MULTIVIBRATOR

Multivibrator adalah suatu rangkaian yang mengeluarkan tegangan bentuk blok. Sebenarnya MV adalah merupakan penguat transistor dua tingkat yang dikopel dengan kondensator, dimana output dari tingkat yang terakhir akan dikopelkan dengan pertama, sehingga kedua transistor itu akan saling menyumbat. MV ada yang berguncang bebas (free running) dan tersulut (triggering) ada 3 jenis MV :

1. Astabil Multivibrator

2. Monostabil Multivibrator

3. Bistabil MultivibratoR

Rangkaian lain yang mampu menghasilkan bentuk gelombang kotak yang berasal dari suatu inputan ialah SCHMITT TRIGGER. Pada dasarnya merupakan komparator yang memiliki nilai hysterisis, dimana nilai ini dibatasi oleh UTP dan LTP. Rangkaian ini banyak dipakai pada saklar elektronik, pembangkit gelombang asimetris.

1)      Astable Multivibrator

Tidak memiliki kondisi yang “mantap” jadi akan selalu berguling dari satu kondisi ke kondisi yang lain. Disebut sebagai multivibrator astable apabila kedua tingkat tegangan keluaran yang dihasilkan oleh rangkaian multivibrator tersebut adalah quasistable. Disebut quasistable apabila rangkaian multivibrator membentuk suatu pulsa tegangan keluaran sebelum terjadi peralihan tingkat tegangan keluaran ke tingkat lainnya tanpa satupun pemicu dari luar.

 Pulsa tegangan itu terjadi selama 1 periode (T1), yang lamanya ditentukan oleh komponen-komponen penyusun rangkaian multivibrator tersebut. Rangkaian tersebut hanya mengubah keadaan tingkat tegangan keluarannya di antara 2 keadaan, masing-masing keadaan memiliki periode yang tetap. Jika sirkit dihubungkan seperti ditunjukkan gambar berikut (pins 2 dan 6 dihubungkan). Itu akan memicu dirinya sendiri dan bergerak bebas sebagai multivibrator, rangkaian multivibrator tersebut akan bekerja secara bebas dan tidak lagi memerlukan pemicu.

 Multivibrator adalah suatu rangkaian elektronika yang pada waktu tertentu hanya mempunyai satu dari dua tingkat tegangan keluaran, kecuali selama masa transisi.Multivibrator astabil merupakan rangkaian penghasil gelombang kotak yang tidak memiliki keadaan yang mantap dan selalu berguling dari satu kondisi ke kondisi yang lain (free running).

Gambar 1.1 Rangkaiam Astable Multivibrator

Gamnbar 1.2 Rangkaian Astable Multivibrator

Gambar 1.3 Sinyal Keluaran

Multivibrator astabil mempunyai dua keadaan, namun tidak stabil pada salah satu keadaan diantaranya dengan perkataan lain. Multivibrator akan berada pada salah satu keadaanya selama sesaat dan kemudian berpindah ke keadaan yang lain. Disini Multivibrator tetap untuk sesaat sebelum kembali ke keadaan semula, perpindahan pulang pergi berkesinambungan ini menghasilkan suatu gelombang segiempat dengan waktu bangkit yang sangat cepat. Karena tidak dibutuhkan sinyal masukan untuk memperoleh suatu keluaran.

Gambar 1.4 Rangkaian Dasar Multivibrator Astabil

(Wasito S, Vademekum Elektronika Edisi Kedua, 2004, PT. Gramedia Pustaka Utama)

Kerja rangkaian dasar Multivibrator astabil seperti pada flip flop RS salah satu transistor jenuh pada saat yang lainnya terpancung, perpindahan dari suatu keadaan ke keadaan yang lainnya akibat adanya pandangan kapasitor, maka keadaan tersebut tidak stabil dengan begitu kapasitor akan mengisi dan mengosongkan muatan selama sesaat dan mengakibatkan salah satu transistor menghantar, kemudian transistor lainnya. Pengatur waktu NE 555 adalah sebuah IC dengan berbagai fungsi yang berlainan, termasuk operasi astabil. Rangkaian ini bekerja bebas pada frekuensi yang ditentukan oleh dua buah resistor dan 1 buah kapasitor.

Gambar 1.5 Multivibrator Astabil pada IC NE 555         

2)      Monostabil Multivibrator

Memiliki satu kondisi yang stabil dan satu kondisi yang tidak stabil Pada operasi ini, pengatur waktu berfungsi sebagai satu tingkat keluaran (one shot). Disebut sebagai multivibrator monostable apabila satu tingkat tegangan keluarannya adalah stabil sedangkan tingkat tegangan keluaran yang lain adalah quasistable. Rangkaian tersebut akan beristirahat pada saat tingkat tegangan keluarannya dalam keadaan stabil sampai dipicu menjadi keadaan quasistable.

Keadaan quasistable dibentuk oleh rangkaian multivibrator untuk suatu periode T1 yang telah ditentukan sebelum berubah kembali ke keadaan stabil. Sebagai catatan bahwa selama periode T1 adalah tetap, waktu antara pulsa-pulsa tersebut tergantung pada pemicu. Tegangan keluaran multivibrator ini. Kapasitor eksternal pada awalnya di isi dan kemudian dikosongkan kembali oleh suatu transistor yang berada di dalam LM555. Pada aplikasi, suatu pulsa picu negatif kurang dari 1/3 VCC di pin 2, flip-flop di set untuk menghubung-singkatkan agar terjadi pelepasan kapasitor dan menggerakan keluaran menjadi tinggi.

Gambar 2.1 Rangkaian Monostable Multivibrator

Gambar 2.2 Rangkaian Monostable Multivibrator

Multivibrator monostabil akan mengalami stabil pada salah satu keadaan namun tidak stabil pada keadaan yang lainnya. Bila dipicu rangkaian berpindah dari keadaan stabil ke keadaan tidak stabil. Rangkain ini menetap pada keadaan tak stabil ini selama sesaat dan selanjutnya kembali keadaan semula. Rangkaian dasar pada gambar 2.3 memperlihatkan satu cara untuk menyusun sebuah multivibrator monostabil.

 Keadaan stabil adalah Q1 mati atau Q2 hidup, yang berkaitan dengan keluaran rendah pada saat suatu pinggiran pulsa lonceng positif tiba, pinggiran ini didefinisikan oleh kapasitor guna mendapatkan suatu impuls positif yang sempit pada basis Q1. Impuls ini menghidupkan Q1 dan menurunkan tegangan kolektor Q1, penurunan tegangan ini digandengkan ke basis Q2, sehingga mematikan 9 transistor ini. Namun kondisi Q1 hidup dan kondisi Q2 mati hanya berlaku sementara, karena dengan berubahnya muatan kapasitor, pra tegangan muncul pada basis Q2 akan hilang setelah selang waktu tertentu yang ditentukan oleh tetapan waktu Rc pada rangkaian basis Q2, Q2 kembali hidup dan Q1 mati.

Gambar 2.3 Rangkaian Dasar Multivibrator Monostabil

(Wasito S, Vademekum Elektronika Edisi Kedua, 2004, PT. Gramedia Pustaka Utama)

Setiap kali suatu pinggiran pulsa lonceng positif tiba pada basis Q, tegangan keluaran Y berpindah dari rendah ke tinggi selama sesaat dan selanjutnya kembali ke keadaan rendah. Terdapat sebuah pulsa segiempat bagi setiap pinggiran pulsa lonceng positif. (Wasito S, Vademekum Elektronika Edisi Kedua, 2004, PT. Gramedia Pustaka Utama).

3)      Bistabil Multivibrator

Memiliki dua keadaan yang stabil. Disebut sebagai multivibrator bistable apabila kedua tingkat tegangan keluaran yang dihasilkan oleh rangkaian multivibrator tersebut adalah stabil dan rangkaian multivibrator hanya akan mengubah kondisi tingkat tegangan keluarannya pada saat dipicu. Pada dasarnya merupakan komparator yang memiliki nilai hysterisis, dimana nilai ini dibatasi oleh UTP dan LTP. Rangkaian ini banyak dipakai pada saklar elektronik, pembangkit gelombang asimetris.

Gambar 3.1

Waktu pengisian (output tinggi) :

t1 = 0.693 (RA + RB) C

Dan waktu pelepasan (output rendah) :

t2 = 0.693 (RB) C

Total periode :

T = t1 + t2 = 0.693 (RA +2RB) C

Frekuensi pada osilasi :

Tugas perputaran :

Flip-flop adalah nama lain dari multivibrator bistabil, yakni multivibrator yang keluarannya adalah suatu tegangan rendah atau tinggi (0 atau 1). Keluaran ini tetap rendah atau tinggi, untuk mengubah rangkaian yang bersangkutan harus didrive oleh suatu masukan yang disebut pemicu (trigger). Sampai datangnya pemicu, tegangan keluaran tetap rendah atau tinggi untuk waktu selang terbatas.

 Rangkaian dasar dari multivibrator pada gambar 3.2 gandengan silang dari masing-masing kolektor ke basis pada sisi yang berlawanan. Gandengan ini menghasilkan umpan balik positif, oleh sebab itu jika Q1 jenuh, tegangan kolektor Q1 yang rendah akan mendorong Q2 ke keadaan terpancung. Demikian juga jika pada suatu saat kita dapat menjenuhkan Q2 maka keadaan ini akan mendorong Q1 terpancung. Maka terdapat dua keadaan kerja yang stabil. Q1dan Q2 terpancung atau Q1 terpancung dan Q2 jenuh.

Untuk mengendalikan keadaan flip-flop, harus ditambahkan masukan-masukan pemicu jika suatu tegangan diterapkan pada masukan S (set), maka Q1 jenuh, hal ini mendorong Q2 ke keadaan terpancung, pemicu pada masukan S dapat dihilangkan. Demikian pula suatu keadan tinggi dapat diterapkan pada masukan R (reset) hal ini menjenuhkan Q2 dan mendorong Q1 ke keadaan terpancung. (Wasito S, Vademekum Elektronika Edisi Kedua, 2004, PT. Gramedia Pustaka Utama).

Gambar 3.2 Rangkaian Dasar Multivibrator Bistabil

(Wasito S, Vademekum Elektronika Edisi Kedua, 2004, PT. Gramedia Pustaka Utama)

4)      SCHMITT TRIGGER

Merupakan rangkaian yang dapat menghasilkan gelombang kotak yang berasal dari suatu input. Pada dasarnya merupakan komparator yang memiliki nilai hysterisis, dimana nilai ini dibatasi oleh UTP dan LTP. Rangkaian ini banyak dipakai pada saklar elektronik, pembangkit gelombang asimetris.

Schimitt triger pada dasarnya adalah komparator dengan 2 nilai pembanding (upper trip point/UTP dan lower trip point/LTP). Bekerjanya sebagai berikut. Misalkan sinyal digital dimasukan ke schmitt triger. Pada saat sinyal berada di logika 1, maka output schmitt trigger harus 1 juga (tergantung jenis, kalau digital buffer input dan output sama, tapi kalau inverter, outputnya kebalikan input). Apabila sinyal tersebut mendapat gangguan noise sehingga level menjadi turun, maka selama levelnya masih diatas LTP, output akan tetap. Kebalikannya jika sinyal berada di logika rendah, pada saat sinyal mendapay noise dan lebel jadi naik, maka selama level tidak melebihi UTP, output akan tetap. Jadi schmitt triger akan menghilangkan pengaruh noise tersebut.

Aplikasinya biasanya ada di bagian input suatu sistem. Trigger Schmit merupakan komperator regeneratif yang berfungsi sebagai pembanding dengan umpan balik positif. Untuk mengubah tegangan masuk yang perubahannya sangat lambat kedalam keluaran yang berubah tajam bentuk gelombangnya (hampir tiodak kontinu) dan timbul tepat pada harga tertentu dari tegangan masuk diperlukan rangkaian pemicu schmit dimana sinyal masuk dapat diambil sembarang selama bentuk gelombangnya peroidi dengan amplitudo cukup besar untuk melewati titik perpindahan atau batas jangkauan histerissis (VH) sehingga menhasilkan keluaran gelombang persegi.

Pada dasarnya rangkaian pemicu schmit op-amp seperti terlihat pada gambar 2.9, dimana adanya pembagian tegangan seghingga diperoleh umpan balik positif.

Gambar 4.1 (a) Pemicu Schmit           (b) Histerisis

Keluaran akan tetap pada keadaan yang diberikan sampai masuknya melebihi tegangan acuan, misalnya bila keluarannya mengalami kejenuhan positif, maka tegangan acuannya adalah +Bvjen tegangan masukan Bvjen harus dinaikkan lebih sedikit dari + Bvjen dengan demikian tegangan kesalahannya berbalik polaritas dengan tegangan keluarannya beralih kekeadaan rendah pada Bvjen. Sebaliknya, bila keluarannya ada pada keadaan negatif, maka akan tetap negatif sampai tegangan masuknya menjadi lebih negatif dari pada Bvjen. Pada saat itu keluarannya beralih dari negatif ke positif. Umpan balik positif mengakibatkan efek yang tidak wajar pada rangkaian, dimana ia menguatkan tegangan acuan. Agar mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan keluaran.

Tegangan acuan menjadi positif bila keluaran tinggi dan negatif bila keluaran rendah, dimana perbedaab dua titik perpindahan ini disebut Histerissis, karena adanya umpan balik positif. Histerissis dibutuhkan karena dapat mencegah kesalahan pemicuan yang disebabkab derau, misalnya ada pemicu schmit tanpa histerissis, maka derau secara acak dari keadaan rendah ke kkeadaan tinggi. Dengan menggunkan pemicu Schmit dapat menghasilkan keluaran gelombang persegi, terlepas dari bentuk gelombang sinyal masukannya. Dengan kata lain tegangan masukan tidak harus sinusoidal, dimana selama bentuk gelombangnya periodic dan mempunyai amplitudo yang cukup besar untuk melewati titik perpindahan. Maka akan didapatkan keluaran gelombang persegi dari pemicu. Seperti pada gambar 4.2, dimana sinyal masukannya periodic. Pemicu schmit menghasilkan gelombang persegi, dengan tanggapan bahwa sinyal masukkannya cukup besar untuk melewati titik kedua titik perpindahan.

Bila pada saat sedang berayun keatas pada setengah siklus positif tegangan masukannya melebihi UTP (Upper Trip Point), maka tegangan keluarannya beralih ke . Vjen dan pada setengah siklus berikutnya, teganagan masukannya menjadi lebih negatif dari pada LTP dan keluarannya beralih ke +Vjen. Gelombang persegi ini mempunyai frekuensi yang sama dengan sinyal masukan.

Gambar 4.2 Sinyal Masukan dan Keluaran dari Schmit Trigger

Rangkaian terpadu yang mencakup fungsi pemicu Schmitt yaitu 741S14 yang merupakan heksa inverter pemicu Schmitt, dalam arti setiap keluaran dari pemicu Schmitt dibalikkan dimana IC tersebut berisi enam buah inverter pemicu Schmitt dalam satu kemasan.

     Sumber: Ahmad, Jayadin. 2007. Eldas