MULTIVIBRATOR, TEORI DAN APLIKASINYA

(1)

MULTIVIBRATOR, TEORI

DAN APLIKASINYA

Konsep Dasar Multivibrator

Karakteristik Multivibrator Karakteristik Multivibrator

Jenis-jenis Multivibrator

Aplikasi Multivibrator

(2)

---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

(3)

• _{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

(4)

• _{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

(5)

• _{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

(6)

• Rangkaian multivibrator dapat dibuat dengan transistor bipolar (bipolar junction transistor, BJT), FET dan penguat operasional

(operational ampilfer, 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.

Konsep Dasar

Multivibrator

(7)

Jenis-jenis Multivibrator

• _{Berdasarkan bentuk sinyal keluaran}

(output), multivibrator dapat dibagi ke dalam 3 jenis, yaitu:

1. Multivibrator astabil (astable multivibrator) 1. Multivibrator astabil (astable multivibrator)

2. Multivibrator monostabil (monostable multivibrator)

3. Multivibrator bistabil (bistable multivibrator) 3. Multivibrator bistabil (bistable multivibrator)

(8)

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)

V_OUT V_OUT

(10)

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

(11)

Rangkaian Multivibrator Astabil

(Op-Amp)

-+

+V

-V

(12)

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 op-amp menjadi bernilai 0.

• Keadaan 2

Keadaan ini merupakan kebalikan dari keadaan 1, di mana terjadi pengosongan kapasitor hingga

(13)

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

(15)

Rangkaian Multivibrator Monostabil

(BJT)

INPUT TRIGGER PULSE

(16)

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-of 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.

(17)

Rangkaian Multivibrator Monostabil

(Op-Amp)

-+

+V

-V

V_OUT

(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

(19)

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)

RESET TRIGGER PULSE

SET 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-of. • _{Jika ada masukan denyut pemicu dari terminal}

‘reset’, maka Q2 akan berada pada daerah aktif,

(22)

Rangkaian Multivibrator Bistabil

(Op-Amp)

+V

-V

-+ VOUT

(23)

Cara Kerja

• _{Ada/tidaknya denyut masukan dari}

terminal V_IN 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

(24)

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

Karakteristik

(25)

• _{Periode waktu osilasi}

• _{Frekuensi osilasi}

(26)

• _{Bentuk gelombang multivibrator}

astabil

Karakteristik

Multivibrator

Karakteristik

(27)

• _{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

Karakteristik

(28)

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

Karakteristik

(29)

• _{Periode waktu osilasi adalah selang}

waktu yang dibutuhkan untuk

mengubah keadaan rangkaian dari keadaan stabil menjadi tak stabil, yang dirumuskan dengan:

Karakteristik

Multivibrator

Karakteristik

Multivibrator

RC

V

_BE



(30)

monostabil

Karakteristik

Multivibrator

Karakteristik

(31)

• _{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

Karakteristik

(32)

bistabil

Karakteristik

Multivibrator

Karakteristik

(33)

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.

(34)

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 fip-fop.

(35)

• 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 fip-fop RS atau JK.

(36)