Osilator (oscillator) adalah rangkaian elektronik untuk menghasilkan getaran atau guncangan-guncangan listrik. Osilator menghasilkan getaran atau guncangan berupa gelombang listrik
dengan amplitudo yang konstan, tidak surut. Gelombang listrik ini
berbentuk sinyal ac sinus (sinusoidal wave).
Pada dasarnya sebuah osilator adalah penguat (amplifier) dengan umpan
balik positif (positive feedback) yang kuat. Umpan balik positif
inilah yang menyebabkan adanya kontinuitas getaran listrik yang
dihasilkan oleh osilator.
Osilator banyak diterapkan di dalam berbagai perangkat elektronik
seperti penerima radio, pemancar radio, perekam pita magnetik,
synthesizer alat musik dan lain-lain.
Sebuah rangkaian osilator mempunyai tiga bagian yang membentuknya, yaitu :
- Penguat
- Penentu frekwensi
- Sirkit umpan balik.
Penguat (amplifier), dalah transistor atau tabung vakum yang dirangkai sebagai sebuah penguat sinyal (signal-amplifier).
Penentu frekwensi, adalah L (lilitan atau kumparan) dan C
(kondensator) yang dirangkai secara berjajar (paralel) ataupun berderet
(seri) di dalam osilator yang menghasilkan resonansi pada frekwensi
tertentu. Tentang sirkit L dan C dengan frekwensi resonansinya bisa
diikuti dalam :
Frekwensi Resonansi Sirkit L - C .
Ada kalanya penentu frekwensi adalah berupa rangkaian R (resistor) dan C (kondensator), seperti di dalam osilator geseran fasa.
Sirkit umpan balik, adalah rangkaian yang mengumpan balikkan
sinyal keluaran (dari kolektor) ke jalan masukan (basis atau emitor).
Akan tetapi syarat pengumpan balikkan ini adalah fasa sinyalnya harus
sama. Karena antara sinyal pada basis atau emitor dengan sinyal yang
muncul di kolektor berlawanan fasa 180º, maka dilakukanlah pembalikkan
fasa terlebih dahulu.
Dalam osilator yang menerapkan sirkit L-C pembalikkan fasa sinyal
dilakukan oleh gulungan pada L yang dibuat berbeda arah gulungannya
antara gulungan primer dari kolektor dengan gulungan sekunder untuk
umpan balik ke basis atau emitor.
Jenis-jenis osilator
Ada beberapa jenis osilator yang bisa dikenali dari pola pengumpan-balikannya dan pola sirkit tala-nya, di antaranya adalah :
Osilator Armstrong
Adalah osilator yang mengumpan balikkan sinyal keluaran (kolektor)
dengan kopling induksi kepada jalan masukan (basis) yang ternala.
Karenanya dalam penerapan rangkaian bertransistor osilator jenis ini
dikenal juga dengan nama : osilator dengan basis ternala (tuned base
oscillator).
Pada gambar (a) tampak rangkaian osilator armstrong dengan
transistor. Terdapat trafo yang terbentuk dari gulungan L1 dan
L2. Sinyal keluaran di kolektor diinduksikan oleh L1 kepada L2
yang terhubung ke basis. L2 bersama dengan C3 membentuk sirkit tala
yang menentukan frekwensi osilator. Untuk mendapatkan frekwensi
yang bisa diubah-ubah maka C3 ini bisa dibuat variabel (berbentuk
varco).
Kondensator C1 menyekat tegangan DC agar tidak masuk/terhubung ke L1, dan C2 menyekat tegangan DC agar tidak masuk ke L2.
Dalam perkembangannya, sirkit tala pada osilator Armstrong tidak hanya
diletakkan pada basis, akan tetapi ada kalanya diletakkan pada emitor
sebagaimana diperlihatkan pada gambar (b)
Osilator Colpitts
Adalah osilator dengan pengumpan-balikkan sinyal keluaran kepada jalan masukan melalui pembagi tegangan secara kapasitansi.
Pada gambar (c) tampak rangkaian osilator Cilpitts dengan
transistor. Perhatikanlah bahwa C3 dan C4 membentuk pembagi
tegangan bagi frekwensi yang ternala.
Sinyal keluaran yang diumpan balikkan ke basis sesungguhnya adalah
sinyal dengan level yang terdapat pada C4 (bukan yang terdapat pada L1
secara keseluruhan). Perbandingan kapasitas C3 dengan C4
menentukan faktor pengumpan-balikkan.
Frekwensi osilator ditentukan oleh sirkit tala L1, C3 dan C4.
Untuk mendapatkan frekwensi yang bisa diubah-ubah maka C4 bisa dibuat
variabel, atau C3 yang dibuat variabel, atau keduanya dibuat variabel.
Pada gambar (d) di atas memperlihatkan bentuk lain osilator
Colpitts. Umpan balik dilakukan dari kolektor ke emitor melalui
pembagi tegangan secara kapasitansi C3 dan C4. Jalan masukan
basis diground-kan bagi sinyal ac. Sirkit tala L1, C3 dan C4 menentukan
frekwensi osilator.
Osilator Hartley
Adalah osilator yang menerapkan pengumpan balikkan sinyal keluaran
kepada jalan masukan melalui pembagi tegangan secara induktansi.
Pada gambar (e) tampak rangkaian osilator Hartley dengan
transistor. Sinyal keluaran yang diumpan balikkan ke basis adalah
sinyal dengan level yang berada pada gulungan antara c dan b (bukan
yang terdapat pada L1 secara keseluruhan). Perbandingan gulungan
dari a ke b dengan gulungan dari b ke c menentukan faktor
pengumpan-balikkan.
Frekwensi osilator ditentukan oleh sirkit tala L1 dan C4. Untuk
mendapatkan frekwensi yang bisa diubah-ubah maka C4 bisa dibuat
variabel.
Pada gambar (f) tampak bentuk lain konfigurasi osilator Hartley.
Sinyal yang diumpan balikkan adalah sinyal yang terdapat pada gulungan
antara a dan b. L1 dan C4 merupakan sirkit tala yang menentukan
frekwensi osilator. Sinyal keluaran diambil langsung dari
kolektor dengan penyadapan C2.
Osilator Armstrong,
osilator Colpitts dan
osilator Hartley
adalah tiga jenis utama osilator sinus yang menerapkan L dan C sebagai
resonatornya. Di samping ketiga jenis osilator itu masih ada
beberapa jenis osilator sinus yang lainnya, di antaranya adalah :
Osilator Pierce
Osilator ini sebenarnya ekivalen dengan osilator Colpitts, hanya saja ia
tidak menerapkan sirkit tala L dan C, akan tetapi menerapkan kristal
kwarsa sebagai resonatornya (penentu frekwensinya).
Pada gambar (g) tampak rangkaian osilator pierce. C3 dan C4
merupakan pembagi tegangan secara kapasitansi. Basis transistor
di-groundkan bagi sinyal-sinyal ac. Umpan balik dilakukan melalui
jalan masuk emitor. Frekwensi osilator ditentukan oleh frekwensi
osilasi dari kristal kwarsa (X-tal).
Pada osilator yang menerapkan kristal kwarsa, frekwensi osilator adalah
tetap (tidak bisa diubah-ubah). Kalaupun C5 (misalnya) dibuat variabel,
perubahan frekwensi yang terjadi sangatlah kecil sehingga seringkali
diabaikan.
Osilator Clapp
Osilator ini adalah bentuk pengembangan dari osilator Colpitts, hanya
saja sirkit tala yang menentukan frekwensi kerjanya menerapkan L dan C
secara berderet (seri).
Perhatikan gambar (h) di atas.
Pada osilator Clapp ada tambahan C3 yang berderet (seri) dengan L1. L1
bersama dengan C3 menjadi sirkit tala yang menentukan frekwensi
osilator. Apabila frekwensi hendak dibuat variabel, maka C3
dibuat variabel dalam bentuk varco.Dalam rangkaian seperti ini C1 dan C2 secara praktis tidak ikut
menentukan frekwensi osilator karena pengaruhnya hanya kecil saja
terhadap L1.
Jadi, C1 dan C2 lebih berperan sebagai pembagi tegangan saja.
Osilator Geseran Fasa
Osilator geseran fasa (Phase Shift Oscillator) sering diistilahkan
dengan osilator R-C. Dikatakan sebagai osilator R-C karena
dibangun dengan komponen-komponen R (resistor) dan C (kondensator) dan
tidak menerapkan sirkit tala L dan C. Frekwensi osilator
ditentukan oleh besaran-besaran R dan C di dalam sirkit umpan baliknya.
Osilator geseran fasa umumnya diterapkan untuk menghasilkan frekwensi
audio dan jarang sekali diterapkan untuk frekwensi radio. Ia
memanfaatkan efek bergesernya fasa tegangan pada setiap tahap rangkaian R
dan C.
Perhatikan gambar (i) di atas.
Agar terselenggara umpan balik positif, fasa tegangan sinyal yang ada di
kolektor harus diputar terlebih dahulu sebesar 180º barulah kemudian
diumpankan kepada jalan masukan (basis). Hal itu dilakukan karena
sebagaimana diketahui bahwa fasa sinyal pada kolektor selalu berlawanan
dengan fasa sinyal pada basis.
Pemutaran/penggeseran fasa dilakukan oleh tiga tahap yang masing-masing
tahapnya akan memutar fasa sebesar 60º. Penggeser fasa pertama adalah
untaian C1 dan R1, yang kedua adalah C2 dan R2, dan yang ketiga adalah
C3 dan R3. Dengan demikian terjadi 3 kali penggeseran fasa sebesar 60º,
maka secara keseluruhan menjadi 180º.
