PLL dengan step 1 Khz di 11 s/d 12 Mhz (buat Belajar PLL)

[juhar]

Ini ada layout ama pcb yang udah ane coba waktu nostalgia bikin PLL kemaren (pertama kali bikin PLL tahun 2003-an lalu, setelah baca teorinya sejak tahun 1991.. ih malu bego banget yah, blajar PLL sampe 12 tahun  ).

PLL ini sederhana, intinya adalah memberikan frekuensi yang stabil (locked) antara 11.0Mhz sampai dengan 12.0Mhz (tepatnya 11.999Mhz). Awalnya sih buat osilator homebrew 80m band ane yang pake kristal filter 8Mhz.

detilnya menyusul yah, soalnya fotonya blum kebawa tadi.

Langsung aja ke how-to-nya alias cara memasak.. eh merakit PLL ini.
Kalo rekan2 paham akan cara kerja PLL sederhana ini, maka insya Alloh akan bisa merakit PLL untuk di frekuensi manapun

Nah, mari kita mulai :

1.  PLL pada dasarnya melakukan suatu perbandingan fasa dari 2 frekuensi. Untuk itulah 
     diperlukan bagian pembanding (Cd4046, TC5081 dan sejenisnya). Bagian ini kita sebut
    Phase Comparator atau singkatnya PC.

2.  PC memerlukan input yaitu frekuensi yang akan dibandingkan, dan menghasilkan output
     berupa tegangan koreksi (perbedaan fasa) dan indikator LOCK

3. Input PC ada dua jenis, yaitu satu frekuensi yang tetap sebagai Referensi (fR), dan
    satu frekuensi dari osilator yang ingin kita kendalikan (fV).

4. Osilator yang akan dikendalikan oleh PLL ini biasa disebut VCO (Voltage Controlled
    Oscillator). Bagaimana membuat VCO ? Gampang, bikin aja VFO dan gantilah varco
    dengan diode Varactor atau transistor yang dipaksa jadi Varactor
   

5. VCO dikendalikan dengan menggunakan dioda kapasitif yang disebut Diode Varactor,
    atau transistor yang 'ditodong' untuk jadi Varactor hehehe..
          jadi inget sapa yaa...       

6. Frekuensi Referensi harus stabil, dan dalam contoh ini akan menjadi langkah / step /
    resolusi dari PLL ini. Biasanya fR ini dihasilkan dari sebuah osilator kristal yang stabil.

7. PLL akan bekerja / Locked bila fV = fR (sebenarnya adalah fasa fV = fasa fR).
    Karena kalo fasa dari dua frekuensi adalah sama, bisa dipastikan frekuensi
    keduanya adalah sama. Namun apabila dua frekuensi bernilai sama, belum tentu fasa-nya
    sama.

8. Oh iya kelupaan, Phase / fasa adalah posisi gelombang yang dinyatakan dalam rentang
    waktu. Contoh paling gampang adalah listrik 3 phase / 3 fasa, artinya gelombangnya
    berangkat pada waktu yang berbeda, dan tidak mungkin bertabrakan (mohon koreksinya, 
    soale bingung juga mo membahasakan yang sederhana hehehe )

Nah sampe sini dulu deh. ntar lanjut lagi...

[chuvlink_46sbg]

Wah seru nih,maenan bapak saya hehe.....Perlu dicoba,antenenya multi fungsi,bisa buat jemur pakaian ya pak hehe...Ditunggu klanjutannya om.

[ndroe]

weh....saya anggap itu suatu pujian mas juhar...wakakakak...sing peting bisa dipake dan mak nyus tho?.....

[juhar]

 

Iya mas Ndroe, yang penting kan fungsinya.

Oke deh, lanjut lagi yah,...

9. Setelah mengenal istilah2 dasar tadi, dan juga mungkin sudah dibahas lebih lengkap oleh
     mas thpurwanto di trit sebelah, sekarang kita bahas perakitannya. Oh ya, sistem PLL ini
     identik dengan yang dipakai oleh IC-2N, radio legendaris yang multi fungsi
     

10. Waktu akan merakit PLL, kita menetapkan hal-hal sebagai berikut :

    a. Frekuensi kerja yang diinginkan (mis : 11 s/d 12 Mhz)
    b. Langkah pergeseran / step yang diinginkan  (mis : 1 KHz)
    c. IC pembagi yang akan digunakan (mis: TC9122)

11. Sebagaimana kita ketahui, kita perlu membuatkan sumber frekuensi referensi yang stabil.   
      Frekuensi referensi ini adalah langkah yang kita inginkan. Lha kalo langkahnya 1 Khz,
      bagaimana caranya ? Kan nggak ada kristal 1 Khz di pasaran ?

      Disini kita bisa mempergunakan IC yang memiliki fungsi osilator dan divider. Contoh :
      TC5082. Dengan mempergunakan kristal 10.240Mhz, kita bisa menghasilkan beberapa
      frekuensi yang lebih kecil, salah satunya adalah 10Khz.

      10Khz kan masih terlalu besar ? Ya dibagi lagi, pakai IC CD4017, bisa juga pakai 74LS390,
       tapi pakai CMOS aja ya, soalnya harganya murah
       

       Akhirnya konfigurasi 10.240Mhz - TC5082 - CD4017 menghasilkan frekuensi 1 Khz yang
      kita butuhkan sebagai referensi (fR)

       Aku juga sudah coba pakai 1 IC aja, yaitu CD4060, dengan kristal 4.096 (banyak di toko)
       juga bisa menghasilkan 1 Khz. Ntar klo model PLL yang satunya dah jadi, insya Alloh akan
       diposting juga, kebetulan mo pake CD4060-CD4046-CD4059. Mohon doanya yah biar
       berhasil hehehe.

12. Lha kalo frekuensi referensi kita bukan 1 Khz ? misalnya 10Khz, atau 100Khz atau yang
      lainnya ? Gampang saja, cari kristal dan pembagi. Intinya diatur supaya kita bisa dapet
      frekuensi yang kita inginkan.

13. Setelah bagian pembangkit fR (referensi) ini selesai, kita lanjutkan dengan merakit
      VCO. VCO ini sebenarnya adalah osilator biasa, yang bekerja pada frekuensi yang kita
      inginkan. Dalam contoh ini, kita sudah merakit VCO dengan memakai IC TA7310, karena
      ada fungsi lain yang kita butuhkan, yaitu mixer (pencampur).

14. Ingat prinsip PLL, bahwa PLL akan lock jika fV = fR, lha kalo fV di 11000Khz,
      sedangkan fR di 1 Khz, bagaimana caranya ?
     

      Tujuan kita kali ini adalah supaya fV menjadi lebih kecil dan bisa dibandingkan dengan fR.

      a. Cara pertama adalah dengan mempergunakan IC pembagi / divider. Ini yang paling
          mudah dan sederhana.
      b. Cara kedua adalah dengan mencampur fV tadi dengan suatu frekuensi lain, supaya
          mendapatkan frekuensi yang lebih kecil. Relatif lebih sulit dan riskan karena akan ada
          frekuensi2 lain yang muncul.

      Pertanyaan lain yang muncul adalah, bagaimana caranya menggeser frekuensi ?

Rehat dulu ah...

[juhar]

 

15. Nah kalo VFO kita bisa geser frekuensi dengan cara muter varco, atau dengan muter
      potensio yang men-supply tegangan ke diode varactor, bagaimana dengan PLL ?

      Sebenarnya sama saja, karena PLL ini mengemudikan / mengubah frekuensi kerja dengan
      melakukan variasi tegangan yang dihasilkan oleh PC, maka sekarang kita pelajari kerjaan
      Phase Comparator ini.

      PC akan membandingkan fV dengan fR. Lock akan diperoleh jika fV = fR.
      fV yang besar  bisa kita bandingkan setelah diperkecil dengan divider. Akhirnya bisa kita
      simpulkan,  bahwa IC divider yang memberikan input frekuensi ke PC dapat
      menentukan   frekuensi  kerja yang kita inginkan.

      Caranya bagaimana ? Gampang saja, yaitu dengan mengatur  nilai pembagi yang 
      kita  masukkan.

16. Asumsi kita ingin bekerja di frekuensi 11000Khz atau 11Mhz pas. Nah PLL pasti akan lock
     apabila fV menjadi 1Khz. 11000Khz harus dibagi dengan 11000 supaya memperoleh 1Khz.

     Disini kita harus lihat karakter IC pembagi yang kita pakai. Contoh : TC9122 hanya mampu
     diberi angka pembagi 3999, belum lagi inputnya maksimum kira2 10Mhz.

     Muncul kendala :

          Input                         : 11000Khz     Kemampuan: 10000Khz
          Kebutuhan Pembagi  : 11000          Kemampuan : 3999

     Bagaimana solusinya ?

     Pasti rekan2 sudah kepikir, " ya frekuensinya dikecilin  lagi dong !? "
   
     BENAR !! Nilai 100 buat semuanya

     

     Berarti sekarang kita harus memperkecil. Nah di sini kita akan berkenalan dengan apa
      yang disebut mixer, tapi bukan mixer yang buat bikin roti lho...

     Mixer, fungsinya adalah mencampur 2 frekuensi. Katakanlah f1 dan f2. Hasilnya apa ?
     Hasilnya adalah : f1, f2, [f1-f2] atau f1+f2 dan harmonisa2nya hehehe...
   
     Idealnya, output dari mixer ini harus kita beri bandpass / rensonator supaya hanya
     frekuensi kerja yang kita inginkan saja yang muncul. Namun adakalanya, cukup dengan
     C (kapasitor) sudah bisa bekerja dengan baik.

     Penyelesaian kendala tadi adalah :

      frekuensi kerja : 11000Khz    aku mixer dengan 10000Khz (10Mhz)
      hasil yang aku ambil adalah selisihnya, yaitu 1000Khz (1 Mhz)

      apabila frekuensi kerja yang diinginkan 11999Khz, maka selisihnya adalah 1999Khz

      Perhatikan !  Nilai fV yang baru ini lebih kecil, tapi tetap mewakili frekuensi kerja yang
      sesungguhnya. fV ini mampu diterima oleh TC9122 (dibawah 2Mhz)

      Dan kalo akan kita bandingkan dengan 1Khz, angka pembagi yang kita
      perlukan adalah 1000 s/d 1999.

      Pas kan !!
 
      Sebenarnya selain pakai mixer, bisa juga pakai IC divider, namun kalo pakai IC divider
      hasilnya jadi begini :

      Misal pake divider 10

      11000 -> 1100
      11001 -> 1100,1 
      11999 -> 1199,9

       Bagaimana caranya ya mengatasi yang dibelakang koma itu
       Para master PLL, tolong doooongg.....

      Klo dimixer dgn 10000Khz

      11000 -> 1000
      11001 -> 1001 
      11999 -> 1999

      Angkanya bulet kan
     

[bondanpepi]

ok rada ngeh skrg ms juhar, saya pernah berangan2 dgn  ta 7310, sbg mixer nah klo di fm kita buat sama kyak di ssb bisa tdk ,seumpama frek krj  100 mhz= 10,7-/+ vco....? apakah bisa....mas juhar..?

[juhar]

ok rada ngeh skrg ms juhar, saya pernah berangan2 dgn  ta 7310, sbg mixer nah klo di fm kita buat sama kyak di ssb bisa tdk ,seumpama frek krj  100 mhz= 10,7-/+ vco....? apakah bisa....mas juhar..?

Insya Alloh bisa mas bondan, asal TA7310 bisa dikasih input sampe 100Mhz, kalo enggak ya ntar kita pake cara lain. Ntar kita coba ya bikin PLL yang buat ngebrik FM, kebetulan aku juga pengen hehehe

[bondanpepi]

yg bingung begini ms hasilnya nanti jadi lsb atau usb tdk ,kyak di ssb gitu sedang fm kan mode nya wfm,... ini yg menjadi saya bingung,....?

[juhar]

yg bingung begini ms hasilnya nanti jadi lsb atau usb tdk ,kyak di ssb gitu sedang fm kan mode nya wfm,... ini yg menjadi saya bingung,....?

Kalo di SSB, sebenarnya bisa jadi USB ato LSB itu karena ada filternya. Klo FM kan nggak perlu, karena emang beda, seperti apel dengan jeruk.

Disini titik beratnya adalah menghasilkan frekuensi yang stabil, dan mudah digeser-geser kayak vfo.

Jadi jangan mikir yang lainnya dulu, ntar klo tambah bingung bisa tersesat hehehe


Aplikasinya (PLL) ntar bisa dipake di mana saja, SSB, FM, AM, CW, termasuk di mode yang aneh2 seperti konsep orthogonal di handphone 4G ntar (yg nemukan / punya patennya orang Indonesia loh )
 

[bondanpepi]

ok sip lanjut mas, makasih ilmune,tinggal ngembangin aja.....!

[ndroe]

nyimak mode on....

[yd7lby]

Wah seru nih,maenan bapak saya hehe.....Perlu dicoba,antenenya multi fungsi,bisa buat jemur pakaian ya pak hehe...Ditunggu klanjutannya om.

wakakak...betul....betul....antennanya panjang2 bisa buat jemuran

[ndroe]

kata guru saya dulu biar ndak panjang digulung di pipa sepitank...wakakaka....antenannya jadi bau dunk....

[juhar]

Nah sampe mana tadi ya... ?

Pembangkit referensi dah jadi, VCO dah jadi, Mixer udah, berarti tinggal masang IC pembagi (TC9122), selesai deh, bisa ditest PLLnya.

Kesimpulannya :

 1. Rakit VCO dulu, trus ditest, dengan cara memberi tegangan antara 0 s/d 5V pada diode
     varactor yang ada di VCO (jangan lupa lewat R100K). Pastikan VCO sudah bekerja di
     range frekuensi kerja yang kita inginkan ( 10500Khz s/d 13000Khz di prototipku )
     
    Mengapa demikian ? karena PC akan melakukan scanning dengan memvariasi tegangan
    koreksi kira2 antara 0 s/d Vcc (5V) untuk mendapatkan lock. Kalo VCO kita bisa sudah bisa
    menghasilkan frekuensi yang kita inginkan pada range 0 s/d 5V, ini sudah 50% jadi. Tinggal
    mengatur sisanya.

2. Rakitlah osilator untuk mixer penurun frekuensi kerja agar bisa masuk ke jangkauan IC
    pembagi. Periksa dengan counter hasil output mixer di kaki 9 TA7310. Pastikan ada output
    sekitar 1 s/d 2Mhz di sana. sampai sini sudah 70% berhasil. Oh ya, kaki 1 dan 2 TA7310
    adalah untuk osilator dan bisa kita ambil outputnya di kaki 3, sedangkan secara internal dia
    akan disambung dengan mixer yang akan mencampur dengan input dari kaki 4 dan hasil
    pencampuran dikeluarkan di kaki 6.

3. Rakitlah bagian pembangkit referensi dan pembanding fasa (TC5082-CD4017-TC5081).
    Periksa dan yakinkan sudah ada frekuensi referensi sebesar 1Khz di sana. Lampu UNLOCK
    akan menyala apabila kita belum memasang IC divider TC9122. Tapi akan padam
    seandainya input fV pada TC5081 kita sambungkan dengan fR yang 1 Khz.

4.  Terakhir adalah bagian pembagi (TC9122), silakan dirakit dan setelah selesai, bisa
     diujicoba. PLL harus lock (lampu LED tidak menyala) saat angka pembagi digeser dari 000
      s/d 999. Oh iya, karena angka pembagi yang dibutuhkan cuman 1000 s/d 1999, maka
      yang angka ribuan (1) aku sambung langsung ke tegangan 5V. Tinggal 3 digit berikutnya
      yang dipasangi BCD thumbnail switch.


Stop dulu sampai sini, sambil ngingat2 kali2 ada yang kelupaan.
Oh iya fotonya belum ya, sabar ditunggu... besok ane foto
 

[Machmud]

 
Tolong diulas juga cara pembuatan mixer tsb, mungkin secara terpisah Pak, he..he mau berguru cvara buat mixer
sbb sd sekarang saya belum pernah membuat mixer tsb.
He..he... dari dulu sd sekarang belum kesampaian membuat mixer ini. Kecuali mixer yang di bawah ini sering buat.
Nama sama tapi beda barangnya....!