Psycho Techno: COLPITTS OSCILLATOR

Osilator colpitts bernama setelah penemu Edwin H. Colpitts, adalah salah satu dari sejumlah desain untuk elektronika osilator sirkuit dengan menggunakan kombinasi dari induktansi (L) dengan kapasitor (C) untuk penentuan frekuensi, sehingga juga disebut LC osilator.

Osilator ini adalah suatu rangkaian yang berguna untuk membangkitkan gelombang sinus frekuensi tetap dari sekitar satu kilohertz sampai beberapa megahertz. Osilator ini menggunakan rangkaian tertala LC dan umpan balik positif melalui suatu kapasitif dari rangkaian tertala.

Colpitts Oscillator biasa digunakan pada radio frequency dan biasanya mempunyai rentang kerja 20KHz smapai 300MHz. Pada Colpitts Oscillator, pembagi tegangan kapasitor dalam rangkaian tank bekerja sebagai sumber umpan balik dan penyusunan ini memberikan kestabilan frekuensi yang lebih baik disbanding Hartley Oscillator. Berikut gambar rangkaian dari Colpitts Oscillator pada umumnya :

Analisa Rangkaian

1. R1 dan R2 merupakan pembagi tegangan untuk transistor biasing (Pengatur arus dan tegangan yang melewati transistor untuk memperoleh penguatan atau switching yang diinginkan).

2. R4 berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke kolektor.

3. Cin merupakan input DC kapasitor decoupling dimana Cout adalah output kapasitor decoupling

4. Re berfungsi untuk menjaga kestabilan suhu.

5. Ce merupakan by-pass kapasitor. Berfungsi untuk menjaga sinyal AC yang dikuatkan dari dropping melalui Re.

6. C1, C2 dan L1 membentuk rangkaian tank.

Feedback ke basis transistor diambil dari persimpangan C2 dan L1.

Prinsip kerja Colpitts Oscillator :

1. Ketika power supply dinyalakan, kapaistor C1 dan C2 akan mulai mengisi.

2. Ketika C1 dan C2 penuh, mereka akan melepaskan muatan melalui inductor L1.

3. Ketika kapasitor kosong, energy elektrostatis yang tersimpan di kapasitor di pindahkan ke induktor sebagai fluks magnet.

4. Induktor mulai melepas muatan, dan kapasitor mengisi kembali. Pengisian energy kapasitor induktor bolak-balik inilah yang menjadi dasar dari tegangan osilasi.

Tegangan yang melewati C2 merupakan kebalikan fasa dari tegangan yang melewati C1 dan tegangan yang melewati C2 lah yang diumpan balik ke transistor. Sinyal umpan balik pada basis transistor muncul dalam bentuk penguatan melewati kolektor dan emitor.

Rangkaian Tank membuat pergesaran fasa 180⁰ dan transistor itu sendiri membuat pergesaran fasa 180⁰ yang lain. Ini berarti input dan output adalah dalam fasa dan ini adalah kondisi yang dibutuhkan dari umpan balik positif untuk menjaga osilasi. Frekuensi osilasi dapat dihitung dengan persamaan berikut.

dimana L merupakan induktor dari rangkaian tank. C merupakan kapasitor dari rangkaian tank.

sehingga persamaan F menjadi :

Kelebihan Colpitts Oscillator :

Kelebihan Colpitts oscillator dari Hartley Oscillator adalah peningkatan performa pada area frekuensi tinggi. Ini disebabkan karena kapasitor memberikan jalur reaktansi yang kecil pada sinyal frekuensi tinggi dengan demikian sinyal output pada frekuensi tinggi akan lebih sinusoidal/lebih halus. Karena performanya yang bagus pada frekuensi tinggi, Colpitts Oscillator bahkan bisa diaplikasikan untuk microwave.

Contoh Soal :