Crystal oscillator using an op-amp(fig 14.36)


1. Pendahuluan[Kembali]

Osilator kristal (crystal oscillator) merupakan rangkaian elektronik yang digunakan untuk menghasilkan sinyal frekuensi tetap dan stabil. Komponen utama dari rangkaian ini adalah kristal kuarsa (quartz crystal) yang memiliki frekuensi resonansi sangat presisi. Dalam rangkaian ini, op-amp 741 digunakan sebagai penguat dalam konfigurasi osilator. Output dari rangkaian ini adalah gelombang sinus atau persegi yang digunakan dalam berbagai sistem digital dan komunikasi sebagai sumber clock atau sinyal sinkronisasi.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Mempelajari prinsip kerja osilator kristal menggunakan op-amp.
  2. Mengamati bentuk gelombang keluaran osilator kristal pada osiloskop.
  3. Mengetahui peran kristal kuarsa sebagai penentu frekuensi resonansi dalam rangkaian osilator.
  4. Menggunakan op-amp 741 dalam konfigurasi loop umpan balik untuk menghasilkan osilasi.
  5. Memahami fungsi komponen pendukung seperti kapasitor, resistor, dan dioda zener dalam menjaga kestabilan dan bentuk gelombang.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

  • Op-Amp 741
Op-amp adalah komponen analog yang memperkuat selisih tegangan antara input inverting (−) dan non-inverting (+). Op-amp ideal memiliki gain tak hingga, impedansi input sangat tinggi, dan impedansi output sangat rendah. Digunakan dalam konfigurasi seperti inverting, non-inverting, integrator, dan diferensiator untuk pemrosesan sinyal analog.

  • Kristal kuarsa
Kristal kuarsa adalah komponen pasif yang digunakan untuk menghasilkan frekuensi osilasi yang sangat stabil. Kristal ini bekerja berdasarkan efek piezoelektrik, yaitu kemampuannya untuk bergetar (berosilasi) saat dialiri arus listrik AC.
  • Resistor
Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi menghambat aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Salah satu fungsi utamanya adalah membatasi arus agar tidak melebihi batas yang dapat diterima oleh komponen lain, sehingga mencegah kerusakan.
  • Kapasitor non-polar
Kapasitor non-polar adalah kapasitor yang tidak memiliki polaritas — artinya, kedua kakinya bisa dipasang bolak-balik di rangkaian karena tidak ada kutub positif (+) atau negatif (−).
  • Dioda Zener

Dioda Zener adalah jenis dioda khusus yang dirancang untuk beroperasi dalam kondisi reverse bias dan menstabilkan tegangan pada nilai tertentu (tegangan zener).

Dioda ini membolehkan arus mengalir mundur jika tegangan di terminalnya mencapai tegangan Zener, tapi tetap menolak arus mundur di bawah tegangan itu.

  • Sumber tegangan
Sumber tegangan adalah perangkat atau komponen yang menyediakan tegangan listrik untuk mengalirkan arus ke suatu rangkaian. Tegangan bisa berupa DC (arus searah) atau AC (arus bolak-balik) tergantung aplikasinya.
  • Osiloskop

Osiloskop adalah alat ukur elektronik untuk menampilkan bentuk gelombang sinyal listrik terhadap waktu. Alat ini sangat berguna untuk:

  • Melihat sinyal AC/DC

  • Menganalisis frekuensi, amplitudo, durasi, noise

  • Debug sinyal digital atau analog

  • Ground

Ground adalah titik referensi nol volt (0V) dalam suatu rangkaian listrik. Semua tegangan diukur berdasarkan ground. Ground juga berfungsi sebagai jalur balik arus ke sumber tegangan.

4. Dasar Teori[Kembali]

Rangkaian osilator menggunakan kristal kuarsa memanfaatkan efek piezoelektrik untuk menciptakan osilasi yang sangat stabil pada frekuensi tertentu. Ketika arus listrik diberikan, kristal akan berosilasi pada frekuensi alaminya, yang kemudian diperkuat oleh op-amp.
Op-amp 741 digunakan di sini sebagai penguat dalam konfigurasi umpan balik positif, di mana sinyal yang dihasilkan oleh kristal diperkuat dan dikembalikan ke input op-amp untuk mempertahankan osilasi.

Kapasitor dan resistor dalam rangkaian membentuk filter dan jaringan umpan balik, sedangkan dioda zener berfungsi sebagai pembatas tegangan output agar tidak melebihi ambang tertentu, menjaga kestabilan sinyal dan mencegah kerusakan komponen lain.

5. Example[Kembali]

6. Problem[Kembali]

7. Soal[Kembali]

1.Apa fungsi utama kristal (quartz crystal) dalam rangkaian crystal oscillator berbasis op-amp?

A. Menguatkan sinyal input
B. Menyimpan muatan listrik
C. Menentukan frekuensi osilasi yang sangat stabil
D. Menurunkan noise dari op-amp

Jawaban: C

2. Mengapa op-amp digunakan dalam crystal oscillator?

A. Sebagai komparator
B. Sebagai penguat aktif untuk menjaga osilasi berkelanjutan
C. Untuk membatasi frekuensi
D. Untuk meredam sinyal output

Jawaban: B 

3. Output dari sebuah crystal oscillator menggunakan op-amp umumnya berbentuk:

A. Gelombang persegi
B. Gelombang segitiga
C. Gelombang sinus atau sinusoidal yang stabil
D. Gelombang acak

Jawaban: C

8. Percobaan[Kembali]






9. Link Download[Kembali]

download rangkaian [KLIK]

download gelombang [KLIK]

download datasheet resistor [KLIK]

downlad datasheet op amp [KLIK]

download datasheet dioda [KLIK]

download datasheet osiloskop [KLIK]

Komentar

Posting Komentar