MULTIVIBRATOR

Report
MULTIVIBRATOR, TEORI DAN
APLIKASINYA
--- Daftar Pembahasan ---
Konsep Dasar Multivibrator
Jenis-jenis Multivibrator
Karakteristik Multivibrator
Aplikasi Multivibrator
Konsep
Konsep Dasar
Dasar Multivibrator
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
Multivibrator Astabil
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:
C1 = C 2
R2 = R3
VOUT
VOUT
Cara Kerja
• Keadaan 1
1. Q1 menahan tegangan kaki R1 dan C1 yang terhubung pada kolektor di 0 V.
2. Kapasitor C1 diisi melalui R2 hingga tegangan basis Q2 mencapai 0,6 V.
3. R3 menaikkan tegangan basis-emitor Q1, tetapi dioda basis-emitor Q1 menahan
tegangan basis pada taraf 0,7 V.
4. R4 mengisi muatan C2 hingga mencapai tegangan sumber (VCC), yang waktu
pengisiannya lebih cepat dari waktu pengisian C1.
5. 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.
6. Tegangan basis-emitor Q1 akan menurun kurang dari 0 V, yang mengakibatkan Q1
nonaktif.
7. 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 Q1
nonaktif, sedangkan Q2 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 C1 akan meningkat
karena adanya arus yang melalui R3 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 berulangulang yang diterapkan pada rangkaian tidak
mempengaruhi periode kondisi tak stabil, maka
rangkaian tersebut disebut nonretriggerable
monostable.
Rangkaian Multivibrator Monostabil
(BJT)
VOUT
VOUT
INPUT TRIGGER PULSE
Cara Kerja
• Keadaan stabil (Q2 aktif)
1. 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.
2. 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
1. 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.
2. 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.
Rangkaian Multivibrator Monostabil
(Op-Amp)
+V
-
VOUT
+
-V
VIN
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.
Multivibrator
Multivibrator Bistabil
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 komponenkomponen 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 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.
Rangkaian Multivibrator Bistabil
(Op-Amp)
+V
VIN
-
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
T  t1  t 2
t1  VBE R1C3
t 2  VBE R2 C 2
• Frekuensi osilasi
1
1
f  
T 2VBE RC
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:
  VBE RC
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

similar documents