Chapter 14 & 15

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan
2. Tujuan
3. Alat dan Bahan
4. Dasar Teori
5. Example
6. Problem
7. Pilihan Ganda
8. Percobaan
9. Link Download

SUB-CHAPTER 14.10 : UNIJUCTION OSCILLATOR

1. Pendahuluan [Kembali]

    Dalam dunia elektronika modern, rangkaian osilator memegang peranan penting sebagai pembangkit sinyal yang digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari sistem komunikasi hingga rangkaian digital. Salah satu jenis osilator yang memiliki keunikan tersendiri adalah osilator unijunction, yang memanfaatkan komponen semikonduktor khusus bernama transistor unijunction (UJT). Berbeda dengan transistor pada umumnya, UJT bekerja berdasarkan prinsip resistansi negatif sehingga mampu menghasilkan osilasi secara mandiri hanya dengan komponen pasif tambahan berupa resistor dan kapasitor.

    Osilator unijunction termasuk dalam kategori osilator relaksasi, yaitu osilator yang bekerja berdasarkan proses pengisian dan pengosongan kapasitor secara berulang. Proses ini menghasilkan bentuk gelombang khas berupa gelombang gigi gergaji (sawtooth wave) dan pulsa, yang sangat berguna dalam aplikasi rangkaian pemicu (trigger), pengatur waktu (timer), dan pembangkit pulsa digital. Frekuensi osilasi yang dihasilkan ditentukan oleh nilai komponen pengatur waktu RT dan CT, serta parameter intrinsik transistor yang dikenal sebagai rasio stand-off (η).

2. Tujuan [Kembali]

• Memahami prinsip kerja transistor unijunction (UJT) dan karakteristik resistansi negatifnya dalam rangkaian osilator.
• Menjelaskan konsep osilator relaksasi dan bagaimana proses pengisian serta pengosongan kapasitor menghasilkan sinyal osilasi.
• Menghitung frekuensi osilasi rangkaian osilator unijunction menggunakan persamaan yang melibatkan RT, CT, dan rasio stand-off intrinsik η.
• Menganalisis bentuk gelombang keluaran osilator unijunction, termasuk gelombang gigi gergaji pada emitor, pulsa positif pada basis 1 (B₁), dan pulsa negatif pada basis 2 (B₂).
• Menerapkan konsep tegangan stand-off (VT) dalam menentukan titik penyalaan (firing point) transistor unijunction pada rangkaian.
• Merancang dan menganalisis rangkaian osilator unijunction sederhana untuk keperluan aplikasi pembangkit sinyal digital.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Software Proteus

    Proteus adalah perangkat lunak simulasi elektronik yang digunakan untuk merancang, menguji, dan memvisualisasikan rangkaian elektronik secara virtual. Software ini mendukung simulasi berbagai komponen, termasuk mikrokontroler, sehingga memudahkan pengguna dalam merancang dan menguji sistem tanpa perlu merakitnya secara fisik terlebih dahulu.

2. Power Supply

    Power supply adalah perangkat yang menyediakan daya listrik untuk rangkaian atau sistem elektronik. Fungsinya adalah mengubah sumber daya listrik, seperti listrik AC dari jaringan listrik, menjadi tegangan DC (arus searah) yang dibutuhkan oleh komponen elektronik dalam perangkat. Power supply juga dapat mengatur tegangan dan arus untuk memastikan bahwa perangkat menerima daya yang stabil dan sesuai dengan kebutuhan operasionalnya. 

3. Op-Amp

    Op-amp adalah suatu komponen elektronik analog yang berfungsi sebagai penguat tegangan. Komponen ini memiliki dua terminal input, yaitu inverting input (-) dan non-inverting input (+), serta satu terminal output.

4. UJT 

    

    UJT (Uni Junction Transistor) adalah jenis transistor yang memiliki satu sambungan (junction) dan digunakan terutama sebagai elemen pemicu (trigger) dalam rangkaian elektronik. UJT memiliki tiga terminal, yaitu emitor (E), basis 1 (B1), dan basis 2 (B2). Tidak seperti transistor biasa, UJT tidak digunakan untuk penguatan sinyal, melainkan untuk menghasilkan pulsa atau sebagai sakelar dalam rangkaian seperti osilator, rangkaian pewaktu (timer), dan pemicu SCR (Silicon Controlled Rectifier). UJT terkenal karena konsumsi dayanya yang rendah, kestabilan pulsa yang baik, dan kesederhanaan dalam rangkaian pemicu.

5. Transistor

    Transistor adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai penguat sinyal atau sakelar listrik. Transistor dapat mengontrol aliran arus listrik dalam rangkaian, memungkinkan untuk memperkuat sinyal listrik atau mengalihkan aliran arus sesuai kebutuhan. Biasanya digunakan dalam perangkat elektronik seperti radio, komputer, dan telepon untuk berbagai fungsi seperti pemrosesan sinyal dan pengaturan daya.

6. Resistor

    Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Nilai hambatan pada resistor dinyatakan dalam satuan ohm (Ω). Resistor digunakan untuk mengatur arus, membagi tegangan, serta melindungi komponen lain dari arus berlebih. 

7. Kapasitor

    Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi menyimpan dan melepaskan muatan listrik dalam jangka waktu singkat. Komponen ini terdiri dari dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator (dielektrik). Dalam rangkaian elektronik, kapasitor digunakan untuk berbagai keperluan seperti menyaring sinyal, menstabilkan tegangan, menghilangkan gangguan (noise), dan mengatur waktu dalam rangkaian osilator atau timer.

8. Probe Voltage

    Probe voltage adalah alat ukur virtual yang digunakan dalam simulasi rangkaian elektronik untuk mengamati atau memantau nilai tegangan pada titik tertentu. Alat ini berfungsi tanpa memengaruhi jalannya rangkaian dan umumnya digunakan dalam perangkat lunak simulasi seperti Proteus. Probe voltage memungkinkan pengguna melihat perubahan tegangan secara langsung selama simulasi, baik dalam bentuk angka maupun grafik, sehingga memudahkan analisis dan evaluasi kinerja rangkaian.

9. Oscilloscope

    Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang digunakan untuk menampilkan dan menganalisis bentuk gelombang sinyal listrik. Alat ini bekerja dengan memetakan tegangan sinyal terhadap waktu pada layar, sehingga pengguna bisa melihat bagaimana sinyal berubah seiring waktu. Osiloskop sangat berguna untuk mengamati karakteristik sinyal seperti frekuensi, amplitudo, bentuk gelombang, serta gangguan atau noise. Osiloskop banyak digunakan di laboratorium, bidang teknik elektro, servis elektronik, dan penelitian karena kemampuannya memberikan gambaran visual yang akurat tentang perilaku sinyal listrik dalam suatu rangkaian.

10. Signal Generator 

    Signal generator adalah alat yang menghasilkan berbagai jenis sinyal listrik, seperti gelombang sinusoidal, kotak, atau segitiga, dengan frekuensi dan amplitudo yang dapat diatur. Alat ini digunakan untuk menguji, mengkalibrasi, dan mensimulasikan perangkat elektronik dalam berbagai aplikasi, termasuk riset, pengembangan, dan pengujian sistem komunikasi serta rangkaian elektronik.

11. Ground

    Ground dalam elektronik adalah titik referensi tegangan dalam suatu rangkaian, biasanya dianggap memiliki tegangan nol volt. Ground berfungsi sebagai jalur kembali arus listrik dan sebagai acuan untuk mengukur tegangan komponen lain dalam rangkaian.

4. Dasar Teori [Kembali]

UNIJUCTION OSCILLATOR (

Sebuah perangkat khusus, transistor unijunction, dapat digunakan dalam rangkaian osilator satu tahap untuk menghasilkan sinyal pulsa yang cocok untuk aplikasi rangkaian digital. Transistor unijunction dapat digunakan dalam apa yang disebut osilator relaksasi seperti yang ditunjukkan oleh rangkaian dasar pada Gambar 14.37. Resistor RT dan kapasitor CT adalah komponen pengatur waktu yang menentukan laju osilasi rangkaian. Frekuensi osilasi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut, yang menyertakan rasio stand-off intrinsik transistor unijunction η sebagai faktor (selain RT dan CT) dalam frekuensi operasi osilator:

Biasanya, transistor unijunction memiliki rasio stand-off antara 0,4 hingga 0,6. Dengan menggunakan nilai η = 0,5, kita mendapatkan:

Kapasitor CT diisi melalui resistor RT menuju tegangan suplai VBB. Selama tegangan kapasitor VE berada di bawah tegangan stand-off (VP) yang ditetapkan oleh tegangan pada B₁–B₂ dan rasio stand-off transistor η:

lead emitor unijunction tampak sebagai rangkaian terbuka. Ketika tegangan emitor pada kapasitor CT melebihi nilai ini (VP), rangkaian unijunction aktif dan mengosongkan kapasitor, setelah itu siklus pengisian baru dimulai. Ketika unijunction aktif, tegangan naik pada R₁ dan tegangan turun pada R₂ seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.38. Sinyal pada emitor adalah bentuk gelombang tegangan gigi gergaji, yang pada basis 1 merupakan pulsa positif dan pada basis 2 merupakan pulsa negatif.

5. Example [Kembali]

6. Problem [Kembali]

7. Pilihan Ganda [Kembali]

1. Sebuah rangkaian osilator unijunction memiliki komponen pengatur waktu dengan nilai $R_{}$$T_{}$$=$$10$$$$k$$\mathrm{\Omega }$$R_T=10k\Omega$ dan C$T_{}$$=$$\mathrm{0,1}$$$$\mu$$F$$C_T=0,1\mu F$, serta rasio stand-off intrinsik η$=$$\mathrm{0,5}$$\eta =0,5$. Berapakah frekuensi osilasi f$o_{}$​ yang dihasilkan?

A. $500\,Hz$ 

B. $1,0kHz$ 

C. $1{,}5\,kHz$ 

D. $2,0kHz$

$Jawaban\; :$C. 1,5 kHz 

2. Pada rangkaian osilator unijunction, tegangan stand-off $V_P$ bergantung pada beberapa faktor. Pernyataan manakah yang paling tepat menggambarkan kondisi kerja transistor unijunction?

A. Transistor unijunction akan aktif (firing) ketika tegangan emitor $V_E$ turun di bawah tegangan stand-off $V_P$

B. Transistor unijunction akan aktif (firing) ketika tegangan emitor $V_E$ melebihi tegangan stand-off  VPdan kapasitor CT​akan dikosongkan

C. Transistor unijunction bekerja seperti transistor biasa dengan tiga terminal basis yang saling independen

D. Kapasitor $C_T$ dikosongkan melalui resistor $R_T$ ketika tegangan emitor mencapai $$

Jawaban : B. Transistor unijunction akan aktif (firing) ketika tegangan emitor ${\mathrm{<br>}}_{}$$VE​ melebihi tegangan stand-off VP​, dan kapasitor CT​akan dikosongkan$

3. Jika rasio stand-off intrinsik $\eta$ sebuah transistor unijunction bernilai 0,6 tegangan antar basis 

$V_{B_1B_2} = 12\,V$, dan tegangan dioda $V_D = 0{,}7\,V$, berapakah tegangan stand-off $V_P$?

A. $6{,}5\,V$

B. $7,2V$ 

C. $7,9V$

D. $\mathrm{<span\; class="mord">8,6\; V</span>.}$

Jawaban: C. 7,9 V

8. Percobaan [Kembali]

Fig. 14.39 a

Fig. 14.39 b

Fig. 14.39 c

9. Link Download [Kembali]

Download Proteus Fig. 14.39 a [disini]

Download Proteus Fig. 14.39 b [disini]

Download Proteus Fig. 14.39 c [disini]