IMPELEMENTASI,SIMULASI DAN ANALISIS PARAMETER VCO (VOLTAGE CONTROLED OSCILLATOR)
Fadil Muhammad¹, Bambang Sumajudin², Achmad Rizal³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
,Phase Locked Loop (PLL) merupakan suatu system yang terdiri dari sub-sistem yaitu detektor fasa, Low Pass Filter (LPF), dan Voltage Control Oscillator (VCO). Kualitas pada perancangan suatu PLL sangat ditentukan oleh desain VCO yang baik, dimana VCO berperan sebagai control frekuensi output.
VCO adalah suatu osilator dimana inputan tegangan dc berperan sebagai fungsi controldari output. Input tegangan DC mengendalikan besarnya nilai kapasitansi dari dioda varactor yang menyebabkan perubahan frekuensi outputan pada oscilator.
Pada tugas akhir ini akan dirancang dan di implementasikan suatu VCO sebagai suatu feedback-amplifier yang terdiri dari Amplifier circuit dan resonan circuit kemudian dari simulasi dapat diketahui parameter dari VCO seperti Konstanta VCO , fungsi dari diode varactor dan pengaruh temperatur.
Hasil simulasi parameter besaran yang diperoleh kemudian dilakukan analisis disesuaikan dengan dasar teori dan direalisasikan. simulasi ini diharapkan akan mempermudah kita dalam memahami prinsip kerja beserta parameternya dari VCO agar dapat dijadikan rujukan untuk design suatu VCO lainnya.
Kata Kunci : VCO, Dioda Varactor,feed-back amplifier
Abstract
PLL is a system which consist of a sub-system that is phase detection, LPF and VCO, quality of a design of PLL is determined by a good VCO design.where VCO act as an output frequency control. VCO is an oscilator where the voltage DC input act as control function from frequency output. DC voltage input cotrol value varactor diode capacitance which affected to the changging of output frequency in oscilator, input act as control function from the output.
In this final assigment will be designed and implemented a VCO as a feedback-amplifier which consist of amplifier circuit and resonant circuit, then from simulation will be known VCO’s paameter like VCO constanta K, varactor function , and temperature determine in VCO output From simulation unit parameter that we got, than analyed,syncronied with fundamental theory and realied implementation.this simulation hoped will make us easyer in understanding how VCO work and it’s parameter so that it can be referenced as a desgn of other VCO.
Keywords : VCO, Varactor Diode,feed-back amplifier
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Phase Lock Loop (PLL) telah secara luas digunakan dalam dunia
telekomunikasi, dalam sistem komunikasi dimana frekuensi yang stabil dan
recovery signal terhadap noise kanal komunikasi sangat berpengaruh terhadap
performansi. PLL digunakan untuk filtering, sintesa frekuensi, kontrol kecepatan motor, modulasi frekuensi, demodulasi, deteksi sinyal, dan aplikasi lainnya.
PLL merupakan suatu system yang terdiri dari tiga sub-sistem utama yaitu detektor fasa, Low Pass Filter (LPF), dan Voltage Control Oscillator (VCO). Kualitas pada perancangan suatu PLL sangat ditentukan oleh desain VCO yang baik, dimana VCO berperan sebagai control frekuensi output.
VCO adalah suatu osilator dimana inputan tegangan dc mengendalikan besarnya nilai kapasitansi dari dioda varactor yang menyebabkan perubahan frekuensi outputan pada oscilator,input sinyal dc berperan sebagai fungsi control dari output frekuensi osilator.
Realisasi suatu VCO sebagai feedback-amplifier yang terdiri dari
Amplifier circuit dan resonan circuit, keberhasilan perancangannya sangat
ditentukan dengan parameter-parameter yang menyertainya, parameter dari VCO
seperti Konstanta VCO K , fungsi dari diode varactor, dan temperature o
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penyusunan tugas akhir ini adalah :
1. Merancang suatu aplikasi yang berfungsi sebagai Voltage controlled
oscillator (VCO).
2. Melakukan simulasi untuk menentukan parameter VCO yang telah dibuat.
3. Membuat implementasi dari VCO yang telah disimulasikan.
4. Melihat kesesuaian parameter VCO hasil simulasi dan implementasi dengan
dasar teori.
BAB I PENDAHULUAN
Institut Teknologi Telkom
2
1.3 Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini telah dilakukan:
1. Perancangan suatu VCO ( Voltage Controlled Oscillator ) berupa
feedback-amplifier yang terdiri dari rangkaian Resonator dan penguat BJT dengan panduan dasar teori.
2. Simulasi dari VCO hasil rancangan untuk menentukan parameter yang
menyertainya.
3. Realisasi suatu suatu VCO yang terdiri dari rangkaian Resonator dan penguat
transistor
4. Pengukuran parameter simulasi dan implementasi.
5. Analisa untuk Melihat kesesuaian parameter VCO hasil simulasi dan realisasi
dengan teori
1.3 Batasan Masalah
Beberapa hal yang dibatasi pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. VCO disimulasikan sebagai suatu feedback-amplifier yang terdiri dari
amplifier circuit dan resonant circuit.
2. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software Althium Designer 6
3. Parameter besaran VCO meliputi Konstanta VCO K , fungsi dari diode o
varactor, temperature terhadap output.
1.4 Metode Penyelesaian Masalah
Metodologi yang digunakan dalam menyelesaian tugas akhir ini adalah :
1. Studi literatur
Studi literatur ini dapat berupa mempelajari buku referensi yang mendukung dan mencakup landasan teori terhadap metode yang digunakan. Dengan adanya studi literatur ini menambah wawasan dalam hal menganalisis, perancangan, simulasi dan implementasi alat.
2. Perancangan
Merupakan tahap pembuatan desain atau rancangan dengan bantuan software Altium Designer 6 berupa desain rangkaian skematik dan PCB nya. Berikut
Institut Teknologi Telkom
adalah model sistem VCO secara sederhana yang akan di simulasikan dan direalisasikan.
Gambar 1.1 Blok VCO
Disini juga harus ditentukan komponen-komponen yang akan digunakan untuk proses simulasi dan realisasi sedemikian hingga mudah diperoleh dipasaran. Beberapa komponen yang digunakan adalah: • Diode Varactor BB 405B • Transistor BFR91A • Resistor • Capasitor • Inductor • Microstrip (epoksy)
3. Simulasi untuk menentukan parameter dari VCO yang telah dirancang.
Merupakan tahap simulasi dari desain atau rancangan yang telah dibuat pada langkah sebelumnya dengan menggunakan software Altium Designer 6, untuk mengetahui parameter dari VCO yang telah dirancang.
4. Implementasi sistem VCO
Merupakan tahap perealisasian dari proses design pada point 2 yang digunakan sebagai pembanding VCO simulasi.
5. Pengukuran sistem VCO realisasi
Melakukan serangkaian pengukuran berdasarkan parameter-paremeter tertentu sesuai dengan spesifikasi rangkaian yang telah dibuat. Serta Melihat kesesuaian parameter simulasi dengan realisasi VCO yang di implementasikan.
6. Analisa
Melihat kesesuaian parameter simulasi dengan VCO yang di realisasikan.
7. Pengambilan kesimpulan dan penyusunan laporan tugas akhir.
INPUT DC RANGKAIAN RESONATOR PENGUAT TRANSISTOR OUTPUT FREKUENSI
BAB I PENDAHULUAN
Institut Teknologi Telkom
4
1.5 Sistematika Penulisan
Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika sebagai berikut :
BAB 1 : Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang penelitian, tujuan penelitian, batasan masalah, perumusan masalah, metoda penyelesaian masalah, dan sistematika penulisan tugas akhir.
BAB 2 : Dasar Teori
Pada bab ini akan dipaparkan berbagai dasar teori yang mendukung dan mendasari penulisan tugas akhir ini.
BAB 3 : Perancangan Sistem dan Implementasi
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan sistem VCO dengan implementasi melalui Software althium designer 6, Perencanaan simulasi Pengukuran dan pengukuran.
BAB 4 : Pengujian Sistem dan Analisis
Pada bab ini akan dilakukan pengujian sistem dan analisis hasil yang diperoleh dari tahap perancangan dan implementasi.
BAB 5 : Kesimpulan dan Saran
Pada bab ini akan diberikan kesimpulan mengenai permasalahan yang dibahas berdasarkan serangkaian penelitian yang dilakukan. Selain itu, pada bab ini juga akan diberikan saran untuk pengembangan selanjutnya.
.
41
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Dari perancangan, simulasi, realisasi, hingga pengukuran dapat disimpulkan :
1. VCO dirancang dapat bekerja pada frekuensi 500MHz (pada tegangan
0V) -570 MHz (pada tegangan 28V). sedangkan hasil simulasi menunjukan bahwa VCO bekerja pada 500.73 (pada tegangan 0V) - 580 MHz (pada tegangan 28V) Hasil ini menyatakan adanya pergeseran frekuensi dari spesifikasi perancangan sangat dimungkinkan disebabkan pengaruh komponen eqivalen dan perbedaan datasheet liblary software dengan komponen rill.
2. Hasil pengukuran beberapa parameter simulasi yang didapat:
• = 18,6.106 rad/dtk/volt
• Dari datasheet dapat diketahui pada saat Vdc = 28V, Cvarmax =
2.2pF dan Cvar min = 1.8pF dari data di atas Cvar24V=1.72pF hasil
simulasi masih dapat dikatakan baik.
• semakin tinggi temperature maka semakin sempit dan semakin
sempit kurva karakteristik output
3. realisasi VCO hanya bekerja sebagai osilator dengn fo=204 MHz untuk
setiap inputan Dc. hal ini sangat dimungkinkan karena diode varactor yang tidak merespon inputan Dc dan keterbatasan penulis dalam perealisasian alat.
4. hasil simulasi menunjukan pada input 0V saat VCO berfungsi sebagai
osilator beresonansi pada frekuensi 570 MHz sedangkan VCO realisasi beresonansi pada frekuensi 204 MHz, artinya ada pergeseran dari spesifikasi yang dirancang. Hal ini bisa dikarenakan oleh beberapa hal :
• Nilai dari konstanta dielektriknya tidak tepat atau penggunaan
substrat yang tidak sesuai dikarenakan di pasaran tidak ada lagi jenis substrat
o
K
BAB V PENUTUP 42
Institut Teknologi Telkom
• Nilai dari rangkaian resonator (kapasitor, induktor dan kapasitor
variable) yang sangat signifikan.
• Lebar dan panjang jalur yang cukup lebar sehingga berpengaruh
pada frekuensi yang dihasilkan.
5.2 Saran
Untuk perbaikan dan pengembangan penelitian tentang Tugas akhir ini, beberapa saran penulis antara lain :
1. Kemampuan teknis (software dan elektronika) dikuasai sebelum penelitian
dimulai.
2. Pemasangan dan penyolderan komponen diusahakan serapi mungkin
untuk meminimalisir pengaruh induktansi pada rangkaian.
3. Bahan atau substrat yang digunakan untuk mikrostrip sangat
mempengaruhi hasil perancangan. Untuk pembuatan alat atau broadband aktif yang berfrekuensi tinggi, harus digunakan substrat yang memilikikualitas yang baik dan data yang akurat.
43
DAFTAR PUSTAKA
[1] White, Joseph F. , HIGH FREQUENCY TECHNIQUES:An Introduction to
RF and Microwave Engineering. John Wiley & Sons, Inc. 2004.
[2] Pozar, David M., Microwave Engineering. 2nd Ed, John Wiley & Sons, Inc.
1998.
[3] Everard, Jeremy, FUNDAMENTALS OF RF CIRCUIT DESIGN with Low
Noise Oscillato. JOHN WILEY & SONS, LTD. 2001.
[4] Vendelin, George D., Microwave Circuit Design; Using Linear and
Nonlinear Techniques.John Wiley & Sons, Inc. 1990.
[5] Gilmore, Rowan, Practical RF Circuit Design For Modern Wireless
Systems.Artech House.2003.
[6] Liao, Samuel Y., Microwave Circuit Analysis and Amplifier Design. Prentice
Hall, Englewood Cliffs, New Jersey. 1987
[7] Kai Chang. Microwave Solid-State Circuits And Applications, JWS.1994 [8] Widodo, Dr. Ir. Thomas Sri, DEA, Dipl. Ing. Elektronika Dasar. Salemba
Teknika. 2002.
[9] Hidayat, Dayat, Amd. Rancang Bangun Up-Converter, Osilator, dan Band
Pass Filter Gelombang Mokro. , STT Telkom. Bandung. 2003
[10] Wasito S., Vademekum Elektronika. Edisi Kedua, PT. Gramedia Pustaka
Utama. 2001.
[11] Soetamso. Diktat Kuliah Teknik Gelombang Mikro. STT Telkom Bandung
. 2004
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
