Hendy Setiawan : Prinsip Kerja Telepon Selular, 2008.
PRINSIP KERJA TELEPON SELULAR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
TUGAS AKHIR
HENDY SETIAWAN 032408034
PROGRAM DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PRINSIP KERJA TELEPON SELULAR
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : HENDY SETIAWAN
Nomor Induk Mahasiswa : 032408034
Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, Juni 2008
Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang Dra. Yustinon M.Si
PERNYATAAN
PRINSIP KERJA TELEPON SELULAR
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2008
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah 1
1.2 Tujuan 2
1.3 Batasan Masalah 2
BAB II TELEPON SELULAR
2.1 Sejarah Telepon Selular 4
2.2 Perkembangan Teknologi Selular 5
2.2.1 AMPS (Advance Mobile Phone Sistem) 5
2.2.2 GSM (Global System for Mobile Telekomunication) 6
2.2.3 CDMA (Code Division Multiple Access) 6
2.3 Konsep Dasar Teknologi Selular 7
2.3.1 Defenisi Selular 7
2.3.2 Arsitektur Jaringan GSM 9
1. Mobile Station 9
2. Base Station Subsistem (BBS) 10
3. Network Sub Sistem 11
BAB III STRUKTUR PERANGKAT KERAS (HARDWARE)
3.1 Pendahuluan Perangkat Keras (Hardware) 13
1.1. Sistem Pemancar (Transmitter) 14
1.2 Sistem Penerimaan (Receiver) 15
1.3 SubSistem Transceiver (transitter dan receiver) 15
3.2 Komponen Internal 18
1 Komponen Pasif 18
1.1 Resistor 19
1.2 Kondensator 19
3.3 Komponen Eksternal 25
3.3.1 Komponen aktif 25
3.3.1.1 Dioda semikonduktor 25
3.3.1.2 Transitor 26
3.3.1.3 IC (Intergrated Circuit) 27
3.4 Perkembangan IC Handphone 28
3.5 Komponen Koneksi 43
3.5.1 Konektor Batterey 43
3.5.2 SIM Reader 44
3.5.3 Plug In 45
3.5.4 Rubber 45
3.5.5 Fleksibel 45
3.5.6 Keytone 46
3.6 Antenna Switch/Duplexer 46
3.7 PA (Power Amplifier Transmitter) 48
3.8 HF Amplifier 49
3.9 RF Processor 49
3.10 VCO (Voltage Control Oscilator) 51
3.11 Penguat Operasional 52
3.12 Crystal Oscilator 56
3.13 BaseBand 57
3.13.1 CPU (Central Processor Unit) 58
3.14 Main Memory 59
3.18 Power Supply 63
3.19 Control Charging 64
3.20 UI (User Interface) 65
BAB IV PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE)
4.1 Perangkat Lunak 77
4.1.1 Perangkat Lunak Sistem 77
4.1.2 MCU 78
4.1.3 PPM 78
4.1.4 EEPROM 78
4.1.5 Perangkat Lunak Aplikasi 79
1. Pengolahan Kata 79
2. Pengolahan Angka 79
3. Grafis 80
4. Multimedia 80
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 81
5.2 Saran 82
DAFTAR PUSTAKA 83
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Cell Area 8
Gambar 2 Struktur Cell 9
Gambar 2.4.2.1 Contoh Handphone 10
Gambar 4 Base Station 11
Gambar 3.1.1 Struktur sistem handphone 13
Gambar 3.1 Sistem RF 14
Gambar 1.3 Subsistem Tranceiver 15
Gambar 3.2 Nokia 3310 18
Gambar 1.1 Bentuk resistor dan lambangnya 19
Gambar 1.2 Gambar kapasitor 20
Gambar 1.2.1 Rangkaian RC 22
Gambar 3.3.1.1 Dioda semikonduktor 26
Gambar 3.3.1.3 IC 27
Gambar 3.3.1.3b Pin Kaki IC 28
Gambar 1.1 Bentuk rangkaian khas 32
Gambar 1.2 Beberapa tahap fabrikasi IC monolitik 34
Gambar 1.3 Proses fotoetsa 36
Gambar 1.4 Rangkaian Op Amp 40
Gambar 2.1 diagram handphone 41
Gambar 3.1 Konektor Battrey 43
Gambar 2.5.2.pin IC SIM Card 44
Gambar 3.6.Pemancar Antena 47
Gambar 3.6.3.switch anten 8210 48
Gambar 3.7.PA 49
Gambar3.9.a.IC Hagar 50
Gambar.3.10..VCO 52
Gambar 3.12.osilasi LC Dasar 56
Gambar 3.13.1.PIN IC CPU 58
Gambar 3.18.Schematik UPP 63
Gambar 3.20.Flow chart UI 65
Gambar 3.20. Diagram Keytone 67
Gambar 3.22.Speaker dan penguat 69
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi yang kian semakin pesat membuat umat manusia selalu
berinovasi dengan Ilmu Pengetahuan, termasuk salah satu diantaranya adalah Telepon
Seluler (Handphone). Dengan adanya alat ini, manusia dapat berbicara dan
menyampaikan informasi baik dari jarak jauh maupun dekat, percakapan dari jarak jauh
misalnya, tidak perlu berteriak atau bergaung untuk dapat didengar oleh penerimanya.
Cukup dengan menggunakan Telepon Selular maka komunikasi pun dapat terjadi.
Sejarah latar belakang telepon dahulunya ditemukan oleh penemu dari Skotlandia,
yang bernama Alexander Graham Bell. Beliau mencoba bereksperimen dan meneliti
komunikasi percakapan manusia. Perkembangan teknologi sekarang sehingga telepon
dapan dibawa kemana-mana tanpa menggunakan listrik, melainkan baterai 3,7 V sebagai
arusnya, yang mampu tahan berjam-jam penggunaannya.
Sehubungan dengan hal tersebut diatas, dicoba memberikan suatu penjelasan
tentang perlunya suatu alat komunikasi pemberi informasi. Alat komunikasi teresebut
mengunakan tampilan LCD (hitam/putih, berwarna).
Perkembangan Teknologi Seluler berkembang dengan cepat sekali, sehingga
fungsi handphone bukan di gunakan sebagai komunikasi saja, dengan
tambahan-tambahan fitur seperti kamera digital, radio, LCD berwarna dengan resolusi tinggi
handphone menjadi perangkat yang canggih dan pintar.
Handphone merupakan alat Komunikasi Wireless yaitu komunikasi bergerak
berkembang dengan pesat dalam satu dekade terakhir ini. Prinsip dari komunikasi
wireless ini menggunakan kanal radio yang terpisah untuk berkomunikasi dengan cell
site.
1.2 Tujuan
Tujuan laporan ini adalah memberikan suatu informasi atau pengetahuan bagi
yang membaca laporan ini. Informasi yang diberikan adalah bagaimana cara bekerjanya
sebuah handphone dengan komponen-komponen yang bekerja didalamnya seperti IC,
Resistor, LCD, dst.
1.3 Batasan Masalah
Industri Telekomunikasi yang semakin pesat membuat inovasi pembaharuan
dibidang telepon seluler, seakan tiada henti terus menerus mengeluarkan produk
terbarunya. Terlebih ponsel bermerek Nokia selalu menciptakan type handphone
hampir rata-rata setiap bulan, disusul dengan Sony ericsson dan Motorola.
Sehingga fenomena ini membuat industri assembling (pabrikan/factory), terus
menerus mengejar target dan nilai jual pangsa pasar yang tinggi, namun pada
kenyataannya banyak beberapa type handphone yang kurang memiliki mutu dan
kualitas dalam penggunaan manusia sehari-hari, dikarenakan persaingan harga yang
murah dan menjangkau semua kalangan tetapi tidak memiliki nilai intrinsik yang
mencukupi.
Tentunya hal tersebut membuat tekhnisi Handphone banyak menjumpai masalah
(kerusakan) guna memperbaiki type handphone yang dimaksud, mulai dari
pembahasan Software maupun Hardware.
Melalui paparan pengetahuan Handphone ini, dimasa depan setiap manusia akan
mempunyai Telepon Selular masing-masing kemudian berubah menjadi Home
BAB II
TELEPON SELULER
2.1 Sejarah Telepon Seluler
Telepon Genggam seringnya disebut handphone (disingkat HP) atau disebut pula
sebagai telepon Seluler (disingkat ponsel) adalah perangkat telekomunikasi elektronik
yang mempunyai kemampuan dasar yang sama dengan telepon fixed line konvensional,
namun dapat dibawa ke mana-mana (portabel, mobile) dan tidak perlu disambungkan
dengan jaringan telepon menggunakan kabel (nirkabel; wireless). Saat ini Indonesia
mempunyai dua jaringan telepon nirkabel yaitu sistem GSM (Global System For Mobile
Telecommunications) dan sistem CDMA (Code Division Multiple Access). (Wikipedia,
2007)
Sistem Handphone terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak
(software). Tanpa perangkat lunak handphone hanya benda keras saja, demikian juga
perangkat tanpa perangkat keras, tanpa perangkat keras hanya merupakan kode-kode
computer saja.
Ponsel merupakan gabungan dari Teknologi Radio yang dikawinkan dengan
Teknologi Komunikasi Telepon. Telepon pertama kali ditemukan dan diciptakan oleh
Alexander Graham Bell pada tahun 1876. sedangkan komunikasi tanpa kabel (wireless)
ditemukan oleh Nikolai Tesla pada tahun 1880 dan diperkenalkan oleh Guglielmo
Marconi.
Akar dari perkembangan digital wireless dan seluler dimulai sejak 1940 saat
teknologi telepon mobil secara komersial diperkenalkan. Apabila dibandingkan dengan
perkembangan sekarang yang begitu pesat, sebenarnya teknologi ini mengalami
perkembangan teknologi yang murah seperti transistor atau semi konduktor belum
dikembangkan dengan baik. Setelah di temukannya transistor maka dimungkinkan
perkembangan teknologi menjadi lebih pesat. (http:
Perbaikan Hardware Telepon Selular Dan Permasalahannya: Bagian ii//, 22/06/08)
2.2 Perkembangan Teknologi Seluler
Dengan perkembangan teknologi wireless yang sedang berkembang pesat saat ini
yaitu teknologi telepon tanpa kabel (wireless) diantaranya AMPS (Advance Mobile
Phone System), GSM (Global System for Mobile system) dan CDMA (Code Division
Multiple Access).
2.2.1 AMPS (Advance Mobile Phone System)
AMPS merupakan generasi pertama pada teknologi selular. System ini di
alokasikan pada Band 800 Mhz. jaringan ini mengguakan sirkuit terintergrasi yang sangat
besar yang terdiri dari Computer Dedicated dan System Switch.
AMPS menggunakan range frekuensi antara 824 Mhz – 894 Mhz yang
diperuntukan pada ponsel analog. AMPS hanya di operasikan pada band 800 Mhz dan
tidak menawarkan fitur lain yang umum digunakan pada layanan seluler seperti e-mail
dan browsing di web. Kualitas suara yang kurang bagus serta beberapa permasalahan
teknis menjadi kendala dari system AMPS ini sehingga system ini tidak berkembang dan
bahkan ditinggalkan setelah teknologi digital berkembang.
GSM merupakan generasi kedua setelah AMPS, GSM pertama kali dikeluarkan pada tahun 1991 dan mulai berkembang pada tahun 1993 dengan diadopsi oleh beberapa
negara seperti Afrika Selatan, Australia, Timur Tengah, dan Amerika Utara.
Perkembangan pesat dari GSM disebabkan karena penggunaan system yang digital
sehingga memungkinkan pengembang untuk mengekploitasi penggunaan algoritma dan
digital serta memungkinkannya penggunaan Very Large Scale Intergration (VLSI). Untuk
mengurangi dan memperkecil biaya Handled terminalnya, pada saat ini GSM telah
menggunakan fitur Intelegent Network (jaringan kecerdasan).
GSM adalah system telekomunikasi bergerak dengan menggunakan system
selular digital. GSM pertama kali dibuat memang dipersiapkan untuk menjadi system
telekomunikasi bergerak yang memiliki cakupan internasional berdasarkan pada
teknologi Multyplexing Time Division Multiple access (TDMA). GSM mempunyai
frekuensi 900 Mhz selain itu GSM juga menggunakan frekuensi 1800 Mhz dengan nama
Personal Communication Network. GSM juga menyediakan layanan untuk mengirimkan
data dengan kecepatan tinggi yang menggunakan teknologi High Speed Circuit Switch
Data (HSCSD) yang mampu mengirimkan data sampai 64 Kbps hingga 100 Kbps. Di
Indonesia jaringan GSM di tempati oleh PT. Telkomsel, Exelkomindo, Satelindo,
Indosat.
2.2.3 CDMA (Code Devision Multiple Access)
CDMA merupakan generasi ketiga (3G). teknologi telpon tanpa kabel sangat
dirasakan perkembangannya, dengan munculnya berbagai macam jenis telepon selular.
Sekarang ini yang sedang berkembang adalah telepon tanpa kabel yang menggunakan
Code Devision Multiple Access yang menggunakan teknik penyebaran spectrum. Berbeda
dengan metode Global System for Mobile Communication (GSM) yang menggunakan
Time Division Multiplexing (TDM), CDMA tidak memberikan penanda pada frekuensi
khusus pada setiap user. Setiap channel menggunakan spectrum yang tersedia secara
penuh. Percakapan individual akan di encode atau di sandikan dengan pengaturan digital
gunakan oleh militer Amerika Serikat sebagai komunikasi Intelejen pada waktu perang.
Perkembangan CDMA tidak secepat perkembangan GSM yang banyak diadopsi oleh
sebagian besar operator di berbagai macam Negara. Di Indonesia untuk jaringan CDMA
ditempati oleh PT. Mobile-8, Telecom, Telkomflexy dan Esia.
2.4 Konsep Dasar Teknologi Selular
System selular adalah system yang canggih sebab system ini membagi suatu
kawasan dalam beberapa sel kecil. Hal ini digunakan untuk memastikan bahwa frekuensi
dapat meluas sehingga mencapai ke semua bagian pada kawasan tertentu sehingga
beberapa pengguna dapat menggunakan ponsel mereka secara simultan tanpa jeda dan
tanpa terputus-putus.
2.4.1 Definisi Selular
Pada system seluler, untuk menggambarkan cakupan area secara geografis
digunakanlah penggambaran heksagonal. Area inilah yang disebut sel (Cell). Bukan
lingkaran untuk menggambarkan sebuah sel?
Dapat dilihat pada gambar 1, menggambarkan sebuah sel dalam bentuk lingkaran,
maka sel satu dengan yang lainnya tidak akan dapat saling berkesinambungan dengan
sempurna. Pada system selular, semua daerah dapat dicakup tanpa adanya gap sel satu
dengan yang lain sehingga kurva heksagonal mewakili, kerena cakupan area dapat
tergambarkan dengan rapih serta mencakup keseluruhan area.
Dimana sebuah Antena akan dapat mengirim dan menerima sinyal pada tiga
daerah yang berbeda, dimana setiap sel hanya tercakup sebagian saja dari ketiga sel yang
tercakup.
gambar.2.Penunjukan Heksagonal Cell yang saling berhubungan
Beberapa komponen penting pembentuk system dari seluler adalah peralatan
seluler itu sendiri seperti Base Station Radio, Antena dan Base Station Controller yang
akan mengatur lalulintas dari beberapa sel dan saling berhubungan pula dengan jaringan
telepon publik.
2.4.2 Arsitektur Jaringan GSM
Jaringan di dalam Global System for Mobile Telecommunication (GSM) disusun
1. Mobile Station
Mobile Station yang merupakan perangkat dibawa oleh pelanggan atau kata lain
telepon selulernya yang akan menerima maupun mengirimkan data. Mobile Station terdiri
dari Radio transceiver, Display dan Digital Signal Proccesor (DSP) dan kartu SIM
(Subscriber Identity Module). Dalam Global System for Mobile telecommunication
(GSM) identitas panggilan tidak dihubungkan dengan handphonenya tetapi dengan kartu
SIM sehingga bila kartu SIM dimasukan keterminal lain maka pengguna akan tetap
menerima panggilan dan dapat melakukan pemanggilan dari terminal tersebut serta dapat
menerima layanan pelanggan yang lainnya. Mobile Equipment atau Handphone secara
unik dapat dikenali dengan International Mobile Subscriber Identity (IMEI) sedangkan
kartu SIM memiliki International Mobile Subscriber Identity (IMSI) yang dapat
mengidentifikasi pelanggan. Akan tetapi IMEI dengan IMSI tidak saling tergantung maka
dapat digunakan dalam mobilitas pribadi. Dengan kata lain kita dapat memindahkan kartu
SIM (Subscriber Identity Mobile) ke Handphone manapun juga.
2. Base Station Subsistem (BBS)
Base Station Subsistem (BBS) merupakan peralatan yang mengendalikan
hubungan antara radio dengan mobile station. Base Station Subsistem terdiri atas dua
bagian yaitu : Base Transceiver Station (BTS) yang mengandung transceiver radio yang
menangani sebuah cell atau daerah dan berhubungan dengan mobile station dan Base
Station Controller (BSC) yang cara kerjanya mengatur hubungan radio antara satu dan
beberapa Base Transceiver Station. Selain itu juga Base Transceiver Station merupakan
penghubung antara Mobile station dengan Mobile Service Switching Center (MSC).
3. Network Sub Sistem
Network Sub System yang merupakan bagian utamanya adalah mobile Service
Switching Center (MSC) kegunaannya untuk melakukan switching pengguna jaringan
bergerak dengan pengguna jaringan bergerak atau tetap. Mobile Service Switching Center
antara entitas fungsional ini menggunakan Signaling Sistem Number 7 (SS7) yang
digunakan untuk Trunk Signaling dalam ISDN dan digunakan secara luas di jaringan
umum sekarang.
Informasi mengenai mobile station disimpan dalam dua Location Register yang
merupakan sebuah basis data. Yang pertama adalah Home Location Register (HLR) yang
berisi semua informasi administrasi dari semua pelanggan yang terdaftar disuatu jaringan
GSM beserta lokasi dari mobile station. Lokasi dari suatu Mobile Station disimpan dalam
bentuk Mobile Station Roaming Number (MSRN). Sedangkan yang kedua adalah Visitor
Location Register (VLR) berisi informasi berisi administrasi terpilih dari Home Location
Register (HLR) yang dibutukan untuk control pangilan dan izin bagi pengguna service
berlangganan untuk setiap pengguna. Register lain yang digunakan untuk autentikasi dan
keamanan adalah Equipment Identity Register (EIR) yang merupakan basis data yang
berisi daftar Mobile Station yang valid dalam jaringan GSM yang teridentifikasi lewat
nomor IMEI. Sedangkan Autenthication Center adalah basis data terproteksi yang
BAB III
STRUKTUR PERANGKAT KERAS (HARDWARE)
3.1 Pendahuluan Perangkat Keras (Hardware)
Kita awali dengan uraian proses Input dan Output (IO) pada Handphone… IO
adalah bagian dari hardware dan software, dimana keduanya saling terkait, yaitu bagian
yang ada di dalam Pesawat Telepon Seluler, untuk memberikan perintah kepada Telepon
Seluler agar berjalan dengan baik. Bilamana informasi data input sudah tidak benar maka
outputnyapun tidak akan memberikan perintah dengan benar kepada seluruh komponen
hardware maupun software.
Hardware merupakan kumpulan perangkat-perangkat komponen elektronika yang
mendukung suatu system elektonika, sebuah hardware dapat dirasakan dan
keberadaannya secara fisik. Hardware handphone adalah sebagai subsistem dari sistem
Handphone yang terdapat gabungan system radio wireless, telpon, dan Komputer. (Tag:
Gambar 3.1.1.Struktur sistem Handphone
1. RF (Radio Frekuensi)
Sistem RF adalah bagian yang berfungsi untuk mentransmisikan data informasi, bagian ini akan berperan sebagai system wireless pada system selular. System RF
terdapat dua rangkaian yang terintergrasi pada system RF, yaitu:
Gambar 3.1 Sistem RF
1.1. Sistem pemancaran (Transmitter)
Agar data informasi dapat di pancarkan kepada Base Station harus ada yang
membawa data informasi.
Dengan menggunakan system pemancaran (Transmitter) data informasi akan di
satukan (Modulation) dengan signal pembawa yaitu pada teknologi GSM mempunyai
frekuensi 900Mhz-1900Mhz. Signal data informasi yang telah termodulasi akan
sebab jarak antara ponsel dengan base station cukup jauh, oleh karena itu base station
akan dapat menerima signal informasi yang dikirimkan oleh ponsel bila signal yang telah
termodulasi tersebut telah benar-benar kuat. Pada sistem ini akan menjadi penentu pada
proses registrasi jaringan pada ponsel.(mosgoogle)
1.2. Sistem penerimaan (Receiver)
Sistem ini berfungsi untuk penerimaan data informasi dari base station. Dengan
menggunakan sistem penerimaan, ponsel akan dapat menerima data informasi yang
dipancarkan oleh Base Station.
Signal data informasi yang dikirimkan oleh Base Station masih berbentuk Signal
data yang masih termodulasi dengan signal pembawa. Agar data informasi dapat di
teruskan kepada bagian DSP (Digital Signal Proccesor) harus di pisahkan terlebih dahulu
signal data informansinya dengan signal pembawa, subsistem ini dinamakan dengan
demodulasi. (Tag:
Gambar 1.3 SubSistem Tranceiver (transitter dan receiver)
Sistem komunikasi wireless didukung oleh beberapa subsistem yang saling
berkaitan satu system kepada system yang lainnya, oleh karena itu bila diantara subsistem
ini terdapat kerusakan maka semua system transceiver tidak akan berfungsi dengan baik.
Input data dilakukan Input data dilakukan seperti memberikan perintah Up-Grade
ataupun Downgrade, dan kemudian masing-masing komponen software maupun
hardware mengolah dan di proses lalu mengeluarkan perintah seperti merubah versi,
menambah aplikasi bahasa, gambar ataupun berupa suara.
Dan ketika ingin mengambil atau mengirim data yang ada pada komputer akan
secara otomatis semua komponen yang ada pada Pesawat Telepon Seluler akan
melakukan Input dan Output. Jika proses yang akan dilakukan meng-upgrade atau
downgrade data yang dikirim dari komputer kedalam Pesawat Telepon Seluler akan
diproses terlebih dahulu didalam alat Flasher, agar supaya data yang akan dikirim akan
sesuai dengan yang dibutuhkan oleh Pesawat Telepon Seluler.
Pada dasarnya Ponsel terdiri beberapa blok rangkaian (beberapa komponen
hardware yang saling terintegrasi) guna mendukung proses bekerjanya Ponsel tersebut,
sehingga menjadi satu kesatuan yang disebut sistem ⇔seluler. Blok rangkaian tersebut
adalah sebagai berikut: Antena Antena Switch, Filter Rx (receiver), Penguat Rx
(Transistor) : IC RF Prosessor (IF, Mixer, Oscilator X’Tall,⇒merupakan blok penerima
VCO, Filter⇐Detector, Encoder, Decoder, AFC, Tone frequency, Squelch) Power⇓Tx
(transceiver), IC Power Amplifier : merupakan blok pemancar Detector, C.P.U. Memory
(RAM, IC Flash, EEPROM) SIM Card. UEM (IC IR T/R Dioda, Bluetooth, LCD,
Key⇑Regulator, IC Charger, IC Audio). Pad. Microphone/Speaker-Earphone. IC
Interface (vibrator, Buzzer, LED), Flexible. Battery. Lebih jelas di ungkap oleh gambar
Didalam perangkat handphone banyak komponen yang digunakan
seperti:Transistor, IC (Intergrated Citcuit), Dioda, dan sebagainya. Untuk dapat mengerti
bekerjanya rangkaian pada perangkat handphone maka harus dipelajari sifat dari
komponen-komponen yang penting. Pada bab ini akan dibicarakan komponen-komponen
yang terdapat pada perangkat handphone secara garis besar dan bekerjanya rangkaian
yang penting.
Komponen yang terdapat pada perangkat handphone dapat di klasifikasikan
3.2 Komponen Internal
Gambar 3.2. Nokia 3310 / Mobile Phone PCB Troubleshooting Locations 1
Komponen internal adalah komponen yang terdapat pada mesin handphone,
dimana komponennya terpasang pada papan PCB (Printed Circuit Board). (PCB
Repairing Diagrams For Latest Digital Mobile, Volume 1 Nokia Series)
Komponen internal dapat digolongkan dalam bebrapa golangan yaitu:
Komponen pasif adalah komponen-komponen elektronika yang tidak dapat menghasilkan tenaga apabila di aliri aliran listrik.
Beberapa contoh komponen yang termasuk pasif adalah: tahanan (Resistor),
Kapasitor (kondensator),dan sebagainya.
1.1. Resistor
Tahanan listrik dalam bidang elektronika disebut juga resistor atau resistence. Dalam bahasa belanda dikenal dengan nama Werstand.
Tahanan listrik adalah komponen yang paling banyak dipergunakan dalam
rangkaian elektronika ,hal ini di sebabkan karena sifat dan fungsi dari tahanan itu sendiri.
Besar kecilnya nilai tahanan dapat dinyatakan dengan satuan Ohm atau ditulis
dengan huruf latin Ω (omega) dan notasinya ditulis dengan huruf R.
Bentuk fisik dari tahanan adalah seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 1.1 Bentuk resistor dan lambangnya
Fungsi dari pemasangan tahanan (resistor) dalam suatu rangkaian adalah:
sebagai pembatasan atau pengatur arus.
Sebagai pengatur tegangan.
Sebagai pembag tegangan.
Kondensator adalah termasuk salah satu komponen pasif yang banyak
dipergunakan dalam rangkaian elektronika. Kondensator dalam bidang elektronika
disebut juga kapasitor atau condenser. Kapasitor berasal dari kata Capasitance atau
kapasitas yang artinya kemampuan untuk menyimpan aliran listrik untuk sementara
waktu. (Robert L. Shrader, 1991)
Gambar 1.2. Sebuah kapasitor terdiri dari 2 plat penghantar yang dipisahkan oleh suatu
dielektrik bukan penghantar
Symbol dari kondensator adalah seperti pada gambar dibawah ini:
Dielektrik,
atau bukan penghantar
Lempeng logam
Kondensator bipolar kondensator nonpolar
Besarnya kapasitas dari kondensator dinyatakan dengan satuan farad (F) dan notasinya ditulis dengan huruf capital C.
Nama farad diambil sebagai tanda penghargaan kepada seorang pencipta
kondensator yang bernama Michael Faraday.
Dalam praktek biasanya satuan Farad (F) dianggap sangat terlalu besar, sehingga
dalam pemakaiannya satuan farad diperkecil menjadi:
Mikro Farad disingkat µF
Tujuan penggunaan kondensator dalam suatu rangkaian elektronika adalah dengan
maksud:
Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan yang lainnya (pada rangkaian Power Supply).
Sebagai filter dalam rangkaian Power Supply.
Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna.
Gambar 1.2.1. rangkaian RC dengan grafik arus yang mengalir melalui kapasitor
dan tegangan yang timbul padanya setelah sakelar tertutup.
Pada saat sakelar ditutup, tekanan listrik baterai mulai memaksa elektron menuju
bagian atas pelat dari terminal negatif dan menarik elektron yang lain keluar dari
pelat bawah menuju terminal positif. Ketika terjadi perbedaan elektron diantara kedua
pelat, akan muncul garis gaya elektrostatik didaerah antara kedua pelat.
Pada saat sakelar ditutup, tidak terdapat ggl lawan pada kapasitor dan amplitudo
harus ditentukan hanya oleh resistansi pada rangkaian. Selanjutnya, lebih banyak
elektron yang mengalir kekapasitor sehingga timbul ggl lawan yang semakin besar
padanya,. Perbedaan antara sumber dan ggl lawan menjadi berkurang. Gaya gerak
listrik lawan pada kapasitor terus membesar, dan arus pengisian terus menurun.
Ketika ggl lawan sama dengan ggl sumber, maka arus pengisian tidak lagi mengalir
ke dalam kapasitor. Tegangan pada kapasitor akan mencapai maksimum dan sama
dengan tegangan sumber. Tegangan pada kapasitor naik ‘secara eksponensial’ dan
Dimana vC = ggl sesaat
Perangkat –t/RC merupakan eksponen yang ditanyakan.
Kapasitor akan menyimpan suatu perbedaan sebesar 1 coulomb (1 C atau 6,25 x
1018 elektron) pada saat suatu ggl sebesar 1 V diberikan padanya mempunyai niai kapasitansi sebesar 1 farad (1 F). Suatu tegangan sebesar 2 V pada kapasitor ini akan
menyimpan 2 C. Kapasitansi diukur dalam farad, mikrofarad (seperjuta farad), nanofarad
Waktu yang diperlukan bagi sebuah kapasitor untuk memperoleh muatan
sebanding dengan kapasitansi dan resistansi pada rangkaian. Besarnya tetapan waktu
(time Constant) dari suatu rangkaian resistansi-kapasitansi adalah
Tc = Rc
Dimana Tc = waktu, dalam detik
R = resistansi, dalam Ohm
C = kapasitansi, dalam Farad
Waktu dalam rumus di atas adalah waktu yang diperlukan untuk mengisi muatan
kapasitor sampai dengan 63% dari tegangan sumber. Juga merupakan waktu yang
diperlukan bagi suatu kapasitor bermuatan untuk mengosongkan muatan sebanyak 63%
pada saat dihubungkan pada nilai resistansi yang digunakan dalam rumus tesebut.
Jika sebuah resistor dihubungkan pada sebuah kapasitor bermuatan yang telah
diputuskan dari sumber muatannya, maka ggl lawan yang timbul di kapasitor selama
periode pengisian akan dikosongkan (dilepaskan), dan menggerakkan arus melalui
resistornya. Pada suatu rangkaian dc yang berubah-ubah atau rangkaian ac, dimana
ggl-nya akan terus menerus mengisi dan mengosongkan muatan serta akan terus menerus
melawan setiap perubahan tegangan.
Besarnya arus mengalir ke kapasitor di hitung dengan :
IC = C(dv) dt
3.3 Komponen Eksternal
Komponen External adalah komponen yang terdapat pada handphone, dimana
komponennya terpasang di luar papan PCB (Printed Circuit Board). Komponen external
dapat diklasifikasikan dalam beberapa bagian, yaitu:
3.3.1. Komponen aktif
Yang dimaksud dengan komponen aktif adalah komponen elektronika yang bila
dialiri aliran listrik atau signal akan menghasilkan tenaga.
Yang termasuk dalam komponen aktif diantaranya adalah: Dioda Semikonduktor,
Transisitor, Intergrated Circuit (IC).
3.3.1.1 Dioda Semikonduktor
Dioda adalah suatu bahan semikonduktor yang dibuat dari bahan yang disebut PN Juntion yaitu suatu bahan campuran yang terdiri dari bahan positif (P type) dan bahan
negative (N type). Bahan positif (P type) adalah bahan campuran yang terdiri dari
Germanium atau Silikon dengan Aluminium yang mempunyai sifat kekurangan electron
dan persifat positif. Bahan negative (N type) adalah bahan campuran yang terdiri dari
Germanium atau Silikon dengan Fosfor yang mempunyai kelebihan electron dan bersifat
negative. (Chattopadhyay D, 1989)
Apabila kedua bahan tersebut dipertemukan maka akan menjadi komponen aktif
yang disebut Dioda.
Pada gambar terlihat pada bagian yang terdiri dari bahan P type akan membentuk
kaki yang disebut kaki Anoda dan bagian yang terdiri dari bahan N type akan membentuk
Katoda. Dari uraian di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa dioda adalah komponen yang
Gambar 3.3.1.1 Dioda semikonduktor dan lambang dioda
Pada dioda, arus listrik hanya dapat mengalir dari kutub Anoda ke kutub Katoda
sedangkan arus yang mengalir dari Katoda akan ditahan oleh bahan katoda.
Dengan adanya prinsip seperti ini Dioda dapat dipergunakan sebagai:
Penyearah arus dan tegangan listrik.
Pengamanan arus dan tegangan listrik.
Pemblokir arus dan tegangan listrik.
3.3.1.2 Transistor
Kalau kita perhatikan hampir dalam setiap rangkaian elektronika masa sekarang ini banyak di jumpai satu atau beberapa buah komponen yang bentuknya kecil dan
warnanya hitam yang dilengkapi dengan 3 buah kaki. Komponen tersebut dinamakan
transistor. Transistor tersebut termasuk juga dalam jenis komponen aktif. (Chattopadhyay
Nama transistor berasal dari kata transfer dan resistor, transfer artinya
mengalihkan atau membuat perubahan sedangkan resistor adalah suatu bahan yang tidak
dapat menghantarkan arus listrik.
Jadi arti dari transistor adalah merubah bahan yang tidak dapat menghantarkan
aliran listrik menjadi bahan penghantar atau setengah penghantar atau disebut juga bahan
semikonduktor.
Seperti halnya dengan dioda, transistor juga dibuat dari bahan germanium, silicon dan
indium. Transisitor digunakan sebagai penguat atau amplifier.
Transistor sendiri sebenarnya adalah hasil pengembangan dari 2 buah dioda jenis
PN dan NP yang dipertemukan sehingga akan membentuk atau elektoda yang berfungsi
sebagai pengontrol pertemuan antara bahan PN dan NP tersebut.
3.3.1.3 IC (Intergrated Circuit).
Perkembangan teknologi elektronika telah berkembang dengan pesatnya. Hal ini ditandai dengan bermunculannya produk-produk baru yang disebut Intergrated Circuit
(IC). Komponen IC tersebut dibentuk dari beberapa macam komponen dirangkai menjadi
satu rangkaian yang terintergrasi dalam bentuk sebuah chip. (Chattopadhyay D, 1989)
Dengan memasang beberapa buah komponen IC telah memungkinkan seseorang
dapat menciptakan suatu perangkat elektronika yang moderen seperti computer dan yang
lainnya.
Seperti terlihat pada gambar di atas.bentuk fisik dari komponen IC adalah kecil
dan berwarna hitam yang dibuat dari bahan silicon.
Berbeda dengan transistor, sekalipun bentuknya kecil, IC memiliki banyak kaki.
Banyaknya kaki tergantung dari banyaknya komponen yang membentuk IC tersebut.
Fungsi dari IC tentunya akan bermacam-macam tergantung rangkaian yang
diintergrasikannya itu.
gambar 3.3.1.3b. pin kaki IC pada HP DCT 3 (3310) MAD2WD1
3.4 Perkembangan IC Handphone
Perkembangan teknologi Hanphone pada generasi sekarang begitu pesat, sehingga fungsi handphone makin canggih dengan tambahan-tambahan fitur seperti kamera digital,
radio, lcd berwarna dengan resolusi tinggi dll.
Pada handphone generasi lama ukurannya begitu besar, padahal belum terdapat
fitur-fitur canggih di dalamnya. Mungkin yang kita bayangkan sebelumnya jika
Dengan kemajuan teknologi semikonduktor yaitu IC (Intergrated Circuit) ukuran
Handphone makin kecil padahal terdapat tambahan-tambahan fitur didalamnya. Hal
tersebut di sebabkan rangkaian system handphone sudah banyak yang di gabungkan di
dalam satu IC, sehingga sudah tidak lagi membutuhkan tempat yang besar. Akan tetapi
bila bermasalah pada salah satu system tersebut, maka harus diganti keseluruhannya
karena sudah dibuat satu packing. (Chattopadhyay D, 1989)
IC yang paling banyak dipasaran diantaranya:
UEM
Pada ponsel Nokia terdapat IC UEM (Universal elktronik module), pada IC tersebut merupakan gabungan subsistem :
Power supply
Rangkaian terpadu (integrated circuits atau yang disingkat dengan IC) dapat
dibagi menjadidua kelas, yakni : monolitik dan hibrida. Rangkaianterpadu molitik
adalahrangkaian terpadu, dimana rangkaian lengkap, termasuk elemen aktif danpasig dan
sambungan-sambungannya, terbentuk di atas atau di dalam lempengan tunggal kristalin
litos yang berarti ‘batu’. Bagian dri wafer silicon yng berisi rangkaian terpadu dinamakan
sepih (chip). Serpih yang kecil dapat menampung sejumlah besr 1.65 mm x 1.65 mm
biasnya dapat menampung 35 transistor, 30 tahanan, beberapa kapasitor dan
sambungan-sambungannya. Dalam rangkaian terpadu hibrida, komponen-komponen dipasang pad
lndasan keramik dan diantarhubungkan dengan kawat-kawat atau pol metalisasi. IC
hibrida dapat berisi sejumlah IC monolitik.
Dari segi fungsional, rangkaian terpadu dapat dibagi dalam dua kelas; linier dan
digital. Rangkaian digital digunakan untuk penyambung, yakni mereka dapat ‘hidup’ (on)
atau ‘mati ‘ (off), dan tidak bekerja di antaranya. Dalam rangkaian linear, beberapa
tingkat masuk memberikan tingkt keluaran bersangkutan, dan sering hubungan
masukan-keluarannya linear. IC linear digunakan dalam penguat, osilator dan sebagainya.
Sebaliknya, IC digital digunakan dalam komputer dan rangkaian logika.
Rangkaian terpadu memiliki sejumlah keuntungan dibandingkan dengan
rancangan rangkain diskrit (terpisah). Beberapa di antaranya diutarakan di bwah ini:
• IC jauh lebih kecil ukuranny dna lebih ringan.
• Sejumlah besr rangkaian atau komponen dapt diproses dalam satu operasi yng menyebabkan berkurangnnya biaya.
• Dengan tidak adanya solderan, IC jauh lebih handal.
• Suatu rangkaian kompleks dapat dipadukan dengn ukuran wajar dengan biaya murah untuk memberikan krakteristik penampilan yng lebih baik.
• Penguat IC memberikan penampilan frekuensi tinggi yang lebih baik, karena ukuran komponen yang kecil dan sambungan yang lebih pendek.
Fabrikasi Rangkaian Terpadu Monolitik
Komponen-komponen rangkaian seperti transistor, dioda, tahanan dan kapasitor
dan sambungannya difabrikasi pada lapisan permukaan silikon tipis dengan proses yang
dinamakan proses difusi planar. Kata planar digunakan karena faavrikasi dilakukan pada
epitaksial, penghilangan daerah-daerah oksida tertentu secara terpilih dan memberikan
difusi benda padat dari pencampur tertentu ke dalam daerah bebas oksida pada silikon.
Oksida dan kemudian difusi diulang-ulang beberapa kali dengan berbagai jenis
pencampur untuk menghasilkan susunn alat yang diperlukan. Transistor merupakan
komponen lain dibuka dengan satu atau beberapa proses yang diperlukan untuk membuat
transistor.
Di bawah ini tahap-tahap yang diperlukan untuk fabrikasi rangkain transistor yang
ditunjukkan dalam Gambar 1.1.
Tahap 1. Penumbuhan lapisan epitaksial; Bahan bakunya adalah wafer silikon jenis p
setebal 150 µ m. wafer ini dinamakan landasan. Suatu lapisan epitaksial jenis p (tebal ≈
25µ m) kemudian ditumbuhkn di atas landasan. Lapisna epitaksial inipada akhirnya akan
menjadi kolektor. Setelah memoles dan membersihkan permukaan epitaksial, suatu
lapisan oksida tipis (SiO2) (≈ 1 µ m) terbentuk diatas lapisan epitaksial dengan
memanaskan landasan sampai sekitar 1000oC dalam atmosfer oksigen. Tiga lapisan tersebut ditunjukkan dalam Gambar 1.2a. Lapisan SiO2 digunakan terutama untuk
mencegah difusi pencampur.
1
2
Gambar 1.1 Bentuk rangkaian khas
Tahap 2. difusi: Dengan proses etsa fotolitografi oksida pada tiga bagian yang telah
dipilih dihubungkan dnwafer dibiarkan difusi pencampur akseptor (yakni boron). Hal ini
disebut difusi terpilih karena difusi hanya terjadi melewati daerah di mana oksida telah
dihilangkan, dan tidak lewat daerah lain. Proses difusi berlangsung ters sementara waktu
sedemikian sehingga pencampur jenis p meresap ke dalam lapisan epitaksial jenis n dan
mencapai landasn jenis p (gambar 1.2b). Daerah-daerah jenis n dinamakan pulau-pulau
isolasi karena daerah-daerah ini diisolasi listrik oleh dua hubungan p-n yng bertolak
belakang. Karena itu, landasan jenis p harus dijga negatif terhadap pulau-pulau isolasi.
Hubungan p-n catu balik yang dihasilkan mempunyai resistansi yang tinggi (puluhan
mega ohm) sehingga menimbulkan isolasi listrik. Ini dikenal sebagai isolasi hubungan.
Tahap 3. Difusi Basis: Sebelum membentuk derah basis, lapisan oksida baru terbentuk di
atas permukaan wafer, dan menggunakan proses fotolitografi, pola yang ada dalam
gambar 1.2c dikembangkan. Pencampur jenis p (boron) kemudian didifusikan lewat
jendela-jendela membentuk daerah basis dari transistor dan tahanan komponen pasif.
Dalam hal ini, waktu difusi diatur sedemikian rupa sehingga pencampur jenis p tidak
mencapai landasan.
Tahap 4. Difusi Emiter: Untuk itu, lapisan oksida baru dibentuk lagi atas permukaan
wafer dan dengan menggunakan proses fotolitografi dibentuk jendela dengan pengetsa
lapisan oksida dari salah satu derah p. Lewat jendela ini pencampur jenis n (fosfor)
didifusikan untuk membentuk emiter dari transistor (gambar 1.2d).
Tahap 5. Metalisasi Aluminium: Untuk membuat kontak listrik dengan berbagai daerah
beberapa jendela dibentuk pada lapisan SiO2 yang baru saja terbentuk. Kemudian lapisan
aluminium tipis
Lapisan SiO2
Lapisan epitaksial jenis n 1p+ n p+ n p+
Landasan jenis p p
(a) (b)
p+ p p+ p p+ p+ p p+ p p+
p p
(c) (d)
1 2 3 4
F B
Gambar 1.2. Beberapa tahap fabrikasi IC monolitik.
p
n
p- p p+
diendapkan diseluruh permukaan atas dengan menggunakan teknik pengendapan hampa.
Daerah aluminium yang tidak dikehendaki kemudian dikelupas dengan menggunakan
kedok (mask) fotoresis. Susunan tersebut kemudian dilengkapi dengan jalur-jalur
penghubung yang ditempelkan kawat-kawat, seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.2e.
Dalam praktek, sejumlah besar rangkain identik dibuat serentak pada wafer
silikon . Setelah proses metalisasi, wafer diiris dengan menggunakan pisau berujung intan
untuk memisahkan rangkaian-rangkaian individu. Sambungan ke masing-masing
rangkaian terpadu dilakukan dengan menempelkan kawat emas lembut ke bagian
rangkaian yang bersangkutan. Masing-masing IC kemudian dikemas dengan kawat-kawat
(kaki-kaki) yang keluar dari kemasan.
Untuk mengidentifikasi rangkaian terpadu Gambar 1.2(e) dengan rangkain
Gambar 1.1, diberi tanda-tanda (1), (2), (3),dan (4). Isolasi listrik antara
komponen-komponen diberikan oleh isolasi hubungan, seperti telah dijelaskan sebelumnya.
Proses Fotolitografi: Film emulsi tahan cahaya (fotosensitif) yang sama rata (
misalnya fotoresistif kodak KPR) mula-mula dilapiskan kepermukaan wafer. Pola
jendela yang diinginkan diubah menjadi tatanan hitam dan putih dan kemudian diperkecil
secara fotografi. Film negatif kemudian diletakkan sebagai kedok di atas fotoresis seperti
ditunjukkan dalam Gambar 1.3a. Permukaan wafer dengan kedok kemudian disinari
cahaya ultraviolet (UV) di mana fotoresis di bawah bagian transparan dari negatif
menjadi terpolimer. Kedok kemudian dikeluarkan dan wafer ‘dicuci’ dengan
menggunakan trikloroetilen yang melarutkan bagian yang tidak terpolimerkan dari
fotoresis dan membiarkan permukaan seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.3b. Oksida
yang tidak ditutup oleh fotoresis terpolimer kemudian dihilangkan (Gambar 1.3c) dengan
mencelupkan serpih dalam larutan pengetsa asam hidrofluorik. Fotoresis yang terpolimer
dihilangkan dengan ‘proses pengelupasan’ dan pencampur yang bersangkutan didifusikan
1.3 Komponen Rangkaian Terpadu
(i) Transistor dan Dioda: Dalam fabrikasi transistor diskrit (terpisah), landasan biasanya
digunakan sebagai kolektor. Tetapi dalam rangkain terpadu, daerah kolektor terpisah
didifusikan seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.2e. Kolektor secara listrik diisolasi dari
landasan oleh dioda isolasi dicatu balik yang terbentuk oleh pulau-pulau isolasi dan
daerah p+ (Gambar 1.2b). Namun, dioda isolasi menyebabkan dua pengaruh yang tidak
diinginkan: (a) mereka memberikan kapasitansi sejajar parasitis ke kolektor, dan (b) suatu
arus bocor.
Dioda rangkaian terpadu difabrikasi dengan teknik difusi sama dengan yang
digunakan untuk fabrikasi transistor. Di sini hanya dua dari tiga daerah yang digunakan
untuk membentuk dioda hubungan p-n. Difusi emiter basis sangat umum digunakan
untuk fabrikasi dioda. Dalam hal ini, kolektor dapat dihubungkan singkat secara listrik ke
basis atau dibuka saja.
(ii) Tahanan: Suatu tahanan IC umumnya dibuat dengan menggunakan tahanan untuk
dari salah satu daerah terdifusi. Difusi basis jenis p sering digunakan. Harga tahanan
dapat diperoleh dengan teknik difusi umumnya berkisar dari satu ohm sampai ratusan
kilo ohm.
Tahanan film tipis yang dihasilkan dengan pengendapan lapisan tipis juga
membentuk tahanan untuk rangkain terpadu.
(iii) Kapasitor: kapasitor rangkaian terpadu diperoleh dari hubungan p-n dicatu balik.
Kapasitor demikian tergantung pada tegangan. Kapasitor IC dapat pula difabrikasi
dengan menggunakan lapisan dioksida silikon sebagai dielektrik. Dalam hal ini, daerah n
yang disuntik berat untuk membentuk satu lempengan, sedangkan lempengan yang lain
terbentuk dengan mengendapkan film aluminium pada permukaan dioksida silikon.
Karena luas yang tersedia untuk fabrikasi kapasitor IC sngat kecil, hanya mungkin dibuat
kapasitansi kecil kurang dari 200 pF.
(iv) Induktor: Induktor IC yang dapat digunakan sampai saat ini belum dapat dibuat.
Namun, kalau suatu induktor diperlukan dalam rangkaian terpadu, induktor diskrit
disambungkan dari luar.
1.4 Keterbatasan Teknologi IC
Di samping keuntungan dari rangkaian terpadu, teknologi mempunyai keterbatasan
berikut:
(i) Induktor IC, trasformator, kapasitor ukuran besar (lebih besar dari 200 pF) tidak
dapat dihasilkan.
(ii) Tahanan IC mempunyai harga terbatas (biasanya 10 ohm sampai batasan kilo ohm).
(iii) Toleransi komponen pasif cukup besar. Harga toleransi khas +/-20 persen.
(iv) Komponen IC mempunyai koefisien temperatur tinggi dan harganya juga peka
(v) Akibat adanya kapasitansi parasitis, penampilan frekuensi tingginya terbatas.
(vi) Teknologi IC menjadi amat mahal untuk produksi dalam jumlah kecil.
(vii) Penampilan transistor p-n-p kurang baik.
(viii)Kemampuan disipasi dayanya juga kecil.
Penguat operasional disingkat (OP AMP) merupakan contoh rangkain terpadu
linear yang paling baik. Dalam bagian-bagian berikut, akan dijelaskan karakteristik dasar
dan beberapa penggunaan OP AMP.
1.5 Penguat Operasional
Penguat operasional merupakan penguat masuk diferensial berperolehan tinggi
gandeng langsung. Istilah penguat operasional pertama kali digunakan untuk penguat dc
(arus searah) yang membentuk operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan,
integrasi dan diferensiasi dalam komputer analog. Di samping itu, OP AMP digunakan
pula dalam pengatur tegangan, filter aktif, instrumentasi, pengubah analog ke digital dan
digital ke analog, dan banyak penggunaan lain.
Alasan penggunaan yang luas dari OP AMP adalah digunakan umpan-balik
negatif. Penampilan penguat dengan elemen umpan-balik terutama dikendalikan dan
ditentukan hanya oleh elemen-elemen umpan-balik dan tidak tergantung pada karakteritik
transistor, tahanan dan kapasitor yang membentuk penguat operasional. Karena
elemen-elemen umpan-balik umumnya pasif, operasi rangkaian dapat dibuat sangat stabil dan
penampilannya dapat diperkirakan.
OP AMP IC linear yang tidak mahal membentuk semua fungsi penguat
operasional diskrit yang disebutkan di atas. Sebagai tambahan, penguat operasional IC
memberikan penampilan jauh lebih rumit, dan lebih baik serta stabilisasi temperatur.
Sekarang ini suatu penguat operasional IC menjadi alat yang demikian populer
pada sifat terminalnya, dan dengan tambahan komponen rangkaian luar menggunakan OP
AMP untuk membentuk fungsi khusus.
1.6 Karakteristik OP AMP
Penguat operasional ideal mempunyai sifat-sifat berikut:
(i) Perolehan tegangan tidak terhingga;
(ii) Lebar pita tidak terhingga;
(iii) Impedansi masuk tidak terhingga;
(iv) Impedansi keluar nol;
(v) Neraca sempurna, yakni keluaran nol kalau tegangan-tegangan yang sama ada
pada dua terminal masukan; dan
(vi) Karakteristik tidak berubah menurut temperatur.
Namun penguat opersional pada kenyataan prakteknya tidak ideal. Perolehan
tegangan frekuensi rendah atau dc tidak ‘tak terhingga’ tetapi ‘sangat tinggi’. Batas harga
khasnya antara 10-3 sampai 10-6. Lebar pita juga terhingga kenyataannya, perolehan
konstan sampai beberapa ratus kilo hertz dan kemudian turun monoton dengan naiknya
frekuensi. Impedansi masuk berada dalam batas dari 150 kilo ohm sampai beberapa ratus
mega ohm. Impedansi keluaran dari OP AMP praktis berada diantara 0,75 sampai 100
ohm. Juga, neraca sempurna tidak tercapai dalam OP AMP praktis.
1.7 Simbol Rangkaian OP AMP
Simbol rangkaian suatu OP AMP ditunjukkan dalam Gambar 1.4. Terminal a dan
b merupakan terminal keluaran. Terminal a (diberi tanda ‘__’) dinamakan terminal masuk
pembalik (inverting). Tanda negatif menunjukkan bahwa sinyal yang diberikan pada
terminal a akan muncul pada terminal c dengan polaritas yang berlawanan dengan
terminal a. Terminal b (bertanda ‘+’) dinamakan terminal masuk bukan pembalik
(noninverting). Ini berarti bahwa sinyal keluaran di c selalu sama polaritasnya dengan
sinyal yang diberikan di terminal b. Tegangan sinyal keluaran sebanding dengan beda
perbandingannya adalah perolehan dari penguat, dan diberi tanda A. Besarnya A
merupakan konstan nyata yang menuju ke tidak terhingga dalam keadaan ideal untuk
semua frekuensi.
Gambar 1.4 Gambar rangkaian OP AMP dasar
Beberapa Penggunaan OP AMP
1. Penguat Pembalik (Inverting): Gambr 1.5 menunjukkan penguat pembalik dasar
dengan tahanan masuk R1 dan tahanan umpan-balik Rf. terminal masuk bukan
pembalik (non inverting) di bumikan. Tegangan masuk v1 dan tegangan keluar v0.
karena perolehan A daripengut operasional (A juga dinamakan perolehan lingkar
terbuka) sangat besar, tegangan v pada terminal masuk pembalik sangat kecil,
pada kenytaannya mendekti potensial bumi. Jadi, walaupun titik G, sebenarnya
tidak dihubungkan ke bumi, secara semu (virtual) berada pada potensial bumi,
tidak tergantung pada besarnya potensial v1 dan v0. Arus i yang mengalir melewati
R1 diberikan oleh i = (v1 - v)/R1.
2. Penguat bukan Pembalik (non inverting) : Rangkaian penguat bukan pembalik
ditunjukkan dalam gambar 1.6. Dalam hal ini, tegngna masuk v1 diberikan ke
A a
terminal bukan pembalik. Potensial titik G juga sama dengan v1 karena perolehan
OP AMP tidak terhingga.
3.
Arus handphone (Cellular) yang masuk sewaktu dihidupkan dari tegangan baterai
sebesar 3,6m – 3,9 Volt terbagi kedalam IC –IC yang ada,termasuk IC Power (CCONT),
CPU (UPP), IC Cobba (MAL), IC PA dan beberapa komponen resistor lainnya.
Penggunaan arus yang tidak tepat akan mengakibatkan Handphone Hang, No Signal,
Padam dll. Bahkan beberapa diantaranya yang dikarenakan IC yang pada kaki-kaki
beberapa penggunan Handphone adayang menggunaakan
Helga dan Mjoiner
Pada ponsel nokia terdapat IC Helga dan Mjoiner, pada IC tersebut merupakan
gabungan subsistem:
Processor RF
CCONT (Power)
IC CCONT terdapat pada ponsel nokia type lama seperti:3310,8210,2100. pada IC
tersebut merupakan gabungan subsistem:
Power Supply
Booster Sim Card
COBBA (Audio)
IC COBBA terdapat pada ponsel nokia type lama seperti:3310,8210,2100. pada IC
ini terdapat SubSistem DSP (Digital Signal Proccesor) yang meliputi:
Multy Mode Converter (A/D-D/A Converter)
Audio Proccesor
Hagar (RF)
IC Hagar terdapat pada ponsel nokia type lama seperti:3310,8210,2100. pada IC ini
terdapat SubSistem Proccesor RF (Buffer)
3.5 Komponen Koneksi
Komponen koneksi adalah komponen yang akan mengkoneksikan dengan alat
lain, seperti charge, kartu sim, dll. (http:/
3.5.1 Konektor Battrey
Konektor battery alat yang menghubungkan battery dengan mesin ponsel.
Gambar 3.1 Konektor battrey
konektor baterai umumnya berkaki 3 dan 4 pin dengan jalur
Positif (+)
Negatif (-) jika berkaki 3 pin maka 2
kutub negatif ditengah
Negatif (-) menjadi satu konektor
Positif (+)
3.5.2 SIM Reader
Simcard reader adalah komponen untuk mengkoneksikan kartu SIM kepada
Gambar 3.5.2a pin IC SIM Card 7 kaki
Gambar 3.5.2b konektor SIM Card
3.5.3 Plug In
Plug in adalah komponen untuk mengkoneksikan trafo charge, handsfree, kepada mesin ponsel.
3.5.4 Rubber
Rubber terbuat dari karet silicon yang mempunyai serat penghantar untuk
mengkoneksikan LCD atau biasanya digunakan untuk mengkoneksikan Microphone ke
PCB.
3.5.5 Fleksibel
Fleksibel merupakan sebuah alat penghatar seperti kabel, hanya saja terdapat banyak jalur. Fleksibel biasanya digunakan untuk mengkoneksikan LCD ke PCB.
Gambar 3.5.5 Fleksibel
3.5.6 Keytone
Keytone adalah alat untuk menghubungkan interface keypad, bahan yang
menghubungkannya ada yang menggunakan bahan karbon dan terbuat dari seng.
Gambar 3.7.6 keytone diagram pada 6800
3.6 Antenna switch/Duplexer
System komunikasi wireless pada ponsel terdapat dua sistem yang berbeda, yaitu bagian penerimaan dan pemancaran. Tentunya terdapat dua jalur yang berbeda, yaitu
jalur masuk dan keluar. Sedangkan jalur komunikasi kepada Base Station hanya terdapat
satu jalur, dan antena pada ponsel hanya terdapat satu. (Robert L. Shrader, 1991)
Oleh karena itu pada sistem transceiver perlu menggunakan Duplexer. Duplexer
terdapat pada IC Antena switch yang berfungsi untuk pergantian fungsi antena kepada
sistem penerimaan atau kepada pemancaran. Antena akan dikoneksikan kepada bagian
sistem penerimaan atau sistem pemancaran secara bergantian dengan kecepatan tinggi,
sehingga tidak terasa adanya pergantian sistem tersebut disaat kita melakukan
komunikasi.
Pada sistem komunikasi masa lalu, sistem penerimaan dan pemancaran harus di
fungsikan dengan pergantian secara manual, misalkan interkom atau HT dimana alat
tersebut di saat di gunakan untuk pemancaran, tombol pada bagian samping harus di
tekan. di saat menerima tombol pada bagian samping harus di lepas. Dengan kemajuan
tekhnologi saat ini cara tersebut sudah tidak lagi di gunakan karena sudah menggunakan
Gambar 3.6 Pemancar antena sinyal handphone
Z 800 demikian dinamakan Antena Switch pada HP, ada yang berkaki 16 pin
pada umumnya HP 3310, 8250, 3100 memberikan interferensi pemancar RX (penerima)
dan TX (pemancar).
MO
PA
+
+
Antena switch pada nokia 8210 (Umumnya berkode M LD)
3.7 PA (Power Amplifier Transmitter)
PA (Power Amplifier) berfungsi sebagai penguatan signal yang akan dipancarkan
kepada Base Station. Signal data informasi yang telah dimodulasikan dengan signal
pembawa harus betul-betul kuat agar dapat diterima dengan baik oleh Base Station. (PCB
Repairing Diagrams For Latest Digital Mobile, Volume 1 Nokia Series)
Pada GSM900, PA akan menguatkan signal sekitar 2Watt (3dBm input level) dan
pada jalur EGSM akan menguatkan sekitar 1Watt (6dBm input level). Fungsi lain dari
PA yaitu sebagai penguat signal pengirim data ke operator yang menandakan bahwa
nomor simcard pada ponsel telah aktif (telah teregistrasi). Selain itu bila kinerja PA tidak
baik biasanya mengakibatkan borosnya baterai, sebab PA membutuhkan daya yang
cukup besar. Kondisi ini biasanya sering terjadi pada daerah yang signalnya kurang baik
Gambar 3.7 PA (Poewr Amplifier Transmitter) pada nokia 8210
3.8 HF Amplifier / LNA (low noise amplifier)
HF /LNA mempunyai fungsi sebagai penguat receiver (penerimaan). Sebelum
proses pemisahan signal pembawa dengan signal data pada bagian prosesor signal, bagian
penerimaan signal dari operator ponsel harus di perkuat oleh LNA. Dimana LNA akan
menguatkan sekitar -43 dBm. Setelah signal di kuatkan oleh LNA akan di teruskan ke
bandpass filter,dimana fungsi dari bandpass filter yaitu untuk menghilangkan noise yang
di akibatkan dari efek signal pembawa. (Robert L. Shrader, 1991)
Pada bagian ini biasanya jarang sekali bermasalah karena sistem tersebut tidak
menggunakan daya yang cukup besar, hanya saja biasanya masalah timbul jika daya
kepada LNA tidak diberikan oleh bagian power supply maka penerimaan ponsel akan
bermasalah karena bagian penerimaan tidak dapat berfungsi bila LNA tidak berfungsi
dengan baik.
3.9 RF processor
Fungsi dari sistem RF proccesor atau sistem PLL yaitu sebagai prosessor signal (pengolahan Frequensi). Pengolahan frekuensi signal terbagi dalam 2 proses yaitu:
signal pembawa yang diproses oleh RF/IF agar signal data/suara tersebut bisa
terkirim ke operator atau dengan kata lain signal data/suara akan di
campur(mixing) dengan signal pembawa. Setelah itu signal suara/data akan di
terima oleh operator, karena signal data/suara telah dimodulasikan dengan signal
pembawa.
• Demodulation (pemisahan signal data/suara dengan signal pembawa). Pada bagian receiver (penerima),signal yang di terima oleh ponsel dari operator masih
tercampur dengan signal pembawa. Untuk itu signal pembawa tersebut harus di
pisahkan dari signal data/suara agar dapat di olah oleh IC audio untuk diproses
lalu di teruskan ke speaker.
Gambar.3.9a IC Hagar (RF) Pin
Fungsi lain dari RF/IF yaitu sebagai prosesor clock 13mhz (pemrosesan denyut 13
mhz untuk denyut CPU). CPU memerlukan denyut sebesar 13 mhz yang mana denyut
tersebut di proses oleh RF/IF yang di hasilkan oleh crystal oscillator 26mhz. bila denyut
13Mhz ini bermasalah maka ponsel akan mati total karena tidak ada Clock untuk system
Gambar 3.9b RF Proccesor
3.10 VCO (Voltage Control Oscilator)
VCO dapat berfungsi karena adanya AFC, dimana AFC digunakan untuk
mengunci transceiver frequency pada base station. AFC-voltase dihasilkan multi mode
conventer oleh 11Bit D/A conventer. Rangkaian ini di dukung karena menggunakan
VCO (voltage controled oscilator) yang mana VCO akan menghasilkan getaran sebesar
3420 – 3840 mhz. Dimana frequensi tersebut akan di olah oleh RF Procccesor untuk
proses PLL yang akan menghasilkan gelombang pemancaran ataupun penerimaan yakni
untuk frequency 900-1800-1900 mhz.
Sistem ini di dukung karena adanya VCTXO(voltage controlled temperature
compensated cristal oscilator).VCTXO akan menghasilkan denyut sebesar 26 mhz.
Gambar 3.10 VCO
3.11 Penguat Operasional
Berbagai upaya dilakukan para ilmuwan untuk membuat rangkaian ektronika
menjadi sekecil mungkin namun masih dapat diperbaiki dengan mudah jika terjadi
kerusakan. Salah satu perwujudan kekompakan rangkaian elektronik adalah penguat
operasional. Penguat operasional (Operational Amplifier) adalah chip yang umumnya
digunakan untuk penguatan sinyal dan nilai penguatannya dapat dikontrol melalui
penggunaan resistor dan komponen lainnya. Umumnya op-amp terdiri dari dua input dan
satu output. (Chattopadhyay D., 1989)
Keluaran dari penguat ialah Vo dan mempunyai rumus:
V0 = A(V+ – V-) (1)
V0 RL
-V +V
Vin
-
Gambar 3.11 Simbol Penguat Operasional (Op-Amp)
A adalah penguatan tegangan simpul terbuka dari amplifier, v+ ialah tegangan input non-inverting, dan v- ialah tegangan input inverting. V+ dan V- adalah tegangan node terhadap ground. Umumnya penguatan tegangan simpul terbuka berkisar dalam
orde 105 – 106. biasanya sebuah resistor diletakkan di antara node output dan input inverting untuk menyediakan umpan balik dan penguatan yang dapat diatur. Gambar 1.1
merupakan simbol op-amp.
Op-amp bekerja secara linear, karena itu op-amp menyesuaikan keluaran arus
sehingga perbedaan tegangan diantara kedua input mendekati 0.
V- = V+ (2)
Fitur penting lainnya adalah hambatan inputnya sangat besar dan dapat
diasumsikan tidak terbatas pada banyak aplikasi. Dari pembahasan-pembahasana tadi,
dapat diberikan beberapa poin mengenai karakteristik op-amp;
1. bandwith tidak terbatas
2. impendansi input nyaris tidak terbatas (besar sekali)
3. impendansi keluaran mendekati 0
Op-amp yang paling banyak digunakan dalam aplikasi umum ialah LM 741
dengan hambatan input sebesar 2 MΩ. Pada rangkaian op -amp, arus mengalir dalam
kisaran orde µA. Dalam op-amp ideal, penguatan tegangan simpul terbuka (open loop) A
menuju tak terbatas (infinity).
I1 = 0 (3)
dengan i1 didefenisikan sebagai arus yang memasuki input non-inverting dan input
Rangkaian amplifier pembalik ialah rangkaian op-amp yang membalikkan sinyal
input. Gambar 1.2 menampilkan rangkaian amplifier pembalik dengan sumber daya
terhubung ke +Vcc dan –Vcc’ sinyal positif dan negatif penting karena biasanya sinyal
input merupakan sinyal AC dan terjadi penguatan pada output dengan kisaran dari
tegangan positif hingga ke tegangan negatif.
Gambar 3.11b Rangakaian Inverting Amplifier dan bentuk sinyal keluaran
Untuk menganalisa rangkaian tersebut, kita akan menggunakan hukum arus
kirchhoff untuk menentukan tegangan keluaran v0 dan penguatan tegangan rangkaiana
Sangatlah penting untuk membedakan penguatan tegangan rangkaian dan
penguatan tegangan simpul terbuka op-amp. Penguatan tegangan simpul terbuka op-amp
ialah penguatan tegangan dari dua input op-amp terhadap output op-amp. Untuk
menganalisa rangkaian op-amp, kita lihat node input (2 dan 3). Memisalkan op-amp ideal
dengan tidak ada arus mengalir pada input op-amp, arus yang melalui R3 ialah nol
sehingga v3 = 0. Dari persamaan di atas, diketahui bahwa v2 = v3 = 0 karena rangkaian
op-amp berperilaku secara linier (v-=v+). Arus yang melalui resistor R1 adalah :
iR1 = (v1-v2)/R1 = (vs – 00/R1 = Vs/R1 (5)
dari persamaan (3) kita tahu bahwa iR1=ir2=Vs/R1, sehingga:
iR2 = (0-v0)/R2=iR1=vs/R1 (6)
-v0/R2=vs/R1 (7)
v0=-vs (R2/R1) (8)
untuk mencari penguatan tegangan, kita harus membagi tegangan output dengan input
tegangan :
Penguatan tegangan = -v0/vS=R2/R1 (9)
Sebagai catatan, penguatan tegangan akhir bernilai negatif sehingga dinamakan inverting
amplifier. Meskipun demikian, kadang kala penguatan tegangan negatif tidak diinginkan.
Dalam kasus tersebut, kita dapat menggunakan keluaran dari inverting amplifier sebagai
input dari inverting amplifier kedua sehingga total penguatan tegangan menjadi positif.
(Robert L. shrader, 1991)
Crystal Oscillator 26 Mhz akan menghasilkan denyut sebesar 26 Mhz. kemudian
denyut tersebut akan di proses oleh RF processor yang kemudian menghasilkan denyut
sebesar 13Mhz untuk denyut kepada system Logic pada CPU, Untuk jalannya system
digital pada baseband, terutama CPU. (Robert L. Shrader, 1991)
Sebagai penjelasan terhadap cara kerja suatu rangkaian oscilator, akan digunakan
teori perangsangan kejut (shock – excitation), atau roda gila (flywheel). Bila gambar 3.11
ditutup dalam waktu yang sangat singkat dan kemudian dibuka,
AC
SW (saklar) L
C
Gambar 3.12. osilasi LC dasar.
Penutupan dan pembukaan saklar dengan cepat akan menimbulkan pengisian
kapasitor.
Maka elektron-elektron dari baterai (1) mengalir kebagian atas pelatkapasitor dan
mengisi muatan negatif dan (2) ditarik dari pelat bagian bawah, sehingga membuatnya
bermuatan positif. Induktansi kumparan akan mengambat adnaya arus yang
melaluinyapada saat sakelar ditutup. Sewaktu sakear dubuka, elektron-elektron yang
melalui kumparan. Baterai telah merangsang kejut terhadap rangkaian. Kumparan
kapasitor, dan rangkaian mulai bekerja, dengan memanfaatkan pulsa energi dari baterai
sebagai daya penggerak. (PCB Repsiring Diagrams For Latest Digital Mobile, Volume 1
Nokia Series)
Gambar 3.12b OSC 26 Mhz pada Nokia 8210
3.13 Baseband
Pada bagian ini merupakan bagian pengolahan input ataupun output pada
keseluruhan system ponsel.diantaranya:
CPU merupakan prosesor utama pada ponsel dimana semua system diatur dan diolah oleh CPU, contohnya Proses Tranceiver, LCD, keyboard, kamera, Bluetooth,
systemUI dll. CPU adalah komponen yang bertugas mengolah segala input/output yang
diterima oleh ponsel. Atau dengan kata lain merupakan otak dari bekerjanya ponsel. CPU
dapat bekerja karena terdapat perintah dari Sistem Operasi yang tersimpan pada IC flash.
Data system operasi ini merupakan data-data penting, tanpa data – data tersebut ponsel
tidak akan bekerja dengan baik, data-data tersebut ada beberapa bagian yaitu pertama
data-data MCU merupakan data-data operating system pada ponsel; kedua data-data ppm
merupakan data-data tampilan seperti language, ringtone dll; dan yang ketiga adalah data
– data yang terdapat pada eeprom yaitu no imei, registrasi, signal, versi tahun pembuatan
dll. Semua data-data tersebut akan diteruskan ke CPU untuk diproses dan diolah.
Cara kerja CPU yaitu menerima perintah-perintah dari keyboard yang kita ketik,
selanjutnya perintah-perintah tersebut akan diolah dan diproses untuk di teruskan kepada
system yang lain. Fungsi lain dari CPU adalah memberikan perintah kepada LCD,
vibra,dan buzzer.
Gambar.3.13.1. kaki pin IC CPU (UPP) DCT 4
CPU memberikan perintah kepada LCD agar dapat menampilkan semua
informasi pada ponsel, maka jika CPU bermasalah akan terjadi beberapa kerusakan
misalnya ponsel akan: mati total, tidak ada signal, tidak bisa baca kartu, LCD blank,
Gambar 3.13.2. IC CPU yang terpasang di HP 3100
3.14 Main memory
Main memory adalah subsistem yang akan menyimpan semua pemograman
(Software) pada system ponsel. Main memory terdapat beberapa bagian komponen IC
(Intergrated Circuit) yang mempunyai penyimpanan data yang berbeda, yaitu:
• IC Flash
IC Flash berfungsi sebagai penyimpanan data secara permanen, yang mana
data-data tersebut tidak akan hilang data-datanya bila daya dimatikan. IC Flash akan terisi data-data-data-data
Operating System (OS) sedangkan data-data pada PPM berisikan data-data tampilan,
language pack (paket bahasa), ringtone dll.
Data-data yang tersimpan pada IC Flash bukan hanya data Operating System saja,
juga terdapat data CP (Content Pack) dan User Area yang menyimpan data-data fitur
yang terdapat pada ponsel seperti: Game, Aplikasi, Wallpaper, Nada dering, Foto, Film,
Phonebook, dll.
IC Flash yang pertama kali di pasang pada rangkaian ponsel masih kosong, agar
dapat bekerja dengan baik IC Flash tersebut harus diisikan data programnya yaitu di
ReFlash dengan mengunakan Komputer. Kerusakan yang sering terjadi pada IC flash
misalnya blink, Contact Service, mati total dan sebagainya, namun kerusakan ini belum
tentu rusak secara hardware mungkin saja rusak secara software, dalam arti memory
tersebut normal akan tetapi data-data program yang tersimpan sudah bermasalah, untuk
mengatasi masalah seperti ini IC Flash pada ponsel tidak perlu diganti melainkan
data-data yang telah error tersebut harus di hapus dan diisikan kembali (Re Flash)
menggunakan computer.
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
EEPROM mempunyai tugas untuk menyimpan data informasi yang sudah
diprogram oleh pabrik ponsel itu sendiri. penyimpanan data pada EEPROM ialah
penyimpanan nanvolatil, sebab data yang ada di dalamnya tidak akan hilang jika dayanya
dimatikan. Data yang tersimpan pada EEPROM diantaranya:
No IMEI (International Mobile Equipment Identifier). Security Code.
ESN (Elektronik Serial Number). MIC (Mobile Identification Code), SIC (Sistem Identification Code).
