MULTIVIBRATOR, TEORI DAN APLIKASINYA

1. MULTIVIBRATOR, TEORI DAN APLIKASINYA Konsep Dasar Multivibrator Jenis-jenisMultivibrator --- Daftar Pembahasan --- Karakteristik Multivibrator Aplikasi Multivibrator

2. KonsepDasarMultivibrator Konsep Dasar Multivibrator • Multivibratoradalah rangkaian elektronik terpadu yang digunakan untuk menerapkan variasi dari sistem dua keadaan (two state system) yang dapatmenghasilkansuatusinyalkontinu, yang dapatdigunakansebagaipewaktu (timer) darirangkaian-rangkaiansekuensial.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Jenis-jenisMultivibrator Jenis-jenis Multivibrator • Berdasarkanbentuksinyalkeluaran (output), multivibratordapatdibagikedalam 3 jenis, yaitu: 1. Multivibrator astabil (astable multivibrator) 2. Multivibrator monostabil (monostable multivibrator) 3. Multivibrator bistabil (bistable multivibrator)

8. Multivibrator Astabil 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.

9. Rangkaian Multivibrator Astabil (BJT) Catatan: C1 = C2 R2 = R3 VOUT VOUT

10. Cara Kerja • Keadaan 1 • Q1 menahan tegangan kaki R1 dan C1 yang terhubung pada kolektor di 0 V. • Kapasitor C1 diisi melalui R2 hingga tegangan basis Q2 mencapai 0,6 V. • R3 menaikkan tegangan basis-emitor Q1, tetapi dioda basis-emitor Q1 menahan tegangan basis pada taraf 0,7 V. • R4 mengisi muatan C2 hingga mencapai tegangan sumber (VCC), yang waktu pengisiannya lebih cepat dari waktu pengisian C1. • Karena tegangan basis-emitor mencapai 0,7 V, maka Q2 aktif, dan menahan tegangan kaki R4 dan C2 yang terhubung pada kolektor Q2 di 0 V. • Tegangan basis-emitor Q1 akan menurun kurang dari 0 V, yang mengakibatkan Q1 nonaktif. • R1 dan R2 akan mengisi muatan kapasitor hingga mencapai tegangan sumber (VCC), akan tetapi dioda basis-emitor Q2 menahan tegangan basis-emitor pada taraf 0,7 V. • Keadaan 2 Keadaan ini merupakan kebalikan dari keadaan 1, di mana pada keadaan awal Q1nonaktif, sedangkan Q2 aktif. Siklus pengisian dan pengosongan akan berulang jika tegangan basis transistor mencapai 0,6 V.

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

12. Cara Kerja • Keadaan 1 (output op-amp bernilai 1) Tegangan yang melalui kapasitor C1 akan meningkat karena adanya arus yang melalui R3dari nilai awal t = 0 hingga keadaan t, yang menyebabkan output op-amp 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.

13. Multivibrator Monostabil 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.

14. 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-ulang yang diterapkan pada rangkaian tidak mempengaruhi periode kondisi tak stabil, maka rangkaian tersebut disebut nonretriggerable monostable.

15. Rangkaian Multivibrator Monostabil (BJT) VOUT VOUT INPUT TRIGGER PULSE

16. Cara Kerja • Keadaan stabil (Q2 aktif) • Jika diberi suatu denyut masukan pada basis Q2, maka kapasitor C1 akan mengosongkan muatan karena tegangan pada titik sambungan R3 dan R4 adalah 0 V, sehingga tegangan basis dari Q2 berada di bawah tegangan ground (0 V), yang menyebabkan Q2 berada dalam daerah cut-off sehingga Q2 nonaktif. • Arus basis Q1 akan naik dengan cepat mencapai nilai 0,7 V akibat tidak adanya kapasitor pada R3 , sehingga Q1 berada dalam daerah aktif dalam waktu yang relatif singkat, dan keadaan ini merupakan keadaan tak stabil. • Keadaan tak stabil • Kapasitor C1 akan diisi muatannya oleh R1 & R2, sehingga arus basis Q2 akan naik mencapai 0,7 V , dan akibatnya Q2 berada dalam daerah aktif, yang menandakan bahwa multivibrator dalam keadaan stabil. • Saat C2 berada dalam keadaan jenuh, jika ada suatu denyut masukan pada basis Q2, maka siklus pengosongan dimulai kembali hingga Q1 kembali aktif. Periode waktu di mana multivibrator berada dalam keadaan tak stabil dirumuskan dengan t = ln(2).R2.C1.

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

18. Cara Kerja • Keadaan stabil Dioda D1 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 C2, maka pada titik sambungan dioda D2 dengan masukan positif op-amp akan timbul denyut dengan amplitudo cukup besar yang menyebabkan output op-amp menjadi kebalikan dari keadaan sebelumnya.

19. Multivibrator Bistabil 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-komponen aktif menghantar.

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

21. 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 Q1 akan berada pada daerah aktif, sedangkan Q2 akan berada pada daerah cut-off. • Jika ada masukan denyut pemicu dari terminal ‘reset’, maka Q2 akan berada pada daerah aktif, sedangkan Q1 akan berada pada daerah cut-off.

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

23. 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.

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

25. Karakteristik Multivibrator • Periode waktu osilasi • Frekuensi osilasi

26. Karakteristik Multivibrator • Bentuk gelombang multivibrator astabil

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

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

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

30. Karakteristik Multivibrator • Bentuk gelombang multivibrator monostabil

31. Karakteristik Multivibrator • Multivibrator bistabil • Tidak menggunakan kapasitor sehingga pada awal rangkaian diaktifkan komponen penguat berada pada daerah aktif. • 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.

32. Karakteristik Multivibrator • Bentuk gelombang multivibrator bistabil

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

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

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

36. Rangkaiandantabelkebenaran RS-FF