Bila fr = 10 kHz maka fo = N . 10 kHz
Bila fr = 1 kHz maka fo = N . 1 kHz, dst.
Osilator adalah sebuah rangkaian yang sangat penting dalam sistem komunikasi radio. Sebab gelombang elektromagnetik hanya bisa terpancar bila ada arus listrik yang berubah, dan cara termudah untuk mendapatkannya adalah dari osilator. Jadi fungsi utama osilator adalah sebagai pembangkit gelombang pembawa. Fungsi penting lain dari osilator adalah ketika gelombang pembawa itu harus digeser frekuensinya ke frekuensi lain yang dikehendaki. Jelas bahwa penggeseran frekuensi membutuhkan osilator.
Syarat penting bagi sebuah osilator adalah stabil, dalam arti frekuensinya tidak mudah berubah. Akan tetapi pada prakteknya justru lebih banyak dibutuhkan osilator yang frekuensinya mudah diubah-ubah (variabel). Dua kondisi ini terlihat saling bertentangan. Stabil artinya frekuensinya harus tetap, tapi di sisi lain frekuensi ini harus mudah diubah-ubah.
Gambar contoh (a) Rangkaian osilator kristal (b) Rangkaian VCO
Osilator yang sangat stabil adalah osilator kristal. Tetapi kristal tidak bisa diubah frekuensinya. Sebab frekuensi resonansi kristal ditentukan oleh demensi fisiknya. Kristal quartz misalnya, harus diasah sedemikian rupa sehinga pada demensi tertentu elektron di dalamnya ber-resonansi pada frekuensi tertentu. Demensi inilah yang menentukan frekuensi resonansi kristal, dan inilah yang membuat osilator kristal menjadi sangat stabil, karena demensi tak mudah berubah.
VCO (voltage controlled oscillator) adalah osilator LC yang frekuensinya bisa dikendalikan dari tegangan yang diberikan pada varaktor-nya (lihat gambar b). Varaktor adalah dioda yang bila diberi tegangan balik akan menjadi kapasitor, dimana nilai kapasitansinya tergantung dari tegangan yang diberikan padanya. Jadi dengan mengubah tegangan pada varaktor itu, frekuensi VCO akan berubah. Sementara itu nilai kapasitansi varaktor (maupun kapasitansi intrinsik dalam transistor) sangat mudah dipengaruhi oleh suhu. Inilah yang membuat frekuensi VCO mudah berubah (kurang stabil). Sensitif terhadap suhu.
PLL mempekerjakan dua jenis osilator itu (kristal dan VCO) sedemikian rupa sehingga menghasilkan frekuensi output yang stabil dan sekaligus mudah diubah-ubah (variabel). Caranya adalah dengan membagi frekuensi VCO dan kemudian membandingkannya dengan frekuensi referensi yang berasal dari osilator kristal (gambar d).
Prinsip kerja PLL
Dua buah sinyal dikatakan memiliki frekuensi yang sama bila beda fasa antara keduanya selalu tetap. Bila misalnya frekuensi VCO berubah maka beda fasa antara osilator kristal dan VCO akan berubah. Perubahan beda fasa ini kemudian oleh detektor fasa dikonversi menjadi perubahan tegangan error. Tegangan error berupa deretan pulsa-pulsa ini kemudian dilewatkan ke rangkaian Low Pass Filter sehingga menjadi tegangan DC yang benar-benar rata. Selanjutnya perubahan tegangan DC yang sudah rata ini diberikan pada varaktor sehingga frekuensi VCO kembali seperti semula. Dengan cara ini maka frekuensi VCO akan “terkunci” (locked) dan selalu sama dengan frekuensi osilator kristal. Berhubung osilator kristal sangat stabil maka frekuensi VCO dengan sendirinya akan ikut stabil. Inilah prinsip kerja PLL (gambar c).
Dalam gambar (d) frekuensi referensi (fr) berasal dari osilator kristal yang telah dibagi (oleh rangkaian pembagi frekuensi) dengan bilangan pembagi = R. Sementara itu, sebelum dibandingkan dengan frekuensi referensi (fr), frekuensi output VCO (fo) juga dibagi dengan bilangan pembagi = N. Pada saat sistem PLL ini dalam keadaan terkunci (locked) maka fr = fo / N atau dengan kata lain :
fo = N . fr.
Berdasarkan persamaan ini maka fo akan mudah dibuat variabel dengan mengubah besarnya bilangan N, dimana N adalah bilangan bulat dan fr adalah satuan terkecil dari perubahan fo. Satuan terkecil ini sering disebut step. Dengan demikian mudah di dihitung
Bila fr = 100 kHz maka fo = N. 100 kHz.
N adalah bilangan bulat, bukan pecahan, dan N bisa bernilai 1 hingga tak berhingga. Dalam praktek umumnya N ditentukan oleh lebar frekuensi kerja VCO, karena tidak ada VCO yang mampu bekerja pada frekuensi nol hingga tak berhingga.
Lebar frekuensi VCO ditentukan oleh karakteristik varaktor yang digunakan. Nilai kapasitansi varaktor dalam PLL ditentukan oleh tegangan error yang dihasilkan detektor fasa yang besarnya berkisar antara 0 – 5 volt, mengingat detektor fasa umumnya dibangun dari TTL (Transitor Transistor Logic) yang beroperasi pada tegangan 5 volt. Variasi tegangan error inil akan menentukan lebar frekuensi kerja VCO. Terkadang variasi tegangan 0 - 5 volt sering dirasa kurang. Untuk mendapatkan variasi tegangan yang lebih lebar (misalnya 0 - 15 volt) dibutuhkan sebuah DC Amplifier sehingga akan diperoleh frekuensi kerja VCO yang lebih lebar.
Kesimpulan penting yang bisa diambil dari sini adalah bahwa frekuensi output PLL sangat stabil (se-stabil frekuensi kristal) tapi sekaligus dapat diubah-ubah dengan amat mudah, cukup dengan mengubah besarnya bilangan pembagi (N)
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
0 komentar:
Posting Komentar