Rangkaian modulator FM

RANGKAIAN MODULATOR FM

•         Prinsip Kerja Modulasi Frekuensi

Modulasi frekuensi (FM) adalah proses di mana frekuensi pembawa bervariasi dengan amplitudo dari sinyal modulasi.

Frekuensi sinyal FM dapat dinyatakan sebagai :

Dari Persamaan diatas. kita dapat menemukan bahwa frekuensi sinyal termodulasi terjadi karena adanya deviasi frekuensi dari frekuensi pusat pembawa ketika amplitudo berubah.

Sebelum membahas rangkaian Modulator FM, kita akan membahas tentang dioda varactor karena dioda ini mempunyai peranan yang cukup penting pada rangkaian.

•          Dioda Varactor:

Dioda Varactor, kadang-kadang disebut tala dioda, adalah dioda yang kapasitansi sebanding dengan jumlah tegangan bias balik yang melintasi p n. Ketika tegangan bias balik meningkat , dioda menjadi berkurang kapasitansinya karena lebar daerah deplesi menjadi lebih luas.

Sebaliknya, ketika tegangan bias balik menurun, lebar daerah deplesi menjadi sempit dan kapasitansi meningkat. Ketika tegangan AC diterapkan di dioda, kapasitansi akan menjadi bervariasi dengan perubahan amplitudo.

Hubungan antara dioda varactor dan kapasitor konvensional ditunjukkan pada Gambar diatas. Sifat , Dioda Varactor saat bias balik mirip sekali dengan kapasitor. Ketika p dan n semikonduktor digabungkan bersama-sama, daerah deplesi terbentuk karena difusi.  muatan positif dan negatif menempati n dan p disisi masing-masing. Ini seperti sebuah kapasitor. Dimana Nilai  kapasitansinya dapat dihitung dengan rumus:

C=εA/d 

Dimana

ε = 11,8 ε0 = dielectric εo konstanta = 8.85 × 10-12

A = lintas daerah kapasitor d = Jarak Antar plat

Dari rumus di atas, kita tahu bahwa kapasitansi Dioda varactor berbanding terbalik dengan lebar daerah deplesi (atau jarak antara pelat) jika daerah A adalah konstan. Oleh karena itu, tegangan bias balik akan menghasilkan daerah deplesi yang kecil dan kapasitansi yang besar.

  

Sebuah dioda varactor dapat dianggap sebagai kapasitor dan resistor yang dihubungkan secara seri seperti yang ditunjukkan pada Gambar diatas. CJ adalah pengatur kapasitansi antara p dan n. Rs adalah jumlah resistensi total, sekitar beberapa ohm, dan itu merupakan parameter penting yang menentukan kualitas Dioda Varactor.

·           Rangkaian Modulator Frekuensi Berdasarkan MC1648 VCO:

Dalam Rangkaian ini, kita akan menerapkan modulator frekuensi dengan chip MC1648 VCO yang ditunjukkan pada Gambar dibawah. Pada dasarnya, rangkaian ini adalah sebuah osilator dan rangkaian pengatur pada inputan yang dapat menentukan frekuensi osilasi nya. Dalam rangkaian ini, kapasitor C2 dan C3 adalah kapasitor bypass untuk menyaring kebisingan (noise). Ketika beroperasi pada frekuensi tinggi (misalnya 2,4 MHz), reaktansi kapasitif dari dua kapasitor ini sangat kecil dan dapat diabaikan.

Oleh karena itu, sebuah rangkaian pengatur sinyal, adalah rangkaian resonansi LC paralel. C dapat dianggap sebagai kapasitansi 1SV55 (Cd) dan kapasitansi masukan dari MC1648 (Cin) yang terhubung secara paralel. Nilai Cin adalah sekitar 6 pF. Jika kita mengabaikan kapasitansinya, frekuensi osilasi dapat dihitung dengan rumus

Seperti disebutkan di atas, Cd kapasitansi Dioda Varactor D1 bervariasi dengan jumlah tegangan bias balik. Menurut Persamaan diatas, kita tahu bahwa perubahan nilai Cd akan menyebabkan perubahan frekuensi osilasi. Dalam rangkaian tersebut, Tegangan DC bias yang  kecil akan menghasilkan nilai Cd besar dan output frekuensi rendah. Di sisi lain, peningkatan tegangan DC Bias akan menghasilkan nilai Cd kecil dan output frekuensi tinggi. Oleh karena itu, jika DC Bias adalah tetap dan sinyal audio diterapkan pada masukan ini, maka sinyal keluaran VCO akan menjadi sinyal frequencymodulated.