VCO (Voltage Controlled Oscillator)[1]

VCO adalah suatu osilator elektronik dimana frekuensi keluarannya diatur oleh suatu tegangan input DC yang diberikan. Gambar berikut menunjukkan rangkaian dasar dari VCO.

Jika output VCO dan suatu osilator kristal diinputkan pada phase detector, dimana frekuensi dan phase kedua input sama, maka detektor tidak menghasilkan output. Sebaliknya, jika ada perbedaan phase, maka perbedaan itu dikonversi menjadi suatu tegangan output DC. Semakin besar perbedaan phase/frekuensi, maka semakin besar tegangan output detektor.
Tegangan output detektor ini bisa diinputkan pada VCO sehingga frekuensi keluaran VCO akan bergerak menuju frekuensi osilator, dan akhirnya terkunci (lock) pada frekuensi osilator.

Gambar 1 Rangkaian dasar VCO

Frekuensi osilasi ditentukan oleh L1, D2 dan C2. Diode yang digunakan adalah diode varactor ( varicap). Kebanyakan diode PN junction bersifat sebagai varicap jika diberi bias mundur (reverse bias) di bawah tegangan breakdownnya.
Dengan bias mundur, diode akan bersifat sebagai kapasitor dimana daerah kosong (depletion region) menjadi dielektrik. Dengan mengubah tegangan reverse yang diberikan, akan mengubah lebar depletion region sehingga efek kapasitansinya juga berubah. Akibatnya, frekuensi resonansi rangkaian juga berubah.
VCO seperti ini adalah tidak stabil, sedikit perubahan pada input akan mengubah frekuensi keluarannya. Untuk itu diperlukan suatu mekanisme sedemikian rupa sehingga keluaran VCO menjadi stabil. Perhatikan gambar berikut :

RANGKAIAN RESONANSI PADA VCO

Tinggi rendahnya frekuensi dan batas frekuensi kerja VCO ini cendurang ditentukan oleh nilai L1 dan C1 (periksa circuit diagram pada gambar 2 di atas), disamping sudah barang tentu jenis varactor yang dipergunakan. Perhitungan untuk menentukan besarnya L1, C1 dan jenis varactor yang digunakan rasanya terlalu rumit. Akan tetapi dalam praktek kita dapat mengira secara kasar dengan memperhitungkan L1 dan C1 saja dan dengan metoda trial and error kita kembangkan hasil kirakira tersebut sehingga mendapatkan apa yang kita kehendaki. Untuk mengiraira besarnya induktansi L1 dengan C1 yang kapasitansinya kita sudah tentukan, dapat digunakan rumus sebagai berikut

f adalah ferkeunsi resonansi dinyatakan dalam MHz
L adalah induktansi coil L1 dinyatakan dalam mH.
C adalah kapasitansi C1 dinyatakan dalam pF.

Misalnya pada design VCO ditentukan frekuensi resonansi yang dikehendaki 12.700MHz, sedangkan nilai C1 dipilih 30 pF, maka menurut perhitungan dengan rumus di atas diperoleh nilai L sekitar 5 mH. Untuk membuat coil dengan nilai tersebut di atas harus diadakan percobaanpercobaan. Berdasarkan hasil percobaan penulis, apabila digunakan koker bekas IF radio seperti terlihat pada gambar 3 dengan lilitan dari kawat rambut bekas koker itu, maka untuk dapat memperoleh nilai sekitar 5 mH secara empiris diperlukan 8T.

Gambar 2 Bentuk Fisik Coil

Dengan memutar ferrite pada coil tersebut, nilai induktansinya akan berubah-ubah sehingga dapat diatur untuk mendapatkan nilai yang tepat. Perlu diingat bahwa tidak semua koker mempunyai sifat yang sama, sangat tergantung dari jenis ferrite yang digunakan. Percobaan di atas dilakukan dengan menggunakan koker IF merk TOKO RCL yang terdapat banyak di pasaran. Dengan jenis koker yang lain akan didapatkan hasil yang berbeda pula, untuk itu dipersilahkan rekanrekan mengadakn percobaan dengan koker yang dimiliki.

Referensi :

1. kambing.ui.ac.id/onnopurbo/orari-diklat/.../PLL-frekuensi-synthesiser.pdf
2. staff.unud.ac.id/~wiharta/wp-content/uploads/.../phase-locked-loop.pdf
3. mirror.unpad.ac.id/orari/library/library-sw-hw/.../FM12W-I.pdf
4. http://konversi.wordpress.com/2009/08/17/phase-locked-loop/