PHASE-LOCKED LOOP
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]
Untuk mempelajari dasar phase locked loop,sehingga dapat membuat aplikasi dari phase locked tersebut
KOMPONEN
Transistor
Fungsi transistor yang pertama adalah sebagai saklar. Dengan mengontrol
bias dari transistor hingga komponen ini menjadi jenuh, akan menyebabkan
seolah-olah diperoleh hubungan singkat di antara emitor dan kaki
kolektor. Fenomena ini lah yang dapat dimanfaatkan hingga transistor
bisa dipakai sebagai saklar elektronika.
Fungsi transistor sebagai penguat arus adalah kegunaannya yang kedua. Guna komponen yang kedua ini membuatnya dapat digunakan dalam rangkaian power supply yang
tegangannya diset. Dalam keadaan tersebut transisor haruslah terlebih
dahulu dibiaskan dengan tegangan yang konstan pd basisnya, tujuannya biardi
emitor menghasilkan tegangan yg tetap. Umumnya yang dipakai untuk
mengontrol tegangan basis agar tetap adalah dioda zener.
Op-amp
Fungsi dari Op-amp adalah
sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan baik DC maupun AC juga
sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran
impedansi rendah.
Resistor
Fungsi resistor adalah sebagai pengatur
dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. ...
Berfungsi untuk menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan
kebutuhan suatu rangkaian elektronika. Berfungsi untuk menurunkan
tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika.
Kapasitor
Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika
Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan
satuan kapasitansinya adalah Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil
dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 ~ 1867) yang berasal
dari Inggris. Namun Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena
itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika
adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan
MicroFarad.
PLL (Phase locked loop)
PLL kependekan dari 'Phase-Locked Loop' pada dasarnya adalah
sebuah sistem kontrol frekuensi yang memanfaatkan sensitivitas deteksi
fase antara sinyal input dan output dari sebuah rangkaian osilasi yang
terkontrol.
Loop-terkunci loop (PLL) adalah sirkuit elektronik yang terdiri dari detektor fase, filter low-pass, dan osilator yang dikendalikan tegangan yang terhubung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Aplikasi umum dari PLL meliputi: (1) synthesizer frekuensi yang menyediakan kelipatan dari frekuensi sinyal referensi [misalnya, frekuensi pembawa untuk beberapa saluran unit band (CB) warga atau unit band laut-radio-band dapat dihasilkan menggunakan frekuensi kristal tunggal yang dikendalikan dan kelipatannya dihasilkan menggunakan PLL]; (2) jaringan demodulasi FM untuk operasi FM dengan linearitas yang sangat baik antara frekuensi sinyal input dan tegangan output PLL; (3) demodulasi dari dua transmisi data atau frekuensi pembawa dalam transmisi data digital yang digunakan dalam operasi penguncian frekuensi (FSK); dan (4) berbagai bidang termasuk modem, penerima dan pemancar telemetri, pengurai nada, detektor AM, dan filter lacak. Sinyal input, Vi, dan yang dari VCO, Vo, dibandingkan dengan pembanding fase (lihat Gambar 1) yang menyediakan tegangan output, Ve, yang mewakili perbedaan fase antara kedua sinyal. Tegangan ini kemudian diumpankan ke filter low-pass yang provides tegangan output (diperkuat jika perlu) yang dapat diambil sebagai tegangan output dari PLL dan digunakan secara internal sebagai tegangan untuk memodulasi frekuensi VCO. Operasi loop tertutup dari sirkuit adalah untuk menjaga frekuensi VCO terkunci dengan frekuensi sinyal input.
Gambar 1. Block diagram of basic phase-locked loop (PLL).
Operasi PLL dasar
Operasi dasar dari sirkuit PLL dapat dijelaskan menggunakan sirkuit Gambar 1 sebagai referensi. Pertama-tama kita akan mempertimbangkan operasi berbagai sirkuit dalam loop yang terkunci secara phasel ketika loop beroperasi dalam kunci (frekuensi sinyal input dan frekuensi VCO adalah sama). Ketika frekuensi sinyal input sama dengan yang dari VCO ke komparator, tegangan, Vd, yang diambil sebagai output adalah nilai yang diperlukan untuk menahan VCO dengan sinyal input. VCO kemudian memberikan output sinyal gelombang persegi amplitudo-tetap pada frekuensi input. Operasi terbaik diperoleh jika frekuensi pusat VCO, untuk, diatur dengan tegangan bias tengah di kisaran operasi liniernya. Penguat memungkinkan penyesuaian tegangan dc dari yang diperoleh sebagai output dari rangkaian filter. Ketika loop terkunci, dua sinyal ke komparator memiliki frekuensi yang sama, meskipun tidak harus dalam fase. Perbedaan fasa tetap antara kedua sinyal ke komparator menghasilkan tegangan dc tetap ke VCO. Perubahan frekuensi sinyal input kemudian menghasilkan perubahan tegangan dc ke VCO. Dalam rentang frekuensi tangkap dan kunci, tegangan dc akan mendorong frekuensi VCO agar sesuai dengan input. Sementara loop berusaha mencapai kunci, output dari pembanding fase berisi komponen frekuensi pada jumlah dan perbedaan sinyal yang dibandingkan. Filter lowpass hanya melewati komponen frekuensi rendah dari sinyal sehingga loop dapat memperoleh kunci antara sinyal input dan VCO. Karena rentang operasi terbatas VCO dan koneksi umpan balik dari sirkuit PLL, ada dua pita frekuensi penting yang ditentukan untuk PLL. Rentang penangkapan PLL adalah rentang frekuensi yang berpusat tentang frekuensi bebas-VCO, untuk itu, di mana loop dapat memperoleh kunci dengan sinyal input. Setelah PLL mencapai tangkapan, ia dapat mempertahankan kunci dengan sinyal input pada rentang frekuensi yang agak lebih luas yang disebut rentang kunci.
APLIKASI
PLL dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk (1) demodulasi frekuensi, (2) sintesis frekuensi, dan (3) dekoder FSK. Contoh masing-masing berikut.
Demodulasi Frekuensi
Demodulasi atau deteksi FM dapat langsung dicapai menggunakan sirkuit PLL. Jika frekuensi pusat PLL dipilih atau dirancang pada frekuensi pembawa FM, tegangan yang disaring atau keluaran dari rangkaian Gambar 1 adalah tegangan yang didemodulasi yang diinginkan, dengan variasi nilainya sebanding dengan variasi frekuensi sinyal. Sirkuit PLL dengan demikian beroperasi sebagai strip, limiter, dan demodulator frekuensi menengah lengkap (IF) seperti yang digunakan pada penerima FM. Satu unit PLL yang populer adalah 565, ditunjukkan pada Gambar. 2a. The 565 berisi detektor fasa, amplifier, dan osilator yang dikendalikan tegangan, yang hanya sebagian dihubungkan secara internal. Sebuah resistor dan kapasitor eksternal, R1 dan C1, digunakan untuk mengatur frekuensi VCO yang beroperasi bebas atau tengah. Kapasitor eksternal lain, C2, digunakan untuk mengatur passband filter low-pass, dan output VCO harus dihubungkan kembali sebagai input ke detektor fase untuk menutup loop PLL. 565 biasanya menggunakan dua catu daya, V dan V.
Gambar 2. Phase-locked loop (PLL): (a) basic block diagram: (b) PLL connected as a frequency demodulator: (c) output voltage vs. frequency plot.
Gambar 2b menunjukkan PLL yang terhubung untuk berfungsi sebagai demodulator FM. Resistor R1 dan kapasitor C1 mengatur frekuensi bebas berjalan, untuk
Sinyal pada pin 4 adalah gelombang persegi 136,36-kHz. Input dalam kisaran kunci 181,8 kHz akan menghasilkan output pada pin 7 yang bervariasi di sekitar level tegangan dc yang ditetapkan dengan sinyal input di fo. Gambar 2c menunjukkan output pada pin 7 sebagai fungsi dari frekuensi sinyal input. Tegangan dc pada pin 7 secara linier terkait dengan frekuensi sinyal input dalam rentang frekuensi fL 181,8 kHz di sekitar frekuensi tengah 136,36 kHz. Tegangan output adalah sinyal yang didemodulasi yang bervariasi dengan frekuensi dalam rentang operasi yang ditentukan.
Sintesis Frekuensi
Sebuah synthesizer frekuensi dapat dibangun di sekitar PLL seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Pembagi frekuensi dimasukkan antara output VCO dan pembanding fase sehingga sinyal loop ke komparator pada frekuensi untuk sementara output VCO adalah Nfo. Output ini adalah kelipatan dari frekuensi input selama loop terkunci. Sinyal input dapat distabilkan pada f1 dengan output VCO yang dihasilkan pada Nf1 jika loop diatur
Gambar 3. Frequency synthesizer: (a) block diagram; (b) implementation using 565 PLL unit.
hingga mengunci pada frekuensi dasar (ketika f1). Gambar 3b menunjukkan contoh menggunakan 565 PLL sebagai pengali frekuensi dan 7490 sebagai pembagi. Input Vi pada frekuensi f1 dibandingkan dengan input (frekuensi untuk) pada pin 5. Output di Nfo (4fo dalam contoh ini) dihubungkan melalui rangkaian inverter untuk memberikan input pada pin 14 dari 7490, yang bervariasi antara 0 dan 5 V. Menggunakan output pada pin 9, yang dibagi dengan 4 dari yang di input ke 7490, sinyal di pin 4 dari PLL adalah empat kali frekuensi input selama loop tetap terkunci. Karena VCO dapat bervariasi hanya pada rentang terbatas dari frekuensi pusatnya, mungkin perlu mengubah frekuensi VCO setiap kali nilai pembagi diubah. Selama sirkuit PLL terkunci, frekuensi output VCO akan persis N kali frekuensi input. Hanya perlu menyesuaikan kembali agar berada dalam jangkauan tangkapan dan penguncian, loop tertutup kemudian menghasilkan output VCO menjadi tepat Nf1 di kunci.
Decker FSK
Dekoder sinyal FSK (kunci frekuensi) dapat dibangun seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Dekoder menerima sinyal pada salah satu dari dua frekuensi pembawa yang berbeda, 1270 Hz atau 1070 Hz, yang mewakili level logika RS-232C atau tanda (5 V) atau spasi (14 V), masing-masing. Ketika sinyal muncul di input, loop mengunci ke frekuensi input dan melacaknya antara dua frekuensi yang mungkin dengan pergeseran dc yang sesuai pada output.
Filter tangga RC (tiga bagian C 0,02 F dan R 10 k) digunakan untuk menghapus komponen frekuensi penjumlahan. Frekuensi bebas berjalan disesuaikan dengan R1 sehingga level tegangan dc pada output (pin 7) sama dengan pada pin 6. Kemudian input pada frekuensi 1070 Hz akan menggerakkan tegangan output decoder ke level voltase yang lebih positif. , mengarahkan output digital ke level tinggi (luar angkasa atau 14 V). Input pada 1270 Hz akan mendorong output dc 565 menjadi kurang positif dengan output digital, yang kemudian turun ke level rendah (tandai atau 5 V).
BENTUK RANGKAIAN
Sintesis Frekuensi
- Download Datasheet IC 565 : KLIK DI SINI !!!
- Download Datasheet IC 7490 : KLIK DI SINI !!!
- Download Datasheet IC 710 : KLIK DI SINI !!!
- Download Rangkaian Sintesis Frekuensi : KLIK DI SINI !!!
- Download Rangkaian Decker FSK : KLIK DI SINI !!!
- Download Video Sintesis Frekuensi : KLIK DI SINI !!!
- Download Video Decker Frekuensi : KLIK DI SINI !!!