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.
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.
