muhammadahmadkamal.files.wordpress.com · web viewperintang r1, r2 dan r3 adalah bertujuan untuk...

PENGAYUN GELOMBANG SINUS

unit 8:

Mengetahui dan memahami litar-litar pengayun dan menyatakan ciri-cirinya.

Melukis gambarajah blok pengayun

Melukis gambarajah litar-litar pengayun Hartley, Colpitts, Anjakan Fasa ( RC ) dan Hablur.

Menyatakan keperluan litar pengayunMelukis litar pengayun Amstrong dan menerangkan kendaliannya.Mengira frekuensi ayunan pengayun Amstrong.

Membuat perbandingan di antara jenis-jenis pengayun tersebut.


8.0 PENGENALAN

Sumber penjanaan isyarat yang asas bagi pelbagai aplikasi dalam litar elektronik ialah ' Pengayun '. Ia akan menukarkan isyarat AT kepada isyarat AU dan boleh menjanakan sebarang nilai frekuensi yang diperlukan oleh litar.Dalam unit sebelum ini anda telah didedahkan tentang litar penguat. Kebanyakkan penguat boleh ditukarkan kepada pengayun sekiranya beberapa syarat dipenuhi. Dalam unit ini pula, kita akan melihat beberapa jenis sambungan litar pengayun asas yang sering digunapakai dalam barangan pengguna. Sudahkah anda bersedia ? Jika sudah, mari kita teruskan pembelajaran kita berhubung dengan pengayun :

8.1 GAMBARAJAH BLOK PENGAYUN :

Pengayun adalah peranti yang boleh menukarkan voltan AT kepada voltan AU tanpa apa-apa sumber luar pada frekuensi yang tertentu . ( Rujuk rajah 8.1a di bawah )

Pengayun terbahagi kepada 2 kelas bergantung kepada bentuk gelombang yang dikeluarkan iaitu :

i. Pengayun harmonik - gelombang sinus.ii. Pengayun bukan harmonik - gelombang segi-empat,

gelombang segi tiga dll.

Keluaran auMasukan at PENGAYUN

Rajah 8.1 : Rajah blok asas pengayun


( Rujuk rajah 8.1b dan 8.1c di sebelah untuk penerangan lanjut )

Pada masa sekarang, litar digital banyak digunakan dalam barangan pengguna dan disebabkan litar ini memerlukan pemasaan, pengayun bukan harmonik menjadi peranti yang amat penting.

Dalam unit ini kita akan banyak membincangkan tentang pengayun yang menghasilkan isyarat sinus sahaja.

8.2 KEPERLUAN LITAR PENGAYUN :

Semua litar pengayun asas terdiri daripada 3 bahagian :i. Penguatii. Suapbalikiii. Litar Penjanaan Frekuensi( Rujuk rajah 8.2a di bawah )

Rajah 8.2 : Pengayun Harmonik

PENGAYUN HARMONIK

Rajah 8.3 : Pengayun Bukan Harmonik

PENGAYUN BUKAN HARMONIK

keluaranPENGUAT

SUAPBALIKLITAR

PENJANAAN FREKUENSI

Rajah 8.4 : Rajah blok asas Pengayun


8.2.1 Penguat

Konsep penguat dalam pengayun adalah sama dengan penguat yang diterangkan dalam unit 6 dan unit 7. Diharap anda masih lagi mengingati konsep ini. Litar penguat memerlukan sumber bekalan kuasa a.t untuk memincang transistor.

Sebelum ini diterangkan bahawa pengayun memerlukan bekalan kuasa a.t untuk menghasilkan keluaran. Sebenarnya bekalan kuasa a.t yang dimaksudkan ialah bekalan kuasa a.t yang diberikan kepada penguat.

8.2.2 Suapbalik

Suapbalik ialah keadaan dimana sebahagian daripada isyarat keluaran dibekalkan semula ke bahagian masukan.

Oleh sebab pengayun tidak mempunyai isyarat masukan, maka isyarat suapbalik merupakan isyarat masukan bagi penguat dalam litar pengayun.

Terdapat 2 prinsip suapbalik iaitu suapbalik negatif dan suapbalik positif. Pengayun menggunakan prinsip suapbalik positif. Rajah 8.5 di bawah menunjukkan rajah blok asas bagi sistem suapbalik yang biasa digunakan:

Vo

Vf

VeVi

keluaranPENGUAT AV

Rajah 8.5: Rajah blok asas Suapbalik

= faktor suapbalikVf = Vo atau AVe

Af = ………rumus untuk mendapatkan gandaan

penguat dengan suapbalik positif


Dalam konsep pengayun, Ia tidak memerlukan voltan masukan, jadi rumus pada bahagian masukan Vi =0. Ini bermaksud nilai pembawah pada rumus | 1 - A | harus menjadi sifar atau | A | = 1.Cuba kita perhatikan beberapa keadaan di bawah :

i. Jika | A | = 1 …….. nilai Vf = AVe akan menjadi Vf = ( 1 )Ve atau Vf = Ve. Ini bermaksud voltan suapbalik akan sama dengan voltan masukan ke penguat.Pada Keadaan inilah pengayun akan beroperasi dengan baik ataupun isyarat masukan akan sentiasa berayun.( rujuk rajah 8.6 di bawah )

ii. Jika | A | < 1………Contoh : Sekiranya nilai | A | = 0.5 ….

(kecil dari 1). Maka Vf = . Ini

bermaksud voltan suapbalik akan menjadi semakin kecil dari voltan masukan ke penguat. Pada keadaan ini voltan keluaran akan berkurang dan hilang dalam beberapa kitar kerana voltan suapbalik tidak cukup besar untuk mengekalkan voltan keluaran. ( Rujuk rajah 8.7 di bawah )

iii. Jika | A | > 1 …………….contoh : sekiranya | A | = 2 maka

t

Rajah 8.6: Keadaan | A | = 1

t

Rajah 8.7: Keadaan | A | < 1


Vf = 2Ve. Ini bermaksud voltan suapbalik akan menjadi semakin besar dari voltan masukan ke penguat. Pada keadaan ini voltan keluaran akan menjadi semakin besar sehingga sampai ke satu tahap dimana ia akan mencapai keadaan tepuan dan terpotong.( Rujuk rajah 8.8 di bawah )

secara praktik : Apabila bekalan kuasa dihidupkan isyarat hingar yang bernilai kecil akan wujud pada berbagai frekuensi. Isyarat ini dibesarkan dan memacu rangkaian suapbalik yang terdiri dari ' litar penjanaan frekuensi ' ( litar salun ). Tetapi hanya isyarat yang mempunyai frekuensi yang sama dengan frekuensi salun sahaja yang disuapbalik ke bahagian masukan.

Keadaan ini akan dijelaskan dalam input mengenai ' Litar Penjanaan Frekuensi ' di bawah. Mari kita lihat input selanjutnya

8.2.3 Litar Penjanaan Frekuensi .

Isyarat suapbalik dan penguat tidak boleh memastikan ayunan, Ia memerlukan bahagian kawalan / penjanaan frekuensi. Ia biasanya ditempatkan dalam bahagian suapbalik.Umumnya Litar Penjanaan frekuensi bagi pengayun dalam barangan pengguna terbahagi kepada dua iaitu :

i. Pengayun yang menjanakan frekuensi Audio : Pengayun Rangkaian RC ( Rintangan-Pemuat ). Ia adalah untuk

t

Rajah 8.8: Keadaan | A | > 1


menghasilkan isyarat berfrekuensi rendah dan sederhana.Contoh pengayun jenis RC ialah Pengayun Anjakan Fasa dan Pengayun Tetimbang Wein.

ii. Pengayun yang menjanakan frekuensi Radio : Pengayun Rangkaian LC ( Pengaruh-Pemuat ). Ia juga dikenali sebagai Litar Tangki. Ia adalah untuk menghasilkan isyarat berfrekuensi tinggi ( >1MHz ) dan biasanya ia menghasilkan frekuensi yang stabil.Contoh pengayun jenis LC ialah Pengayun Armstrong, Colpitts, Hartley dan Hablur.

8.2.31 Litar Tangki

Litar tangki ( rangkaian LC ) digunakan sebagai litar untuk menghasilkan ayunan. Mari kita perhatikan bagaimana kendalian litar tangki ini ( Rujuk rajah 8.2f - 8.2h di bawah ):

Dengan merujuk rajah 8.9 :Apabila suis S disambung ke terminal A.Kapasitor akan dicas oleh bateri. Kapasitor akan menyimpan cas elektrik diantara plet negatif dan positifnya.

Dengan merujuk rajah 8.10 :Apabila suis S disambung ke terminal B. Kapasitor akan membuang cas menerusi L. Arus yang mengalir melalui L akan menghasilkan medan magnet pada L. Apabila kapasitor telah selesai membuang cas, medan magnet pada L akan runtuh.

+

s

Rajah 8.10

Rajah 8.9

+

A B

S


Proses pertukaran tenaga dari kapasitor ke induktor akan berulang sehingga tenaga tersebut hilang menjadi haba. Bentuk gelombang yang terjana pada litar tangki dapat dilihat dalam rajah 8.13 di bawah : Gelombang ini disebut sebagai gelombang sinus lembab.

Runtuhan akan mengekalkan pengaliran pengaliran arus dalam arah yang sama dan kapasitor akan dicas semula tetapi kali ini dengan kutub yang berbeza.( Rujuk rajah 8.11 )

Kapasitor sekarang akan dicaskan semula dan bertindak sebagai punca kuasa untuk litar ini. Kapasitor akan membuang cas melalui L semula tetapi dalam arah yang berlawanan dengan yang pertama tadi.Medan magnet akan terbina semula pada L. Apabila kapasitor selesai membuang cas, medan magnet akan runtuh semula dan mengecas kapasitor semula. (Rujuk rajah 8.12)

t

Rajah 8.13: Gelombang Sinus Lembab

s

Rajah 8.11

+

s

Rajah 8.12

+


Sebelum ini ada disebut beberapa contoh pengayun dalam penjana frekuensi RC dan LC. Mari kita lihat secara lanjut mengenai pengayun-pengayun tersebut:

8.3 PENGAYUN AMSTRONG DAN KENDALIANNYA :

8.3.1 Sambungan Litar :

8.3.2 Kendalian Litar :

Perintang R1, R2 dan R3 adalah bertujuan untuk memberikan voltan pincang kepada transistor. Kapasitor C1 dan C2 digunakan untuk memintaskan isyarat ulang alik. Adakah anda masih ingat tentang sambungan Tatarajah Pemancar Sepunya dalam penguat. Tatarajah ini akan memberikan beza fasa 180o terhadap isyarat keluaran.

Oleh itu transformer Tr dipilih supaya menghasilkan anjakan fasa sebesar 180o untuk mendapatkan voltan suapbalik yang sefasa dengan masukan transistor. Biasanya nisbah belitan antara gegelung

Pengayun RC

- Pengayun Anjakan Fasa- Pengayun Tetimbang

Wein.

Pengayun LC

- Pengayun Amstrong- Pengayun Colpitts- Pengayun Hartley- Pengayun Hablur

Rajah 8.14 : Litar Pengayun Amstrong


L1 dengan gegelung L2 diatur supaya hasil darab antara gandaan, A, dengan faktor suapbalik, , ialah satu ( |A| = 1 ).

Contohnya, jika gandaan penguat ialah 10, nisbah belitan mestilah 1 : 10 .

A = 10 x 0.1 = 1

8.3.3 Frekuensi Ayunan :

Frekuensi ayunan ditentukan oleh litar L2.C2 yang diberikan oleh :

contoh pengiraan :

Dengan merujuk kepada litar di rajah 8.3a : Sekiranya nisbah belitan diantara transformer ialah 1:20 dan kapasitor yang digunakan pada litar salun ialah 50H. Dapatkan frekuensi salun bagi litar ini.

7.14Hz


8.4 PENGAYUN COLPITTS DAN KENDALIANNYA :


Pengayun Colpitts menggunakan 2 kapasitor dan 1 induktor pada litar penjanaan frekuensinya. Rujuk Rajah 8.15 di bawah :


Cuba anda perhatikan pada litar 8.4a di atas. Transistor dan Perintang R1, R2, R3 dan R4 adalah gabungan litar Penguat ( Penguat Pengeluar Sepunya Teknik Pincang Pembahagi Voltan ). Kapasitor C3 dan C4

digunakan untuk memintas isyarat ulang alik ke bumi.

Penguat akan memberikan beza fasa 180o terhadap isyarat keluaran. Litar LC dalam gelung suapbalik akan menghasilkan anjakan fasa sebesar 1800. Jadi voltan suapbalik akan menjadi sefasa dengan voltan masukan pada transistor.

Rajah 8.15 : Pengayun Colpitts



Frekuensi ayunan bagi litar tangki L1, C1 dan C2 adalah seperti di bawah :

Oleh kerana sambungan C1 dan C2 pada litar tangki adalah bersiri, maka :

Pengayunan akan berlaku apabila faktor suapbalik () diberikan :

Adakah anda masih ingat bahawa untuk mematikan pengayun berlaku, | A | harus sama dengan 1. Jadi Gandaan Voltan penguat mesti :

Untuk memastikan pengayunan bermula sendiri :

8.5 PENGAYUN HARTLEY DAN KENDALIANNYA :


8.5.1 Sambungan Litar :Litarnya adalah lebih menyerupai Pengayun Colpitts, tetapi ia menggunakan ' Tapped Inductance' . Rujuk rajah 8.16 :


Kendalian litarnya juga menyerupai kendalian litar Pengayun Colpitts.( Rujuk kendalian Litar Pengayun Colpitts )


Rumus untuk mendapatkan frekuensi salun bagi litar ialah :

Oleh sebab kapasitor dalam litar tangki di sambung secara siri, maka :

Pengayunan berlaku apabila faktor suapbalik () diberikan ;

Dan syarat bagi pengayunan berlaku adalah | A | = 1

Rajah 8.16 : Pengayun Hartley


Oleh itu untuk memastikan pengayunan bermula sendiri:

8.6 PENGAYUN HABLUR :

Pengayun yang paling stabil dan tepat sekali menggunakan hablur piezoelektrik dalam litar suapbalik. Apabila voltan ulang alik dikenakan pada hablur ini, getaran mekanik terjadi dan getaran ini mempunyai frekuensi salun semula jadi yang bergantung kepada ketebalan hablur. Untuk mendapatkan frekuensi yang tinggi hablur haruslah semakin nipis.

Sifat elektrik hablur dapat dinyatakan dengan litar salun dalam rajah 8.17. Induktan Lh mewakili kesetaraan elektrik bagi jisim hablur. Kapasitan, Ch

mewakili kekenyalan hablur, rintangan Rh mewakili geseran dalam struktur hablur. kapasitor Cm mewakili kapasitan bekas hablur dimuatkan.

Ia mempunyai dua frekuensi salun. Frekuensi yang pertama dihasilkan oleh litar siri Rh-Lh-Ch . Frekuensi kedua berlaku apabila komponen siri sama dengan reaktan, Cm.

Rajah 8.17 : Simbol Rajah 8.18 : Litar Setara Elektrik

z

f2f1

f

Salun Siri

Salun Selari




Salun Siri :

Salun Selari :

Rajah 8.19 : Pengayun Hablur


8.7 PENGAYUN ANJAKAN FASA ( RC ):

Pengayun Anjakan Fasa terdiri dari amplifier dan rangkaian suapbalik dengan tiga litar RC ( seperti ditunjukkan dalam rajah 8.7a) :



Isyarat keluaran dari amplifier berbeza fasa sebanyak 180o dengan isyarar masukan. Untuk menghasilkan isyarat suapbalik positif, isyarat keluaran perlu dianjakkan fasa sebanyak 1800 supaya sefasa dengan masukan. Rangkaian RC dapat menghasilkan anjakan fasa sebanya 180o dimana setiapa satu rangkaian RC akan menganjakan fasa sebanyak 900.


Rajah 8.20 : Pengayun Anjakan Fasa


8.8 RINGKASAN :

Menggunakan aruhan tersadap untuk litar salun

Dikelaskan kepada 2 jenis mengikut komponen pada litar Pemasaan

Pengayun Harmonik

Dikelaskan kepada 2 kategori

Menukarkan AT ke voltan AUIa mempunyai penguat, litar Pemasaan dan suapbalik positif.Syarat untuk memastikan ia berayun secara sendiri :

i. |A|=1 ii. Bezafasa = 0O

PENGAYUN

Pengayun Bukan Harmonik

Menghasilkan gelombang bukan sinus seperti Gerigi, Segiempat dll

Menghasilkan gelombang Sinus

Pengayun Jenis RC Pengayun Jenis LC

Litar Pemasanya menggunakan gabungan Perintang dan KapasitorBeroperasi dalam frekuensi rendah.

Litar Pemasanya menggunakan gabungan Pengaruh dan KepasitorBeroperasi pada frekuensi tinggi

Pengayun Anjakan FasaPengayun Tetimbang Wein

Pengayun HablurPengayun AmstrongPengayun ColpittsPengayun Hartley

Mempunyai 3 rangkaian perintang dan pemuat.

Pengayun Anjakan Fasa Pengayun Tetimbang

Mempunyai kestabilan frekuensi, herotan keluaran rendah dan kestabilan amplitiud.

Pengayun Hablur

Julat frekuensi lebar( bergantung kepada saiz hablur )Sering digunakan dalam litar pemancar dan penerima

Pengayun Amstrong

Menggunakan gabungan Transformer untuk menginjakkan fasa sebanyak 1800

Pengayun Colpitts

Pengayun Hartley

Mengunakan pemuat terpisah untuk litar salun


UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SETERUSNYA………….DAN ……….SEMAKLAH JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. SELAMAT MENCUBA !!!!!!

8a-1. Jelaskan pengertian Pengayun.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8a-2. Lengkapkan rajah blok Pengayun di bawah :

8a-3. Senaraikan 3 perkara yang diperlukan supaya suatu pengayun dapat beroperasi. i. __________________ ii. _________________ iii. ___________________

8a-4. Padan suaikan rajah-rajah berikut dengan keterangan yang berkaitan dengannya :

KELAS PENGAYUN

PENGAYUN JENIS LC

PENGAYUN JENIS RC

JENIS-JENIS PENGAYUN

PENGAYUN HABLUR

PENGAYUN ANJ. FASA

PENGAYUN COLPITTS

PENGAYUN HARTLEY

PENGAYUN AMSTRONG

LITAR PEMASA


Sila rujuk maklumbalas di bawah bagi mendapatkan jawapan pada aktiviti 8a. Sekiranya terdapat sebarang masalah, sila rujuk pensyarah anda …………….

8a-1 . Pengayun ialah peranti yang boleh menukarkan voltan AT kepada voltan AU tanpa apa-apa sumber luar pada frekuensi tertentu.

8a-2 . Rajah Blok Pengayun :

8a-3 . Tiga perkara yang diperlukan supaya pengayun beroperasi :i. Penguat ii. Suapbalik iii. Litar Penjanaan Frekuensi

8a-4 .

Kita sudah sampai ke penghujung unit 8 , Sila ke bahagian Penilaian Kendiri untuk

aktiviti pengukuhan seterusnya………….

PENGAYUNMasukan a.t Keluaran a.u

KELAS PENGAYUN

PENGAYUN JENIS LC

PENGAYUN JENIS RC

JENIS-JENIS PENGAYUN

PENGAYUN HABLUR

PENGAYUN ANJ. FASA

PENGAYUN COLPITTS

PENGAYUN HARTLEY

PENGAYUN AMSTRONG

LITAR PEMASA


Bagaimana tahap pencapaian anda bagi unit ini? Mari kita uji kefahaman anda. Jawab dengan sebaik mungkin. Sekiranya terdapat sebarang masalah, rujuk pada pensyarah anda untuk penjelasan lanjut.

8.1 . Berikan takrifan pengayun.

8.2 . Namakan dua kelas pengayun yang terdapat dalam barangan pengguna. Lakarkan gambarajah bentuk gelombang mereka.

8.3 . Nyatakan tiga perkara yang diperlukan bagi membuat pengayun sentiasa beroperasi dan nyatakan fungsinya.

8.4 . Litar penjanaan frekuensi bagi pengayun terbahagi kepada dua, iaitu pengayun yang menjanakan frekuensi audio dan pengayun yang menjanakan frekuensi radio. Terangkan tentang kedua-duanya dan berikan contoh-contoh pengayun bagi kedua-dua kategori ini.

8.5 Lukiskan litar pengayun amstrong dan terangkan kendaliannya.

8.6 Satu pengayun Amstrong yang mempunyai gandaan penguatnya sebanyak 75 telah berayun dengan sendirinya. Sekiranya kapasitor pada litar salunnya bernilai 50A dan nisbah belitan di bahagian primer adalah ‘1’. Dapatkan frekuensi salun bagi litar ini.

8.7 Lukiskan gambarajah litar pengayun Hartley, Colpitts, Anjakan Fasa dan Hablur.

8.8 Terangkan perbezaan antara pengayun Colpitts dan pengayun Hartley.

8.9 Lukiskan simbol kristal dan litar setara elektriknya.

Penilaian Kendiri

PENILAIAN KENDIRI


8.10 Dengan merujuk kepada rajah 8.10a di bawah :

i. Namakan jenis pengayun tersebut.ii. Kirakan frekuensi ayunan bagi litar tersebut.iii. Namakan komponen-komponen yang mempengaruhi

frekuensi ayunan.

8.11 Merujuk kepada rajah 8.11a di bawah :

i. Kirakan nilai frekuensi ayunan dan faktor suapbalik bagi litar di atas.

ii. Kirakan gandaan voltan, AV yang diperlukan oleh litar untuk memulakan ayunan.

Rs=40K

Vo

R1=10K

L2=4HL1=1H

C1=0.01A+

-

C2=0.01F

C1=0.001FL15F

C2

C1

C3R3R2

R1Choke RF

Vcc


8.1 Pengayun adalah peranti yang boleh menukarkan voltan AT kepada voltan AU tanpa apa-apa sumber luar pada frekuensi yang tertentu.

8.2 I. Pengayun harmonik - gelombang sinus. ii.Pengayun bukan harmonik - gelombang segi-empat, gelombang segi tiga

8.3 Semua litar pengayun asas terdiri daripada 3 bahagian :i. Penguatiii. Suapbalik iv. Litar Penjanaan Frekuensi

8.4 Pengayun yang menjanakan frekuensi Audio : Pengayun Rangkaian RC ( Rintangan-Pemuat ). Ia adalah untuk menghasilkan isyarat berfrekuensi rendah dan sederhana.Contoh pengayun jenis RC ialah Pengayun Anjakan Fasa dan Pengayun Tetimbang Wein.

Pengayun yang menjanakan frekuensi Radio : Pengayun Rangkaian LC ( Pengaruh-Pemuat ). Ia juga dikenali sebagai Litar Tangki. Ia adalah untuk menghasilkan isyarat berfrekuensi tinggi ( >1MHz ) dan biasanya ia menghasilkan frekuensi yang stabil.Contoh pengayun jenis LC ialah Pengayun Armstrong, Colpitts, Hartley dan Hablur.

Rajah 8.2a : Pengayun Harmonik

PENGAYUN HARMONIK

Rajah 8.2b : Pengayun Bukan Harmonik

PENGAYUN BUKAN HARMONIK

MAKLUMBALASPENILAIAN KENDIRI


8.5

Perintang R1, R2 dan R3 adalah bertujuan untuk memberikan voltan pincang kepada transistor. Kapasitor C1 dan C2 digunakan untuk memintaskan isyarat ulang alik. Adakah anda masih ingat tentang sambungan Tatarajah Pemancar Sepunya dalam penguat. Tatarajah ini akan memberikan beza fasa 180o terhadap isyarat keluaran.

Oleh itu transformer Tr dipilih supaya menghasilkan anjakan fasa sebesar 180o untuk mendapatkan voltan suapbalik yang sefasa dengan masukan transistor. Biasanya nisbah belitan antara gegelung L1 dengan gegelung L2 diatur supaya hasil darab antara gandaan, A, dengan faktor suapbalik, , ialah satu ( |A| = 1 ).

8.6 = 21Hz


8.7 Pengayun Colpitts : Pengayun Anjakan

Pengayun Hartley

8.8 Pengayun Colpitts menggunakan tapped capasitance dan Pengayun Hartley menggunakan tapped inductance.

8.9

Rajah 8.6a : Simbol Rajah 8.6b : Litar Setara Elektrik

Sila rujuk pensyarah anda untuk mendapatkan jawapan/ penjelasan yang

lebih lanjut………………..

muhammadahmadkamal.files.wordpress.com · web viewperintang r1, r2 dan r3 adalah bertujuan untuk...

Documents