Cara Kerja Rangkaian Utama PLL
Lihat rangkaian utama PLL disamping, secara umum terdiri dari 4 buah blok unit utama, yaitu:1. VCO (Variable Controlled Oscillator)2. Programabled Divider (TC9122)3. Clock Reference Divider (TC5082)4. Phase Comparator (TC5081)
Secara umum cara kerja PLL adalah sebagai berikut:
Kita akan memulai siklus dari VCO. Misal VCO diharapkan beresonansi pada frekuensi 10MHz, maka keluaran VCO ini yang berada pada kisaran 10MHz akan dibagi dengan Programabled Divider TC9122 (misal dengan step 10KHz) sebesar 1000 (cara perhitungan 10MHz : 10KHz = 10.000.000), maka akan diperoleh keluaran berupa sinyal dengan frekuensi sebesar 10KHz.
Clock Reference Divider TC5082 berfungsi untuk membagi clock referensi dari frekuensi sebesar 10.240MHz menjadi 3 macam keluaran, yaitu 2.5KHz, 5KHz dan 10KHz. Keluaran ini identik dengan step up/down dari PLL kita.
Selanjutnya, sinyal keluaran dari TC9122 diatas sebesar dibandingkan dengan sinyal keluaran dari TC5082 yang stepnya harus matched dengan hasil pembagian diatas, yaitu step 10KHz. Kedua sinyal ini selanjutnya phasenya dibandingkan oleh sebuah Phase Detector TC5081. Bila kedua sinyal memiliki frekuensi yang sama persis, berarti mereka tidak memiliki perbedaan phase atau disebut dengan kondisi locked, maka TC5081 akan memberikan output berupa tegangan DC sebesar 0 volt. Sebaliknya, bila kedua sinyal memiliki frekuensi yang berbeda, maka mereka otomatis memiliki perbedaan phase, sehingga TC5081 akan memberikan output tegangan DC lebih besar dari 0 volt (maksimum 5 volt).
Tegangan DC ini kemudian diumpankan pada VCO melalui sebuah diode varactor, yaitu diode yang memiliki kapasitansi dalam berubah-ubah sesuai dengan besarnya tegangan mundur yang diumpankan dari TC5081 tersebut, yaitu memiliki range antara 0-5 volt DC. Dengan demikian, kita harus membuat VCO mampu bekerja pada band yang kita inginkan dengan masukan tegangan pada varactor antara 0-5 volt.
Demikian seterusnya, siklus ini berjalan secara berkesinambungan, sehingga frekuensi sinyal keluaran PLL terus dikoreksi oleh phase detector, sehingga akan diperoleh kestabilan. Ini yang kita inginkan …
Menentukan Up/Down Step PLL dan Programabled Divider
Karena kenaikan (up) dan penurunan (down) dari PLL adalah diskrit, maka kita perlu menentukan langkah/step up/down dari PLL yang akan kita buat. ,
Penentuan step ini sangat bergantung kepada beberapa batasan berikut:
Pembagi Maksimum TC9122, yaitu pembagi antara 1-3999
Frekuensi Kerja VCO, diusahakan tidak lebih dari 14MHz, namun saya coba sampai hampir 30MHz masih OK,
Pemilihan Pin Step pada TC5082, Step 2.5KHz pin 4, step 5KHz pin 6 dan step 10KHz pin 7, terhubung ke pin 8 dari TC5081TC5082 Pin 4 <–> TC5081 Pin 8, maka Step 2.5 KHzTC5082 Pin 6 <–> TC5081 Pin 8, maka Step 5.0 KHzTC5082 Pin 7 <–> TC5081 Pin 8, maka Step 10 KHZ Untuk memperkecil step, misal 1KHz dapat anda tambahkan divider 10 kali, sehingga output clock referensi adalah 1 KHz dengan menggunakan IC, misal TC4017. Namun, hal ini tidak kita bahas disini.
Membuat VCO . Catatan, tiap jenis diode varactor memiliki defleksi capacitancy yang berbeda-beda, untuk itu penggantian tipe varactor akan memberikan range kerja VCO yang berbeda. Anda dapat bereksperimen dengan memparalel 2 atau lebih diode varactor, paralel dan serial beberapa diode varactor untuk mendapatkan range frekuensi yang dikehendaki.Beberapa hal yang sangat perlu diperhatikan untuk memperoleh VCO yang cukup stabil, yaitu mengusahakan pemilihan jenis capacitor pada tank circuit dengan menggunakan capacitor kertas (biasanya disebut feeder) atau jenis NPO, yaitu capacitor yang nilai kapasitansinya tidak drifted terhadap perubahan suhu disekitarnya. Selain itu, penggunaan FET (Field Effect Transistor) diharapkanlebih stabil dibandingkan dengan menggunakan BJT (Bipolar Junction Transistor).Lain waktu akan saya ulas mengenai trik dalam pembuatan VCO yang stabil, namun bila anda tidak sabar untuk mengetahuinya, silakan untuk mencari melalui om google dengan beberapa kombinasi keyword sbb (Istilah VCO adalah identik dengan VFO, Variable Frequency Oscillator) :
Membuat Programabled Divider (TC9122)
Angka pembagi pada IC TC9122 ini adalah dikodekan dengan BCD (Binary Coded Desimal), atau artinya bilangan desimal yang dikodekan menjadi 4 digit bilangan binary, Angka Satuan diwakili oleh pin 3 s/d 6, Angka Puluhan diwakili oleh pin 7 s/d 10, Angka Ratusan diwakili oleh pin 11 s/d 14, Angka Ribuan diwakili oleh pin 15 s/d 16, Contoh, untuk mendapatkan angka pembagi 1250, maka setting yang dilakukan adalah:Ribuan = 1 [Pin16=0, Pin15=1]Ratusan = 2 [Pin14=0, Pin13=0, Pin12=1, Pin11=0]Puluhan = 5 [Pin10=0, Pin9=1, Pin8=0, Pin7=1]Satuan = 8 [Pin6=1, Pin5=0, Pin4=0, Pin3=0]
Susun rangkaian yang komponen utamanya adalah IC TC9122 ini, untuk sementara sambungkan pin 3 s/d pin 16 dengan DIP Switch, dimana nantinya DIP Switch ini akan digantikan dengan rangkaian logik controller (akan dijelaskan pada bahasan lain). Jangan lupa catuan maksimum untuk rangkaian PLL ini adalah 5 volt.
Pengetesan rangkaian dilakukan dengan hubungkan pin 2 TC9122 via coupling capacitor ke output VCO, ambil contoh output VCO adalah sebesar 10MHz, kemudian pencacah/divider kita set 1000, dengan frekuensi counter pada pin 17 harus mendapatkan pembacaan sebesar 10MHz : 1000 = 10KHz. Lakukan percobaan untuk nilai pembagi yang lain. Namun ingat, karena PLL belum terintegrasi semuannya, maka pembacaan ini kemungkinan belum stabil.
Membuat Clock Reference Divider (TC5082)
Fungsi TC5082 disini yaitu untuk mencacah/membagi clock referensi yang dibangkitkan oleh kristal 10.240MHz menjadi 2.5KHz (pin 4), 5KHz (pin 6) atau 10KHz (pin 7). Anda bisa melakukan adjustment terhadap clock referensi ini dengan memutar trimpot capacitor di kaki kristal, atau ada juga yang menggunakan diode varactor untuk keperluan ini, silakan menyesuaikan sesuai kondisinya.
Dengan semua komponen terpasang, lakukan pengukuran frekuensi pada beberapa pin berikut:- Pin 4 = 2.5KHz- Pin 6 = 5 KHz- Pin 7 = 10 KHz .
Tips
1. Usahakan membuat VCO sestabil mungkin melalui pemilihan bahan kapasitor dan transistor, merangkainya dengan hubungan sependek mungkin, membungkus VCO dalam box metal tertutup untuk menghindari interferensi serta perubahan suhu yang ekstrim dari luar, tegangan DC stabil/regulated, Bila kondisi ini tercapai, maka keluaran PLL kita akan memiliki noise yang cukup kecil, efeknya bisa anda rasakan langsung pada saat receive maupun transmit, sinyal anda akan linear dan bersih.
2. Perlu anda ketahui, proses pada seluruh bagian PLL akan memberikan kontribusi noise terhadap keluaran PLL. Jadi bila dibandingkan dengan keluaran VCO tanpa PLL, maka VCO memiliki keluaran yang lebih “bebas noise”, efeknya bila digunakan pada RX atau TX akan memiliki kualitas suara yang lebih bulat dan jernih. Sayang saya tidak memiliki spectrum analyzer, sehingga tidak dapat menampilkan untuk anda. Namun, tujuan kita disini adalah, sinyal dengan kestabilan frekuensi, nah kalau masalah ini PLL lebih baik dibanding VCO biasa.
Lihat rangkaian utama PLL disamping, secara umum terdiri dari 4 buah blok unit utama, yaitu:1. VCO (Variable Controlled Oscillator)2. Programabled Divider (TC9122)3. Clock Reference Divider (TC5082)4. Phase Comparator (TC5081)
Secara umum cara kerja PLL adalah sebagai berikut:
Kita akan memulai siklus dari VCO. Misal VCO diharapkan beresonansi pada frekuensi 10MHz, maka keluaran VCO ini yang berada pada kisaran 10MHz akan dibagi dengan Programabled Divider TC9122 (misal dengan step 10KHz) sebesar 1000 (cara perhitungan 10MHz : 10KHz = 10.000.000), maka akan diperoleh keluaran berupa sinyal dengan frekuensi sebesar 10KHz.
Clock Reference Divider TC5082 berfungsi untuk membagi clock referensi dari frekuensi sebesar 10.240MHz menjadi 3 macam keluaran, yaitu 2.5KHz, 5KHz dan 10KHz. Keluaran ini identik dengan step up/down dari PLL kita.
Selanjutnya, sinyal keluaran dari TC9122 diatas sebesar dibandingkan dengan sinyal keluaran dari TC5082 yang stepnya harus matched dengan hasil pembagian diatas, yaitu step 10KHz. Kedua sinyal ini selanjutnya phasenya dibandingkan oleh sebuah Phase Detector TC5081. Bila kedua sinyal memiliki frekuensi yang sama persis, berarti mereka tidak memiliki perbedaan phase atau disebut dengan kondisi locked, maka TC5081 akan memberikan output berupa tegangan DC sebesar 0 volt. Sebaliknya, bila kedua sinyal memiliki frekuensi yang berbeda, maka mereka otomatis memiliki perbedaan phase, sehingga TC5081 akan memberikan output tegangan DC lebih besar dari 0 volt (maksimum 5 volt).
Tegangan DC ini kemudian diumpankan pada VCO melalui sebuah diode varactor, yaitu diode yang memiliki kapasitansi dalam berubah-ubah sesuai dengan besarnya tegangan mundur yang diumpankan dari TC5081 tersebut, yaitu memiliki range antara 0-5 volt DC. Dengan demikian, kita harus membuat VCO mampu bekerja pada band yang kita inginkan dengan masukan tegangan pada varactor antara 0-5 volt.
Demikian seterusnya, siklus ini berjalan secara berkesinambungan, sehingga frekuensi sinyal keluaran PLL terus dikoreksi oleh phase detector, sehingga akan diperoleh kestabilan. Ini yang kita inginkan …
Menentukan Up/Down Step PLL dan Programabled Divider
Karena kenaikan (up) dan penurunan (down) dari PLL adalah diskrit, maka kita perlu menentukan langkah/step up/down dari PLL yang akan kita buat. ,
Penentuan step ini sangat bergantung kepada beberapa batasan berikut:
Pembagi Maksimum TC9122, yaitu pembagi antara 1-3999
Frekuensi Kerja VCO, diusahakan tidak lebih dari 14MHz, namun saya coba sampai hampir 30MHz masih OK,
Pemilihan Pin Step pada TC5082, Step 2.5KHz pin 4, step 5KHz pin 6 dan step 10KHz pin 7, terhubung ke pin 8 dari TC5081TC5082 Pin 4 <–> TC5081 Pin 8, maka Step 2.5 KHzTC5082 Pin 6 <–> TC5081 Pin 8, maka Step 5.0 KHzTC5082 Pin 7 <–> TC5081 Pin 8, maka Step 10 KHZ Untuk memperkecil step, misal 1KHz dapat anda tambahkan divider 10 kali, sehingga output clock referensi adalah 1 KHz dengan menggunakan IC, misal TC4017. Namun, hal ini tidak kita bahas disini.
Membuat VCO . Catatan, tiap jenis diode varactor memiliki defleksi capacitancy yang berbeda-beda, untuk itu penggantian tipe varactor akan memberikan range kerja VCO yang berbeda. Anda dapat bereksperimen dengan memparalel 2 atau lebih diode varactor, paralel dan serial beberapa diode varactor untuk mendapatkan range frekuensi yang dikehendaki.Beberapa hal yang sangat perlu diperhatikan untuk memperoleh VCO yang cukup stabil, yaitu mengusahakan pemilihan jenis capacitor pada tank circuit dengan menggunakan capacitor kertas (biasanya disebut feeder) atau jenis NPO, yaitu capacitor yang nilai kapasitansinya tidak drifted terhadap perubahan suhu disekitarnya. Selain itu, penggunaan FET (Field Effect Transistor) diharapkanlebih stabil dibandingkan dengan menggunakan BJT (Bipolar Junction Transistor).Lain waktu akan saya ulas mengenai trik dalam pembuatan VCO yang stabil, namun bila anda tidak sabar untuk mengetahuinya, silakan untuk mencari melalui om google dengan beberapa kombinasi keyword sbb (Istilah VCO adalah identik dengan VFO, Variable Frequency Oscillator) :
Membuat Programabled Divider (TC9122)
Angka pembagi pada IC TC9122 ini adalah dikodekan dengan BCD (Binary Coded Desimal), atau artinya bilangan desimal yang dikodekan menjadi 4 digit bilangan binary, Angka Satuan diwakili oleh pin 3 s/d 6, Angka Puluhan diwakili oleh pin 7 s/d 10, Angka Ratusan diwakili oleh pin 11 s/d 14, Angka Ribuan diwakili oleh pin 15 s/d 16, Contoh, untuk mendapatkan angka pembagi 1250, maka setting yang dilakukan adalah:Ribuan = 1 [Pin16=0, Pin15=1]Ratusan = 2 [Pin14=0, Pin13=0, Pin12=1, Pin11=0]Puluhan = 5 [Pin10=0, Pin9=1, Pin8=0, Pin7=1]Satuan = 8 [Pin6=1, Pin5=0, Pin4=0, Pin3=0]
Susun rangkaian yang komponen utamanya adalah IC TC9122 ini, untuk sementara sambungkan pin 3 s/d pin 16 dengan DIP Switch, dimana nantinya DIP Switch ini akan digantikan dengan rangkaian logik controller (akan dijelaskan pada bahasan lain). Jangan lupa catuan maksimum untuk rangkaian PLL ini adalah 5 volt.
Pengetesan rangkaian dilakukan dengan hubungkan pin 2 TC9122 via coupling capacitor ke output VCO, ambil contoh output VCO adalah sebesar 10MHz, kemudian pencacah/divider kita set 1000, dengan frekuensi counter pada pin 17 harus mendapatkan pembacaan sebesar 10MHz : 1000 = 10KHz. Lakukan percobaan untuk nilai pembagi yang lain. Namun ingat, karena PLL belum terintegrasi semuannya, maka pembacaan ini kemungkinan belum stabil.
Membuat Clock Reference Divider (TC5082)
Fungsi TC5082 disini yaitu untuk mencacah/membagi clock referensi yang dibangkitkan oleh kristal 10.240MHz menjadi 2.5KHz (pin 4), 5KHz (pin 6) atau 10KHz (pin 7). Anda bisa melakukan adjustment terhadap clock referensi ini dengan memutar trimpot capacitor di kaki kristal, atau ada juga yang menggunakan diode varactor untuk keperluan ini, silakan menyesuaikan sesuai kondisinya.
Dengan semua komponen terpasang, lakukan pengukuran frekuensi pada beberapa pin berikut:- Pin 4 = 2.5KHz- Pin 6 = 5 KHz- Pin 7 = 10 KHz .
Tips
1. Usahakan membuat VCO sestabil mungkin melalui pemilihan bahan kapasitor dan transistor, merangkainya dengan hubungan sependek mungkin, membungkus VCO dalam box metal tertutup untuk menghindari interferensi serta perubahan suhu yang ekstrim dari luar, tegangan DC stabil/regulated, Bila kondisi ini tercapai, maka keluaran PLL kita akan memiliki noise yang cukup kecil, efeknya bisa anda rasakan langsung pada saat receive maupun transmit, sinyal anda akan linear dan bersih.
2. Perlu anda ketahui, proses pada seluruh bagian PLL akan memberikan kontribusi noise terhadap keluaran PLL. Jadi bila dibandingkan dengan keluaran VCO tanpa PLL, maka VCO memiliki keluaran yang lebih “bebas noise”, efeknya bila digunakan pada RX atau TX akan memiliki kualitas suara yang lebih bulat dan jernih. Sayang saya tidak memiliki spectrum analyzer, sehingga tidak dapat menampilkan untuk anda. Namun, tujuan kita disini adalah, sinyal dengan kestabilan frekuensi, nah kalau masalah ini PLL lebih baik dibanding VCO biasa.
