dan sebuah kapasitor tunggal. Kelebihan osilator hartley adalah mudahnya mengatur nilai
frekuensi yaitu dengan menempatkan sebuah kapasitor variabel pada komponen kapasitornya. Selain itu
amplitudo output osilator juga relatif tetap pada range frekuensi kerja penguat osilator.
Gambar 3.9 Rangkaian Ekivalen Osilator Hartley
C. OSILATOR CLAPP
Osilator Clapp termasuk jenis osilator LC. Osilator Clapp tersusun dari tiga buah kapasitor dan
satu buah induktor. Konfigurasi osilator clapp sama dengan osilator colpits namun ada penambahan
kapasitor yang disusun seri dengan induktor (L). Osilator Clapp diperkenalkan oleh James K. Clapp pada
tahun 1948.
Gambar 3.10 Rangkaian Ekivalen Osilator Clapp

8. III.1.3 OSILATOR KRISTAL
Osilator Kristal adalah osilator yang rangkaian resonansinya tidak menggunakanan LC atau RC
melainkan sebuah kristal kwarsa. Rangkaian dalam kristal mewakili rangkaian R, L dan C yang disusun
seri.
Seperti telah dinyatakan sebelumnya, pada beberapa aplikasi dibutuhkan clock dengan frekuensi
yang sangat teliti. Clock seperti ini tidak dapat dibangkitkan dengan menggunakan osilator RC karena
tingkat ketelitian osilator ini sangat rendah. Sebagai gantinya digunakan osilator kristal. Disebut osilator
kristal karena osilator ini menggunakan kristal kwarsa sebagai komponen penentu frekuensinya. Kristal
kwarsa memiliki frekuensi resonan yang ditentukan oleh ketebalannya. Umumnya frekuensi resonannya
berbanding terbalik dengan ketebalannya.
Kelebihan dari kristal ini ialah frekuensi resonannya sangat akurat dan hanya sedikit terpengaruh
oleh suhu ataupun komponen eksternal. Oleh karena itu kristal ini sangat banyak digunakan pada peralatan
yang membutuhkan osilator dengan frekuensi yang teliti. Salah satu alat yang paling sering mengunakan
osilator kristal adalah jam. Ketelitian dari jam ditentukan oleh ketelitian frekuensi clock yang meng-increment-
nya. Jika frekuensi clock keitnggian maka jam akan menjadi terlalu cepat. Sebaliknya jika
frekuensi clock terlalu rendah maka jam akan terlalu lambat. Oleh karena itu dibutuhkan osilator yang
dapat membangkitkan pulsa clock yang sangat teliti agar jam tidak terlalu cepat atau terlalu lambat.
Osilator kristal dapat dibangun dengan menggunakan gerbang TTL ataupun CMOS. Pada
penggunaannya sebagai osilator kristal, gerbang-gerbang yang digunakan dipaksa untuk bekerja didaerah
liniernya yang umumnya harus dihindari jika gerbang-gerbang ini digunakan sebagai perangkat logika.
Agar dapat berosilasi gerbang-gerbang ini harus bersifat sebagai penguat linier.
Contoh rangkaian osilator kristal dengan gerbang TTL dapat dilihat pada Gambar 8.17.
Gambar 3.11 Rangkaian Osilator Kristal TTL
Pada contoh ini digunakan dua buah inverter untuk mendapatkan umpanbalik positip. Masing-masing
inverter diberi umpanbalik negatip melalui sebuah tahanan. Kristal kwarsa dihubungkan seri
dengan sebuah kapasitor variabel antara keluaran dengan masukan osilator. Fungsi kapasitor variabel
disini ialah untuk menala frekuensi agar benar-benar sesuai dengan yang diinginkan dan sekaligus
membatasi arus eksitasi dari kristal.

9. Jika menggunakan gerbang CMOS maka umumnya rangkaian osilator yang digunakan adalah
osilator Collpits, dimana kapasitor digunakan pembagi tegangan kapasitip. Contoh rangkaian ini dapat
dilihat pada Gambar 8.18.
Gambar 3. 12 Rangkaian Ekivalen Osilator Kristal CMOS
A. OSILATOR KRISTAL DENGAN INVERTER CMOS
 Dua inverter CMOS memberi gain total 30 s.d. 1000
 Beda fasa rangkaian penguat 00
 Osilasi terjadi pada resonansi seri
 Buffer digunakan untuk memperoleh gelombang persegi empat
Gambar 3.13 Osilator Kristal Resonansi Seri CMOS (a) Rangkaian; (b) Rangkaian Ekivalen

10. B. OSILATOR PIERCE
Osilator Pierce ditemukan oleh George W. Pierce. Osilator Pierce banyak dipakai pada rangkaian
digital karena bentuknya yang simpel dan frekuensinya yang stabil.
Osilator Pierce menggunakan hanya satu inverter CMOS, rangkaian umpan balik merupakan rangkaian π .
Beda fasa penguat dan rangkaian umpan balik 1800.
Gambar 3.14 Rangkaian Osilator Pierce

11. C. OSILATOR PIERCE DENGAN TRANSISTOR
Menggunakan rangkaian mirip dengan osilator Colpitt (pada frekuensi osilasi kristal mendekati
fungsi induktansi).
Gambar 3.15 Rangkaian Osilator Pierce dengan Transistor
III.1.4 OSILATOR HARMONISA
Osilator harmonisa menghasilkan bentuk gelombang sinusoida. Osilator harmonisa disebut juga
dengan Osilator Linear. Bentuk dasar osilator harmonisa terdiri dari sebuah penguat dan sebuah filter yang
membentuk umpan balik positif yang menentukan frekuensi output. Prinsip osilator ini dimulai dengan
adanya noise/desah saat pertama kali power dinyalakan. Noise/desah ini kemudian dimasukkan kembali
ke input penguat dengan melalui filter tertentu. Karena hal ini terjadi berulang-ulang, maka sinyal noise
akan menjadi semakin besar dan membentuk periode tertentu sesuai dengan jaringan filter yang dipasang.
Periode inilah yang kemudian menjadi nilai frekuensi sebuah osilator.

12. A. OSILATOR AMSTRONG
Osilator amstrong dinamai sesuai dengan nama penemunya Edwin Amstrong. Osilator amstrong
terdiri dari sebuah penguat dan sebuat umpan balik rangkaian LC.
Gambar 3.16 Osilator Amstrong
Osilator Amstrong (juga dikenal sebagai Meissner osilator menurut insinyur listrik Edwin Armstrong,
kadang-kadang disebut sebagai pengingat osilator karena umpan balik yang diperlukan untuk
menghasilkan osilasi ini disediakan menggunakan pengingat kumparan (T di diagram rangkaian) melalui
kopel magnet antara kumparan L dan koil T.
III.1.5 OSILATOR RELAKSASI
Osilator Relaksasi merupakan osilator yang memanfaatkan prinsip saklar secara terus menerus
dengan periode tertentu yang menentukan frekuensi output. Osilator relaksasi menghasilkan beberapa
bentuk gelombang non sinus, yaitu gelombang kotak, segitiga, pulsa dan gigi gergaji.
Osilator relaksasi adalah osilator dimana kondensator diisi sedikit demi sedikit dan lalu
dikosongkan dengan cepat. Ini biasanya dibangun dari sebuah resistor atau sumber arus, sebuah
kondensator, dan sebuah peranti penahan seperti lampu neon, tiratron, DIAC, UJT, atau dioda Gunn.
Kondensator diisi melalui resistor, menyebabkan tegangan yang membentangi kondensator
mendekati tegangan pengisi pada kurva eksponensial. Peranti penahan dijajarkan dengan kondensator.
Peranti sedemikian ini tidak akan menghantar sebelum tegangan yang membentanginya mencapai
tegangan tahan (sulut). Peranti penahan lalu menghantar dan dengan cepat mengosongkan kondensator.
Ketika tegangan pada kondensator jatuh hingga lebih rendah dari tegangan tahan, peranti penahan berhenti
menghantar dan kondensator mulai diisi kembali. Jika unsur penahan adalah lampu neon, sirkuit juga
menghasilkan kilasan cahaya setiap kondensator dikosongkan.
Jika lampu neon atau tiratron digunakan sebagai peranti sulut, resistor tambahan dengan harga
puluhan hingga ratusan ohm dipasang berderet dengan peranti sulut untuk membatasi arus dari

13. pengosongan kondensator dan mencegah elektroda lampu untuk rusak dengan cepat karena pulsa arus
tinggi yang berulang dengan cepat.
Gelombang keluaran dari osilator relaksasi biasanya adalah gelombang gigi gergaji. Jika hanya sebagian
kecil dari lereng eksponensial yang digunakan (tegangan sulut dari peranti penahan lebih rendah dari
sumber tegangan), lereng kira-kira merupakan lereng linier, tetapi jika dibutuhkan gelombang gigi gergaji
yang benar-benar linier, resistor pengisian harus diganti dengan sumber arus konstan.