MULTIVIBRATOR TEORI DAN APLIKASINYA Daftar Pembahasan Konsep Dasar

MULTIVIBRATOR, TEORI DAN APLIKASINYA --- Daftar Pembahasan --- Konsep Dasar Multivibrator Jenis-jenis Multivibrator Karakteristik Multivibrator Aplikasi Multivibrator

Konsep Dasar Multivibrator • Multivibrator adalah rangkaian elektronik terpadu yang digunakan untuk menerapkan variasi dari sistem dua keadaan (two state system) yang dapat menghasilkan suatu sinyal kontinu, yang dapat digunakan sebagai pewaktu (timer) dari rangkaian-rangkaian sekuensial.

Konsep Dasar Multivibrator • Multivibrator beroperasi sebagai osilator, yaitu sebagai sebuah rangkaian pembangkit sinyal, di mana sinyal yang dihasilkan pada keluaran akan berbentuk gelombang persegi (square wave). • Multivibrator dalam pengoperasiannya memiliki dua keadaan utama, yaitu keadaan stabil dan keadaan tak stabil.

Konsep Dasar Multivibrator • Keadaan stabil adalah keadaan di mana taraf amplitudo sinyal keluaran adalah tetap/stagnan pada suatu nilai tertentu. • Keadaan tak stabil adalah keadaan di mana taraf ampiltudo sinyal selalu berubah-ubah mengikuti denyut tegangan pada komponen aktif. • Keadaan tak stabil dipengaruhi oleh waktu laju pengisian/pengosongan kapasitor yang besarnya ditentukan dari kapasitas kapasitor.

Konsep Dasar Multivibrator • Rangkaian multivibrator terdiri dari komponen penguat aktif yang dikopel silang dengan komponen-komponen pasif (resistor dan kapasitor). • Fungsi resistor pada rangkaian multivibrator adalah sebagai sumber arus bagi pengisian muatan kapasitor, sedangkan kapasitor berfungsi sebagai kopel yang akan menentukan besar tegangan dari komponen penguat yang aktif.

Konsep Dasar Multivibrator • Rangkaian multivibrator dapat dibuat dengan transistor bipolar (bipolar junction transistor, BJT), FET dan penguat operasional (operational ampilfier, op-amp), yang mana bentuk rangkaian untuk setiap komponen aktif perlu disesuaikan dengan karakteristik dari setiap komponen aktif tersebut. • Karena cara kerja FET lebih rumit dari cara kerja BJT, rangkaian multivibrator pada umumnya dibuat dengan rangkaian BJT.

Jenis-jenis Multivibrator • Berdasarkan bentuk sinyal keluaran (output), multivibrator dapat dibagi ke dalam 3 jenis, yaitu: 1. Multivibrator astabil (astable multivibrator) 2. Multivibrator monostabil (monostable multivibrator) 3. Multivibrator bistabil (bistable multivibrator)

Multivibrator Astabil • Multivibrator astabil adalah multivibrator yang bersifat free-running, yaitu tidak memiliki keadaan stabil yang permanen pada suatu periode tertentu, oleh sebab itu tidak dibutuhkan suatu masukan (input). • Waktu aktif dari setiap komponen penguat bergantung pada waktu pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian.

Rangkaian Multivibrator Astabil (BJT) Catatan: C 1 = C 2 R 2 = R 3 VOUT

Cara Kerja • Keadaan 1 1. Q 1 menahan tegangan kaki R 1 dan C 1 yang terhubung pada kolektor di 0 V. 2. Kapasitor C 1 diisi melalui R 2 hingga tegangan basis Q 2 mencapai 0, 6 V. 3. R 3 menaikkan tegangan basis-emitor Q 1, tetapi dioda basis-emitor Q 1 menahan tegangan basis pada taraf 0, 7 V. 4. R 4 mengisi muatan C 2 hingga mencapai tegangan sumber (VCC), yang waktu pengisiannya lebih cepat dari waktu pengisian C 1. 5. Karena tegangan basis-emitor mencapai 0, 7 V, maka Q 2 aktif, dan menahan tegangan kaki R 4 dan C 2 yang terhubung pada kolektor Q 2 di 0 V. 6. Tegangan basis-emitor Q 1 akan menurun kurang dari 0 V, yang mengakibatkan Q 1 nonaktif. 7. R 1 dan R 2 akan mengisi muatan kapasitor hingga mencapai tegangan sumber (VCC), akan tetapi dioda basis-emitor Q 2 menahan tegangan basis-emitor pada taraf 0, 7 V. • Keadaan 2 Keadaan ini merupakan kebalikan dari keadaan 1, di mana pada keadaan awal Q 1 nonaktif, sedangkan Q 2 aktif. Siklus pengisian dan pengosongan akan berulang jika tegangan basis transistor mencapai 0, 6 V.

Rangkaian Multivibrator Astabil (Op-Amp) - +V VOUT + -V

Cara Kerja • Keadaan 1 (output op-amp bernilai 1) Tegangan yang melalui kapasitor C 1 akan meningkat karena adanya arus yang melalui R 3 dari nilai awal t = 0 hingga keadaan t, yang menyebabkan output opamp menjadi bernilai 0. • Keadaan 2 Keadaan ini merupakan kebalikan dari keadaan 1, di mana terjadi pengosongan kapasitor hingga waktu t sehingga output op-amp berubah dari nilai 0 kembali pada nilai 1.

Multivibrator Monostabil • Multivibrator monostabil adalah multivibrator yang memiliki satu kondisi stabil dan satu kondisi tak stabil. • Mempunyai satu buah masukan denyut pemicu (input trigger pulse) untuk mengubah keadaan stabil dan tak stabil. • Keadaan stabil akan menjadi tak stabil apabila diberikan suatu denyut pemicu negatif (negative trigger pulse) pada komponen penguat yang sedang aktif.

• Jika suatu denyut masukan berulang-ulang yang diterapkan pada rangkaian dapat mempertahankan kondisi tak stabil, maka rangkaian tersebut disebut retriggerable monostable. • Sebaliknya jika suatu denyut masukan berulang yang diterapkan pada rangkaian tidak mempengaruhi periode kondisi tak stabil, maka rangkaian tersebut disebut nonretriggerable monostable.

Rangkaian Multivibrator Monostabil (BJT) VOUT INPUT TRIGGER PULSE

Cara Kerja • Keadaan stabil (Q 2 aktif) 1. Jika diberi suatu denyut masukan pada basis Q 2, maka kapasitor C 1 akan mengosongkan muatan karena tegangan pada titik sambungan R 3 dan R 4 adalah 0 V, sehingga tegangan basis dari Q 2 berada di bawah tegangan ground (0 V), yang menyebabkan Q 2 berada dalam daerah cut-off sehingga Q 2 nonaktif. 2. Arus basis Q 1 akan naik dengan cepat mencapai nilai 0, 7 V akibat tidak adanya kapasitor pada R 3 , sehingga Q 1 berada dalam daerah aktif dalam waktu yang relatif singkat, dan keadaan ini merupakan keadaan tak stabil. • Keadaan tak stabil 1. Kapasitor C 1 akan diisi muatannya oleh R 1 & R 2, sehingga arus basis Q 2 akan naik mencapai 0, 7 V , dan akibatnya Q 2 berada dalam daerah aktif, yang menandakan bahwa multivibrator dalam keadaan stabil. 2. Saat C 2 berada dalam keadaan jenuh, jika ada suatu denyut masukan pada basis Q 2, maka siklus pengosongan dimulai kembali hingga Q 1 kembali aktif. Periode waktu di mana multivibrator berada dalam keadaan tak stabil dirumuskan dengan t = ln(2). R 2. C 1.

Rangkaian Multivibrator Monostabil (Op-Amp) - +V VOUT + -V VIN

Cara Kerja • Keadaan stabil Dioda D 1 akan menahan (clamp) tegangan pada titik sambungan masukan negatif pada op-amp sebesar 0, 6 V, yang menyebabkan output op-amp tetap. • Keadaan tak stabil Jika diberikan suatu denyut pemicu negatif (negative trigger pulse) pada C 2, maka pada titik sambungan dioda D 2 dengan masukan positif op-amp akan timbul denyut dengan amplitudo cukup besar yang menyebabkan output op-amp menjadi kebalikan dari keadaan sebelumnya.

Multivibrator Bistabil • Multivibrator bistabil adalah multivibrator yang memiliki dua keadaan stabil. • Tidak adanya waktu pengisian/pengosongan karena tidak memiliki kapasitor, sehingga waktu aktif dari komponen penguat diatur oleh pemicu (trigger) eksternal. • Memiliki dua keadaan ‘set’ dan ‘reset’ yang menyebabkan pada keadaan awal komponen aktif menghantar.

Rangkaian Multivibrator Bistabil (BJT) VOUT SET TRIGGER PULSE VOUT RESET TRIGGER PULSE

Cara Kerja • Pada awal rangkaian diaktifkan, kedua transistor berada dalam keadaan aktif karena tak adanya kapasitor. • Jika ada masukan denyut pemicu dari terminal ‘set’, maka Q 1 akan berada pada daerah aktif, sedangkan Q 2 akan berada pada daerah cut-off. • Jika ada masukan denyut pemicu dari terminal ‘reset’, maka Q 2 akan berada pada daerah aktif, sedangkan Q 1 akan berada pada daerah cut-off.

Rangkaian Multivibrator Bistabil (Op-Amp) VIN - +V VOUT + -V

Cara Kerja • Ada/tidaknya denyut masukan dari terminal VIN mempengaruhi nilai keluaran (output) dari op-amp, di mana jika ada sinyal masukan pada terminal masukan negatif op-amp, maka akan timbul nilai ‘ 1’ pada terminal keluaran dan begitu juga sebaliknya untuk nilai ‘ 0’ pada keluaran diperoleh dengan meniadakan sinyal masukan pada terminal masukan negatif.

Karakteristik Multivibrator • Multivibrator astabil 1. Memiliki waktu tunda pengisian dan pengosongan kapasitor. 2. Tidak memiliki masukan (input) karena keadaan ditentukan oleh besarnya tegangan pada komponen penguat aktif.

Karakteristik Multivibrator • Periode waktu osilasi • Frekuensi osilasi

Karakteristik Multivibrator • Bentuk gelombang multivibrator astabil

Karakteristik Multivibrator • Multivibrator monostabil 1. Keadaan tak stabil dicapai dengan menerapkan sinyal pemicu ujung negatif (negative edge triggering). 2. Memiliki 1 buah masukan pada salah satu komponen kopel yang mengatur keadaan stabil dan tak stabil.

Karakteristik Multivibrator • Multivibrator monostabil 1. Keadaan tak stabil dicapai dengan menerapkan sinyal pemicu ujung negatif (negative edge triggering). 2. Memiliki 1 buah masukan pada salah satu komponen kopel yang mengatur keadaan stabil dan tak stabil.

Karakteristik Multivibrator • Periode waktu osilasi adalah selang waktu yang dibutuhkan untuk mengubah keadaan rangkaian dari keadaan stabil menjadi tak stabil, yang dirumuskan dengan:

Karakteristik Multivibrator • Bentuk gelombang multivibrator monostabil

Karakteristik Multivibrator • Multivibrator bistabil 1. Tidak menggunakan kapasitor sehingga pada awal rangkaian diaktifkan komponen penguat berada pada daerah aktif. 2. Pengubahan keadaan dari sinyal keluaran dilakukan dengan menerapkan masukan “set” dan “reset” pada komponen penguat yang aktif. Jika diberikan masukan pada salah satu terminal tersebut, maka keadaan keluaran akan berubah ke taraf kebalikan dari keadaan awal.

Karakteristik Multivibrator • Bentuk gelombang multivibrator bistabil

Aplikasi Multivibrator • Multivibrator astabil Kegunaan dari multivibrator bistabil antara lain: 1. Sebagai pembangkit sinyal yang menghasilkan gelombang keluaran dengan periode tetap. 2. Sebagai rangkaian pembangkit denyut lonceng (clock pulse) untuk rangkaian pencacah (counter), penghitung waktu (timer), modulator dan rangkaian logika digital lainnya.

Aplikasi Multivibrator • Multivibrator monostabil Kegunaan dari multivibrator monostabil antara lain: 1. Peregangan periode waktu terhadap denyut sinyal keluaran (pulse stretching). 2. Sebagai rangkaian pendeteksi ujung jatuh pada denyut rangkaian flip-flop.

Aplikasi Multivibrator • Multivibrator bistabil Kegunaan dari multivibrator bistabil antara lain: 1. Membangkitkan dan memproses sinyal-sinyal denyut. 2. Melakukan operasi-operasi seperti penyimpanan bit data dan operasi logika (aljabar Boole) 3. Pembentuk sistem memori dalam bentuk flip -flop RS atau JK.

Rangkaian dan tabel kebenaran RS-FF