BAB II TINJAUAN TEORITIS

Bab II Tinjauan Teoritis

BAB II

TINJAUAN TEORITIS

2.1

Tinjauan Pustaka

Aplikasi modulator video telah direalisasikan sebelumnya oleh tim TV

Kampus Politeknik Negeri Bandung yang diaplikasikan sebagai sarana penyampaian informasi dan entertainment. Pada proyek akhir ini, penulis

mencoba merealisasikan bentuk alternatif lain dari aplikasi modulator video yaitu

aplikasi modulator video untuk sistem display informasi berupa pengumuman dengan entri data isi pengumuman diinputkan menggunakan PC/Notebook. Beberapa realisasi mengenai pemancar TV, baik bagian modulator, penguat, exiter dan bagian-bagian lain yang berhubungan dengan sistem pemancar TV yang berhasil penulis temukan dalam literatur (Tugas/Proyek Akhir) dilingkungan Politeknik Negeri Bandung dan ITB angkatan tahun sebelumnya antara lain adalah: 1) Realisasi Modulator TV pada frekuensi IF (Intermediet Frequency) 38,9 MHz. Modulator TV yang direalisasikan memiliki: 

frekuensi kerja 37,65 MHz – 44,65 MHz



frekuensi pembawa video 38,9 MHz



frekuensi pembawa audio 44,4 MHz

2) Realisasi amplifier untuk aplikasi modulator TV pada band frekuensi 470 – 510 MHz. Penguat yang dirancang memiliki daya output 100 mWatt dan gain 10 dB dengan tipe penguat kelas A. 3) Realisasi TV exiter 1 watt pada kanal 9 VHF. TV exiter yang direalisasikan memiliki daya output 1 watt pada kanal 9 VHF. 4) Realisasi Modulator Televisi pada Kanal 10 (209 – 216) MHz. Modulator TV yang direalisasikan memiliki spesifikasi:



frekuensi kerja 209 – 216 MHz yaitu pada kanal 10



frekuensi pembawa sebesar 210,25 MHz



daya keluaran 100mWatt

Santy Fauziyah (091331025) Laporan Proyek Akhir Tahun 2012

4


Dari literatur yang telah ditinjau oleh penulis, semua literatur memiliki

frekuensi kerja yang berbeda-beda, begitu juga dengan proyek akhir yang akan

direalisasikan oleh penulis yaitu bekerja pada kanal 7 (188 – 195 MHz). Begitu pula dengan aplikasi dari masing-masing literatur. Dalam proyek akhir ini, penulis akan merealisasikan modulator video yang diaplikasikan ke dalam sitem display

informasi secara broadcast. Penulis juga akan melakukan pengukuran terhadap alat yang telah dibuat untuk mengetahui spesifikasi alat yang telah dibuat.

2.2.

Frekuensi Radio Televisi digunakan untuk menyampaikan informasi berbentuk gambar

bergerak. Gambar tersebut adalah citra-citra dimensi yang berubah-ubah dari

waktu ke waktu [1]. Untuk mengirimkan gambar tersebut maka dilakukan dengan mengirimkan gambar diam (still picture) secara berurutan dalam pergantian waktu yang cukup singkat dan setiap gambar 2 dimensi di-scan secara berurutan dalam baris-baris dalam dua field sebagai sinyal video. Sinyal video inilah yang akan ditransmisikan melalui gelombang elektromagnet (RF/Radio Frequency) dengan pemancar, satelit atau kabel ke pesawat penerima televisi. Gelombang radio adalah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik, dan terbentukketika objek bermuatan listrik dimodulasi (dinaikkan frekuensinya) pada frekuensi yangterdapat dalam frekuensi gelombang radio (RF) dalam suatu spektrum elektromagnetik. Frekuensi radio/gelombang radio (RF = Radio Frequency) berupa gelombang elektromagnetik, yaitu perpaduan antara gelombang medan magnet dan gelombang medan listrik, yang merambat (menjalar) dari pemancar ke penerima [2]. 2.3.

Sinyal Video Komposit Sinyal yang diterima oleh pesawat televisi terdiri dari sinyal-sinyal gambar

dan sinyal suara yang disebut sebagai sinyal video komposit.Di dalam gelombang pembawa sinyal gambar terdapat informasi gambar, sinyal sinkronisasi dan sinyal pengosongan.Jadi sinyal video komposit merupakan sinyal termodulasi AM untuk sinyal pembawa gambar dan sinyal termodulasi FM untuk sinyal pembawa suara.Spektrum sinyal video komposit ditunjukan pada Gambar 1.


5


Gambar 1 Spektrum sinyal video komposit

.Sinyal-sinyal gambar yang dimaksud pada sinyal video komposit merupakan kombinasi dari sinyal gambar dan pulsa-pulsa sinkronisasi yang disebut sebagai sinyal video. Termasuk di dalamnya ”periode blanking” atau waktu penahan gambar, yaitu waktu yang diperlukan untuk ”flyback” darititik cahaya dari satu garis ke garis berikutnya dan akhir suatu rangka ke permulaan rangka berikutnya. Hal ini diperlihatkan secara sederhana dalam Gambar 2, dimana terlihat bahwa informasi gambar dan pulsa sinkronisasi dipisahkan oleh waktu dan amplitudo [3].

Gambar 2 Sinyal Video

Sinyal video komposit dikirim secara berurutan sesuai dengan urutan scanning, yaitu baris ganjil terlebih dahulu dan kemudian baris genap.Baris ganjil untuk gambar vertikal, dan baris genap untuk gambar horisontal. Setiap baris


6


disisipi sinyal “Sync” yang merupakan tanda bagi CRT (Cathode Ray Tube =

Tabung Gambar) untuk kembali ke awal baris (retrace). Ilustrasi scanning TV

ditunjukkan pada Gambar 3.

Baris genap

Baris ganjil

Garis scanning Retrace

Gambar 3Scanning TV

Sinyal video komposit diperoleh dari proses encoding dari sinyal komponen. Sinyal video komposit terdiri dari sinyal luminan (sinyal hitam dan putih yang menyatakan gelap-terang), sinyal sub pembawa warna (sinyal informasi), burst sinkronisasi, blanking (sinyal pengosongan) dan sinyal sinkronisasi yang dibutuhkan untuk mereproduksi proses sinkronisasi. 2.4.

Standar Sistem Encoding Sistem encoding sinyal video memiliki standar yang berbeda di tiap-tiap

negara.Standar-standar

yang

digunakan

diantaranya

NTSC,

PAL

dan

SECAM.Indonesia sendiri menggunakan PAL sebagai standar sistem encoding. 2.4.1. NTSC NTSC (National Television System Committee) adalah sistem televisi analog yang digunakan di Amerika Serikat dan banyak televisi lainnya.Standar ini menetapkan jumlah lintasan sebanyak 525 garis per bidang gambar dengan kecepatan pengulasan 30 bidang gambar per detik Tabel 1 menunjukkan standar frame dan bandwidth sistem NTSC.


7


Tabel 1 Pembagian frame dan bandwidth sinyal sistem NTSC

NTSC

Garis / Field

525/60

Frekuensi horisontal

15,734 Hz

Frekuensi verikal

59,94 Hz

Sub pembawa warna

3,579545 MHz

Lebar bandvideo

4,2 MHz

Carrieraudio

4,5 MHz

Lebar Kanal

6 MHz

2.4.2. PAL PAL (Phase Alternating Line) adalah encoding berwarna yang digunakan di seluruh dunia kecuali di kebanyakan Amerika. Di Indonesia sendiri, sistem yang digunakan untuk band frekuensi VHF adalah sistem PAL B. Tabel 2 menunjukkan standar frame dan bandwidth sistem PAL. Tabel 2 Pembagian frame dan bandwidth sinyal sistem PAL

PAL B Garis / Field

625/50


15,625 Hz

Frekuensi verikal

50 Hz

Sub pembawa warna

4,434618 MHz

Lebar bandvideo

5,0 Mhz

Carrieraudio

5,5 MHz

Lebar Kanal

7 MHz

2.4.3. SECAM SECAM (Sequential Color with Memory) adalah sistem televisi analog yang digunakan di Perancis dan beberapa negara lainnya.Sama halnya seperti PAL, SECAM menggunakan 625 garis/50 Hz. Perbedaannya terletak pada


8


modulasi sinyal krominannya. PAL menggunakan modulasi amplitudo, sedangkan

SECAM menggunakan modulasi frekuensi. Tabel 3 menunjukkan standar frame

dan bandwidth sistem PAL.

Tabel 3 Pembagian frame dan bandwidth sinyal sistem SECAM

SECAM

Garis / Field

625/50


15,625 Hz

Frekuensi verikal

50 Hz

Sub pembawa warna

4,434618 MHz

Lebar bandvideo

6,0 Mhz

Carrieraudio

5,5 MHz

Lebar Kanal

8 MHz

2.5.

Saluran Televisi Sinyal informasi, baik video maupun audio, masing-masing membutuhkan

sinyal pembawa agar sinyal informasi dapat dikirimkan ke penerima.Sinyal pembawa tersebut memiliki bandwidth.Bandwidth yang digunakan untuk pengiriman sinyal audio dan video disebut saluran televisi [3]. Frekuensi-frekuensi gelombang pembawa suara dan video dialokasikan pada saluran-saluran yang berbeda dalam band televisi sedemikian rupa sehingga interferensi atau gangguan antara saluran-saluran televisi yang berdekatan dapat dihindari.Tabel 4 menunjukkan alokasi kanal dan frekuensi TV VHF (Very High Frequency) yang digunakan di Indonesia.Band I adalah kanal VHF bidang rendah, band III adalah kanal VHF bidang tinggi. Tabel 4 Alokasi Kanal dan Frekuensi TV VHF di Indonesia

BAND

VHF

I

KANAL

FREQ. RANGE(Mhz)

FREQ. VISION(Mhz)

FREQ. SOUND(Mhz)

2

47 – 54

48,25

53,75

3

54 – 61

55,25

60,75

4

61 – 68

62,25

67,75


9


Tabel 4 Alokasi Kanal dan Frekuensi TV VHF di Indonesia (lanjutan)

KANAL

FREQ. RANGE(Mhz)

FREQ. VISION(Mhz)

FREQ. SOUND(Mhz)

5

174 – 181

175,25

180,75

6

181 – 188

182,25

187,75

7

188 – 195

189,25

194,75

8

195 – 202

196,25

201,75

9

202 – 209

203,25

208,75

10

209 – 216

210,25

215,75

11

216 – 223

217,25

222,75

12

223 - 230

224,25

229,75

BAND

VHF III

2.6.

Modulator Untuk memperoleh sinyal video komposit diperlukan proses modulasi

yaitu proses menumpangkan sinyal informasi yang berfrekuensi rendah ke sinyal pembawa yang berfrekuensi tinggi agar dapat dipancarkan/dikirimkan melalui media udara (radio) [2].Alat yang digunakan untuk proses tersebut adalah modulator yang berfungsi untuk menggabupngkan sinyal informasi dan komponen-komponen frekuensi pembawa untuk menghasilkan salah satu jenis gelombang termodulasi. Untuk memperoleh gelombang modulasi, penjumlahan 2 gelombang sinus dilakukan di dalam perangkat (sistem) non linier yaitu modulator. Penggabungan 2 gelombang sinus dalam komponen non linier menghasilkan komponenkomponen sebagai berikut :



Sumber tegangan searah (DC)



Frekuensi-frekuensi asal dari gelombang tersebut



Penjumlahan dari kedua frekuensi-frekuensi asal



Pengurangan dari kedua frekuensi-frekuensi asal



Harmonisa-harmonisa dari frekuensi asal


10


Karena sinyal videokomposit merupakansinyal termodulasi AM untuk

sinyal pembawa gambar dan sinyal termodulasi FM untuk sinyal pembawa suara,

maka diperlukan dua buah modulator untuk memodulasi masing-masing sinyal tersebut yaitu modulator video dan modulator audio. Modulator Video 2.6.1.

Modulator video berfungsi untuk menggabungkan sinyal informasi gambar

dan frekuensi pembawa gambar untuk menghasilkan sinyal termodulasi AM. Modulator video bekerja dengan menerapkan modulasi amplitudo (AM).

2.6.1.1. Modulasi Amplitudo

Modulasi amplitudo (AM) adalah suatu sistem modulasi dimana amplitudo gelombang pembawa (gelombang carrier) dibuat sebanding dengan amplitudo sesaat gelombang pemodulasinya (gelombang informasi/sinyal informasi) [2]. Gelombang AM ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4 Gelombang AM

Persamaan (1), (2),(3), dan(4) menunjukkan persamaan modulasi AM dan penurunannya.


11


A

= Vc + Vm ……………………………………………………………... (1)

Dimana :

A

= Amplitudo gelombang termodulasi

Vc

= Amplitudo puncak gelombang AM saat tak ada sinyal informasi

Vm

dimana, Vc = konstan = Amplitudo puncak gelombang AM saat ada informasi dimana, Vm = berubah-ubah menumpang pada Vc.

= Vc +Vm Amax

= Vc + Vm sin ωm t ………………………………………………...….. (2)

Jika m (indeks modulasi) = Amax = Vc +

, maka

. Vc sin ωm t

= Vc + m Vc sin ωm t = Vc (1 + m sin ωm t) ………………………………………………….. (3) = Amax sin ωc t

Gelombang AM : VAM(t)

= Vc (1 + msin ωm t) sin ωc t = Vc sin ωc t + m Vc sin ωmt .sinωc t = Vc sin ωc t +

VAM(t) = Vc sin ωc t –

[cos (ωc – ωm) t – cos (ωc + ωm) t]

cos (ωc + ωm) t +

cos (ωc – ωm) t

Carrier

upper side band.

lower side band.

(pembawa)

USB : Band. sisi atas

LSB : Band. sisi bawah

VAM(t) = Vc sin ωc t +

{cos (ωc – ωm) t – cos (ωc + ωm) t} …………... (4)

Terdiri dari : 1. Frekuensi pembawa 2. Frekuensi sisi atas (ωc + ωm) atau (fc + fm) 3. Frekuensi sisi bawah (ωc – ωm) atau (fc – fm)


12


2.6.1.2. Spektrum Sinyal AM

Gambar 5 menunjukkan spektrum dari persamaan (4).

Vc carrier

LSB

mVc

USB

mVc 2

2

(fc – fm)

fc

(fc + fm)

Gambar 5 Spektrum AM

Akan tetapi, sinyal informasi tidak hanya memiliki frekuensi tunggal saja,

tetapi bervariasi dari frekuensi terendah hingga tertinggi dalam band tersebut.

Contoh : frekuensi suara = 300 – 3400 Hz (manusia) frekuensi musik = 20 – 15000 Hz

Secara umum, fmmin s/d fm max → ωmmin s/d ωmmax, maka gambar spektrumnya ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6 Spektrum umum AM

Contoh-contoh sistem komunikasi dengan menggunakan modulasi amplitudo. 

Siaran AM komersial (MW) : 535 KHz – 1605 KHz



Siaran TV komersial : kanal 2 – kanal 6 = 54 MHz – 88 MHz kanal 7 – kanal 13 = 174 MHz – 216 MHz kanal 14 – kanal 83 = 470 MHz – 890 MHz kanal 2 – kanal 13 merupakan kanal VHF, sedangkan kanal 14 – kanal 83 merupakan kanal UHF. Siaran TV untuk gambar (video) menggunakan modulasi AM, sedangkan untuk suara (audio) menggunakan modulasi FM.


13




Radio CB : 26,965 MHz – 27,405 MHz

2.6.2. Modulator Audio

Modulator audio berfungsi untuk menggabungkan sinyal informasi suara

dan frekuensi pembawa suara untuk menghasilkan sinyal termodulasi FM. Modulator audio bekerja dengan menerapkan modulasi frekuensi (FM).

2.6.2.1. Modulasi Frekuensi

Modulasi frekuensi adalah modulasi sudut yang mana frekuensi sesaat gelombang sinus pembawa berubah sebanding dengan harga sesaat (amplitudo)

gelombang pemodulasi (sinyal informasi) pada modulasi frekuensi, frekuensi

gelombang pembawa berubah sesuai dengan amplitudo gelombang informasi [2].Gelombang FM ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7 Gelombang FM



Amplitudo puncak gelombang FM tetap (konstan)



Jika Vm (tegangan sinyal informasi) = 0, maka frekuensi FM sama dengan frekuensi carrier → fFM = fc



Jika Vm = +V ; fFM naik, menjadi fc + ∆f1



Jika Vm = - V ; fFM turun, menjadi fc – ∆f1


14




Jika Vm merambat naik, maka fFM juga ikut merambat naik, fFM mencapai

harga maksimum pada saat Vm mencapai harga maksimum yaitu sebesar

fFMmax= fc + ∆f 

Jika Vm merambat turun, maka fFM juga ikut merambat turun, fFM mencapai harga minimum pada saat Vm mencapai harga minimum yaitu sebesar fFM MIN

= fc – ∆f 2.6.2.2. Spektrum Sinyal FM

Bentuk gelombang termodulasi FM mempunyai spektrum frekuensi

yang cukup banyak atau mempunyai sideband hanya satu atau lebih dari satu.

Banyaknya frekuensi dari hasil proses modulasi FM ini menentukan besarnya

bandwidth dari suatu pemancar FM. Semakin banyak sinyal sideband yang dihasilkan oleh pemancar FM maka semakin besar juga range frekuensi yang digunakan oleh pemancar FM tersebut. Gambar 8 menunjukkan spektogram sinyal FM.

(a) (b) Gambar 8 Spektogram sinyal FM (a) fm konstan, δ bertambah (b) δ konstan, fmbertambah


15


Untuk mengetahui seberapa lebar spektrum frekuensi sinyal termodulasi

FM, dimulai dari persamaan (5), yaitu persamaan gelombang FM yang berbentuk

fungsi sinus dari fungsi sinus. Penyelesaiannya memasukkan fungsi Bessel seperti ditunjukkan pada persamaan (6), yaitusinus dari fungsi sinus. Persamaan gelombang FM dinyatakan sbb:

eFM = Vc J0 mf sin ωc t ……………………………………………………...…... (5) + Vc {J1 (mf) [sin (ωc + ωm )t - sin (ωc - ωm )t]}

+ Vc {J2 (mf) [sin (ωc + 2ωm )t - sin (ωc - 2ωm )t]}

+ Vc {J3 (mf) [sin (ωc + 3ωm )t - sin (ωc - 3ωm )t]}

+ Vc {J4 (mf) [sin (ωc + 4ωm )t - sin (ωc - 4ωm )t]} + ………

dengan : eFM : amplitudo sesaat gelombang termodulasi FM Vc

: amplitudo puncak pembawa

Jn

: penyelesaian fungsi Bessel orde ke-n untuk indeks modulasi

mf

: indeks modulasi FM

dan Vc J0 (mf) sin ωc t = komponen frekuensi pembawa ………………. (6) Vc{J1 (mf) [sin (ωc+ωm)t - sin (ωc-ωm)t]} = komp. bid. sisi pertama Vc{J2 (mf) [sin (ωc+2ωm )t - sin (ωc-2ωm )t]} = komp. bid. sisi ke-dua Vc{J3 (mf) [sin (ωc+3ωm)t -sin (ωc-3ωm )t]} = komp. bid. sisi ke-tiga Vc{J4 (mf) [sin (ωc + 4ωm )t-sin (ωc-4ωm )t]} = komp. bid. sisi keempat Vc {J5 (mf) [sin (ωc + 5ωm )t - sin (ωc - 5ωm )t]} = komp. bid. sisi kelima dst. 2.7.

Osilator (RF) Sinyal pembawa (carrier) pada modulator dihasilkan oleh osilator RF.

Oleh karena itu osilator RF (pembangkit listrik frekuensi radio) merupakan bagian utama dari sebuah pemancar.Osilator berfungsi untuk menentukan/menghasilkan frekuensi pembawa (carrier) atau kelipatannya [2]. Semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan, maka akan semakin jauh jarak pancarnya.


16


Berdasarkan metode pengoperasiannya, osilator dibagi menjadi dua

kelompok, yaitu osilator umpan balik (feedback oscillator) dan osilator

relaksasi.Pada osilator umpan balik, sebagian daya keluaran dikembalikan ke masukan.Osilator biasanya dioperasikan pada frekuensi tertentu. Osilator gelombang sinus termasuk kelompok osilator ini dengan frekuensi operasi dari

beberapa Hz sampai jutaan Hz. Osilator inilah yang banyak digunakan untuk penerima radio, TV, dan pada transmitter/pemancar.

Frekuensi osilator umpan balik biasanya ditentukan dengan menggunakan rangkaian LC (induktor-kapasitor). Frekuensi tegangan AC yang dibangkitkan

oleh rangkaian tersebut akan tergantung dari harga L dan harga C yang digunakan.

Ini yang disebut sebagai “frekuensi resonansi” dengan harga yang ditunjukkan pada persamaan (7). fr 

1 2 LC

…………………………………………………………... (7)

Dimana : fr = frekuensi resonansi dalam Hz L = induktansi dalam Henry C = kapasitansi dalam Farad

Resonansi terjadi saat reaktansi kapasitif (XC) besarnya sama dengan reaktansi induktif (XL). Frekuensi osilasi rangkaian LC memiliki resistansi yang akan mengganggu aliran arus pada rangkaian. Akibatnya, tegangan AC akan cenderung menurun setelah melakukan beberapa putaran osilasi. Osilasi rangkaian dapat dibuat secara kontinu jika menambahkan energi secara periodik dalam rangkaian.Energi ini akan digunakan untuk mengganti energi panas yang hilang. Tambahan energi pada rangkaian LC dilakukan dengan menghubungkan kapasitor dengan sumber DC, yang tidak mungkin dilakukan secara manual. Proses pemutusan dan penyambungan dengan kapasitor dilakukan dengan menggunakan transistor. 2.9.

Penguat Daya RF Penguat secara harfiah diartikan dengan memperbesar dan menguatkan

sinyal input. Tetapi yang sebenarnya terjadi adalah sinyal input direplika (copied)


17


dan kemudian di reka kembali (re-produce) menjadi sinyal yang lebih besar dan

lebih kuat.

Penguat RF merupakan perangkat yang berfungsi memperkuat sinyal frekuensi tinggi yang dihasilkan osilator RF dan diterima oleh antena untuk dipancarkan [4]. Penguat RF yang ideal harus menunjukkan tingkat

perolehan daya yang tinggi, gambaran noise yang rendah, stabilitas dinamis yang baik, admitansi pindah baliknya rendah sehingga antena akan terisolasikan dari osilator, dan selektivitas yang cukup untuk mencegah masuknya frekuensi IF, frekuensi bayangan, dan frekuensi-frekuensi lainnya.Pada penguat RF, rangkaian

yang umum digunakan adalah penguatkelas A dan Kelas C. Secara umum,

penguat RF lengkap terdiri dari tiga buah tingkatan, yaitu buffer, driver, dan final. 

Buffer Buffer merupakan blok rangkaian yang berfungsi sebagai penyangga atau penyaring sinyal masukan (input) agar sesuai dengan karakteristik kerja penguat. Buffer merupakan penguat tingkat satu dengan daya output yang kecil. Buffer merupakan

suatu

rangkaian

penguat

yang

mempunyai

impedansi input tinggi danimpedansi output rendah. Impedansi input tinggi berarti pembebanan yang rendahdari tingkat sebelumnya. Jika buffer tidak digunakan, maka transfer daya daritingkat sebelumnya ke tingkat selanjutnya tidak akanmaksimum. Penguat buffer umumnya mempunyai daya output maksimum 0,5 watt. 

Driver Driver merupakan penguat tingkat dua yang juga merupakan rangkaiankendali dari penguat RF. Rangkaian penguat pada driverakan menentukan daya pada rangkaian final. Ragkaian penguar driver ini mempunyai daya output yang lebih besar dari rangkaian buffer.



Final Final merupakan penguat tingkat akhir. Rangkaian penguat final menentukan daya output secara keseluruhan dari penguat RF. Rangkaian penguat RF ini merupakan penguat tingkat akhir yang dihubungkan ke antena


18


pemancar. Komponen penguat dari rangkaian final ini mempunyai daya yang

tinggi.

2.9.1. Penguat Kelas A

Contoh dari penguat kelas A adalah rangkaian dasar penguat transistor

common emitor (CE). Tipe penguat dibuat dengan mengatur arus bias basis yang

sesuai pada titik tertentu untuk mendapatkan titik kerja pada garis beban

rangkaian tersebut [6]. Untuk penguat tipe kelas A arus bias basis dibuat sedemikian rupa, sehingga titik kerja transistor (Q) berada tepat ditengah kurva

garis beban Vce – Ic dari rangkaian penguat tersebut. Contoh rangkaian dasar

penguat transistor tipe kelas A dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Rangkaian penguat kelas A

Resistor Ra dan Rb pada rangkaian diatas berfungsi untuk menentukan arus bias basis. Garis beban rangkaian dasar penguat tipe kelas A diatas ditentukan oleh konfigurasi resistor Rc dan Re yang dirumuskan seperti pada persamaan (8). Vcc = Vce + IcRc + IeRe ………..…………………….………………….. (8)

Apabila Ic = Ie, maka rumus diatas dapat di sederhanakan seperti pada persamaan (9). Vcc = Vce + Ic (Rc + Re) …………………………..……….…………….. (9)

Untuk menentukan arus basis sebaiknya melihat dahulu data sheet transistor yang digunakan kemudian menentukan nilai resistor Ra dan Rb untuk


19


menentukan besarnya arus basis (Ib) yang memotong titik Q. Berikut adalah garis

beban dan titik Q penguat kelas A.

Untuk menentukan arus basis sebaiknya melihat dahulu data sheet transistor yang digunakan kemudian menentukan nilai resistor Ra dan Rb untuk menentukan besarnya arus basis (Ib) yang memotong titik Q. Gambar 10

menunjukkan garis beban dan titik Q penguat kelas A.

Gambar 10 Titik kerja penguat kelas A

2.9.2. Penguat Kelas AB PowerAmplifier kelas AB ini dibuat bertujuan untuk membentuk penguat sinyal yang tidak cacat (distorsi) dari penguat kelas A dan untuk mendapatkan efisiensi daya yang lebih baik seperti pada amplifier kelas B [7]. Titik kerja amplifier kelas AB dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11 Titik kerja penguat kelas AB

Karena amplifier kelas A memiliki efisiensi daya yang rendah (±25%) yang disebaban titik kerja berada di 1/2 VCC tetapi memiliki kualitas sinyal yang terbaik. Sedangkan amplifier kelas B memiliki efisiensi daya yang baik (±85%) karena titik kerja mendekati VCC tetapi kualitas suara yang kurang baik.Sehingga


20


dibuat amplifier kelas AB yang memiliki efisiensi daya penguatan sinyal (±60%)

dengan kualitas sinyal audio yang baik.

Dengan menempatkan titik kerja rangkaian poweramplifier kelas AB berada diantara titik kerja kelas A dan kelas B seperti terlihat pada Gambar 11 diatas, penguat kelas AB dimaksudkan mendapatkan karakteristik dasar gabungan

dari amplifier kelas A dan amplifier kelas B. 2.10.

Rangkaian Bias Transistor Agar sebuah rangkaian transistor dapat bekerja dengan baik, maka perlu

dirancang sebuah rangkaian bias yang sesuai dengan karakteristik transistor

tersebut. Rangkaian bias dibuat agar sebuah transistor dapat bekerja dengan baik

dan tidak bekerja pada daerah cut off atau saturasi. Beberapa jenis rangkaian bias transistor adalah sebagai berikut. 2.10.1.RangkaianBias Pembagi Tegangan (Self Bias) Self bias transistor adalah teknik pemberian tegangan basis transistor dan kaki transistor yang berdiri sendiri. Rangkaian self bias transistor ini menggunakan rangkaian pembagi tegangan (voltage divider) dari 2 buah resistor, dimana titik pembagian tegangan dihubungkan ke kaki basis transistor. Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) dapat dilihat pada Gambar 12.

Gambar 12 Rangkaian bias pembagi tegangan

Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) terdiri dari empat buah resistor, yaitu : R1, R2, RC, dan RE. Resistor R1 (yang berada di atas) akan menjamin bahwa hubungan antara kolektor-basis mendapatkan bias mundur, sedangkan resistor R2 (yang berada di bawah) akan menjamin bahwa hubungan


21


basis-emitor mendapatkan bias maju. Oleh karena itu dengan adanya pembagi

tegangan R1 dan R2 akan menjamin bahwa transistor dapat bekerja pada daerah

aktif. RC sebagai resistansi beban kolektor, dan RE sebagai stabilisasi dc. Pada umumnya penguat transistor 1 tingkat menggunakan bias tegangan jenis pembagi tegangan (self bias) karena memiliki kestabilan yang sangat baik.

2.10.2.RangkaianBias Umpan-Balik (Feedback) Transistor Bias umpan-balik (feedbackbias) transistor merupakan teknik pemberian

bias basis suatu rangkaian penguat transistor yang menggunakan resistor sebagai

komponen pemberi bias basis sekaligus sebagai jaringan umpan-balik (feedback)

rangkaian penguat transistor 1 tingkat. Tujuan penggunaan feedbackbias pada

rangkaian penguat transistor 1 tingkat adalah untuk memperbaiki stabilitas titik kerja transistor pada perubahan faktor penguatan transistor (β). Rangkaian bias umpan-balik ditunjukan pada Gambar 13.

Gambar 13 Rangkaian bias umpan-balik

2.10.3. Rangkaian Bias Tetap (Fix Bias) Rangkaian dasar untuk memberikan fix bias pada transistor ditunjukan pada Gambar 14.

Gambar 14 Rangkaian dasar fix bias


22


Rangkaian bias tetap (fix bias) untuk transistor ini cukup sederhana karena

hanya terdiri atas dua resistor RB dan RC.Kapasitor C1 dan C2 merupakan

kapasitor kopling yang berfungsi untuk mengisolasi tegangan dc dari transistor ke tingkat sebelum dan sesudahnya, namun tetap menyalurkan sinyal ac-nya.

2.11.

Antena Dipol

Untuk menyampaikan informasi dari satu tempat (titik) ke tempat (titik)

yang lain tentunya dibutuhkan sebuah media saluran transmisi. Media saluran transmisi yang dimaksud di sini adalah antena. Dalam hal ini, gelombang elektromagnetik “disebarkan” dan “diarahkan” oleh sebuah antena dari pemancar

ke ruang bebas menuju tujuan untuk diterima oleh antena penerima [5].

Antena dipol bisa dikatakan cikal bakal dari jenis-jenis antena kawat linier seperti dipol pendek, dipol setengah panjang gelombang, dipol lima-per-empat panjang gelombang, dipol tiga-per-empat panjang gelombang, dsb. Selain itu antena dipol juga mendasari antena-antena seperti antena Yagi – Uda, antena log – periodik, dan antena monopol. Antena dipol juga biasa digunakan sebagai elemen dasar dari antena susun (array antenna) [5]. Antena dipol sebenarnya merupakan sebuahantena yang dibuat dari kawat tembaga dandipotong sesuai ukuran agar beresonansi pada frekuensi kerja yang diinginkan. Kawat yangdipakai sebaiknya minimal ukuran AWG (American Wire Gauge) # 12 atau diameter 2mm. Lebih besar akan lebih baik secaramechanical strength. Agar dapat beresonansi, maka panjang totalsebuah dipol( L) adalah ,

× ,dimana

λ

adalah

panjang

gelombang

diudara

dan

Kadalah

velocityfactor pada kawat tembaga [8].Untuk ukuran kawat tembaga yang relatif kecil

(

hanya

ber-diameter

beberapa

mm)jika

dibandingkan

setengah

panjanggelombang, maka nilai K diambil sebesar0,95 dancukup memadai sebagai awal. Sehingga

rumus

untuk

menghitung

totalpanjang

sebuah

antena

dipolditunjukkan pada persamaan 10. c 3 × 10 λ= = f f


23


= 0,5 ×

× λ ………………………………………….……………… (10)

Dimana: λ = panjang gelombang

c = kecepatan cahaya

f = frekuensi kerja

L = panjang total antena dipol K = velocityfactor yang diambil sebesar 0,95


24

BAB II TINJAUAN TEORITIS

Recommend Documents