From Me To You

Gambar 1. Gelombang keluaran Multivibrator Astabil

Gambar 2. Rangkaian Multivibrator Astabil


Gambar 3. Bentuk Gelombang Keluaran Multivibrator Astabil

Gambar 4. Jalur Arus Melewati C1 ketika Q1 on

Gambar 5. Bentuk Gelombang Keluaran Multivibrator Astabil


Gambar Bistabil Multivibrator



MULTIVIBRATOR

Multivibrator adalah sebuah sirkuit elektronik yang digunakan untuk bermacam-macam sistem dua keadaan seperti osilator, pewaktu, dan register. Ini bercirikan dua peranti penguat (transistor, tabung hampa, op-amp, dll) yang dikopel-silang oleh jaringan resistor dan kondensator. Bentuk paling umum adalah tipe takstabil yang menghasilkan gelombang persegi. Multivibrator mendapatkan namanya karena isyarat kekuasannya kaya akan harmonik. Peralihan (switching) di antara kedua tingkat tegangan keluaran tersebut terjadi secara cepat. Dua keadaan tingkat tegangan keluaran multivibrator tersebut, yaitu stabil (stable) dan Quasistable.
Disebut stabil apabila rangkaian multivibrator tidak akan mengubah tingkat tegangan keluarannya ke tingkat lain jika tidak ada pemicu (trigger) dari luar rangkaian.
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.
Ketika rangkaian multivibrator mengalami peralihan di antara dua tingkat keadaan tegangan keluarannya maka keadaan tersebut disebut sebagai keadaan unstable atau kondisi transisi.
Multivibrator berasal dari istilah yang digunakan oleh William Eccles dan F.W. Jordan pada tahun 1919 untuk sirkuit tabung hampa yang dibuatnya.
Jenis-jenis multivibrator
Ada tiga jenis sirkuit multivibrator, yaitu:
Selain definisi-definisi tentang tingkat keadaan atau kondisi tegangan keluaran rangkaian multivibrator, juga terdapat definisi-definisi tentang rangkaian multivibrator itu sendiri, yaitu:
a. Multivibrator bistable (flip-flop):
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. Tegangan keluarannya ditunjukkan dalam Gambar 1a.
b. Multivibrator monostable (one-shot)
Disebut sebagai multivibrator monostable apabila satu tingkat tegangan keluaran-nya (V1 dalam Gambar 1b) adalah stabil sedangkan tingkat tegangan keluaran yang lain (V2 dalam Gambar 1b) 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 ditunjukkan dalam gmbar 1.
c. Multivibrator astable
Disebut sebagai multivibrator astable apabila kedua tingkat tegangan keluaran yang dihasilkan oleh rangkaian multivibrator tersebut adalah quasistable. Rangkaian tersebut hanya mengubah keadaan tingkat tegangan keluarannya di antara 2 keadaan, masing-masing keadaan memiliki periode yang tetap. Rangkaian multivibrator tersebut akan bekerja secara bebas dan tidak lagi memerlukan pemicu. Tegangan keluaran multivibrator ini ditunjukkan dalam Gambar 1c. Periode waktu masing-masing level tegangan keluarannya ditentukan oleh komponen-komponen penyusun rangkaian tersebut. Banyak metode digunakan untuk membentuk rangkaian multivibrator astabil, di antaranya adalah dengan menggunakan Operational Amplifier, menggunakan IC 555, atau transistor NPN.
(a) Trigger
(b) (b) Trigger



Perancangan Rangkaian
Rangkaian multivibrator astabil yang dibuat dengan teknologi film tebal ini memanfaatkan kombinasi dua buah transistor NPN, dua buah kapasitor, dan empat buah resistor. Pada rangkaian multivibrator astabil ini. Dua buah transistor yang digunakan akan dioperasikan sebagai suatu saklar (switch). Nilai-nilai 4 buah resistor yang digunakan, yaitu 2 buah digunakan sebagai resistansi kolektor dan 2 buah digunakan sebagai resistansi basis haruslah memiliki nilai resistansi yang tepat untuk memastikan transistor akan on pada saat transistor berada dalam keadaan saturasi (on) dan akan off pada saat berada dalam keadaan cutoff (tersumbat). Resistor-resistor tersebut akan menentukan besarnya arus basis transistor, nilai arus basis ini yang akan menentukan apakah transistor akan berada dalam keadaan saturasi atau berada dalam keadaan tersumbat. Untuk menentukan periode masing-masing level tegangan keluaran, digunakan resistor dan kapasitor dengan nilai tertentu.
Rangkaian multivibrator astabil tersebut disusun dengan menggunakan sepasang transistor NPN yang disusun secara menyilang sebagai common emitter amplifier. Apabila satu dari dua transistor tersebut memulai untuk menghantar, maka sinyal umpan balik kepada basis transistor akan meningkat dan transistor tersebut akan secepat mungkin berubah menjadi on. Dengan proses yang sama, transistor kedua akan secepat mungkin berubah menjadi off. Susunan rangkaian multivibrator astabil tersebut ditunjukkan dalam Gambar 2.
Dalam Gambar 2, keluaran transistor pertama (Q1) yaitu vA, melalui kapasitor C1 dihubungkan ke masukan transistor kedua (Q2). Untuk menganalisis rangkaian tersebut, pada awalnya kedua transitor dianggap dalam keadaan saklar on, kedua transistor tersebut berubah ke keadaan aktifnya. Kemudian, jika vA meningkat, vC akan mengi-kutinya. Setelah itu vD akan turun yang akan menyebabkan vB juga ikut turun, keadaan tersebut akan memperkuat peningkatan di vA. Jika komponen-komponen yang digunakan untuk menyusun rangkaian multivibrator tersebut dipilih secara benar, maka dalam satu waktu satu transistor (Q1) akan bekerja sampai keadaan saturasi (on) dan transistor lainnya (Q2) akan berada dalam keadaan off. Kondisi tersebut biasa disebut sebagai suatu kondisi regenerative switch.
Apabila digunakan suatu pendekatan nilai tegangan, maka untuk transistor yang berada dalam keadaan on:
vA = VCE (on) = 0 V (1)
vB = VBE (on) = 0 V (2)
Sedangkan untuk transistor yang berada dalam keadaan off:
vC < 0 V (3)
vD = VCC (4)
Nilai tegangan-tegangan tersebut seperti yang ditunjukkan dalam diagram bentuk gelombang dalam Gambar 3, pada t = 0. Sebagai catatan bahwa dengan ujung atas R2 dihubungkan dengan VCC dan ujung bawah dihubungkan dengan vC (negatif), maka arus akan mengalir melewatinya. Karena Q2 off, maka arus tersebut harus mengalir melalui C1 dan Q1 ke bumi, sehingga transistor Q1 akan on.
Bagian yang penting rangkaian multivibrator pada waktu tersebut ditunjukkan dalam Gambar 4. Nilai vA adalah telah tetap pada sekitar 0 V karena Q1 telah berada dalam keadaan saturasi, sehingga vC akan meningkat secara eksponensial dari nilai negatif ke nilai VCC dengan t = C1R2 (dengan menganggap bahwa resistansi kolektor-emitor transistor Q1 tidak diperhatikan pada saat mengalami keadaan saturasi).
Ketika vC mencapai nilai 0 V, transistor Q2 menjadi on, sehingga vD akan turun dan transisi kebalikannya akan terjadi yang menyebabkan Q1 menjadi off dan Q2 menjadi on. Apabila 4 bentuk gelombang dalam Gambar 3 dilihat secara rinci lagi, maka akan menunjukkan bahwa setelah Q2 berubah menjadi on, tegangan kolektornya (vD) akan turun dari VCC ke 0 V. Penurunan ini dikonduksikan ke vB melalui C2, sehingga vB juga akan turun melalui VCC, tetapi penurunan tersebut dimulai dari 0V menuju -VCC.
Walaupun vA meningkat dari 0 V ke +VCC, vC tidak dapat mengikutinya karena vC telah mencapai nilai 0 V dan membawa Q2 menjadi on. vC terpotong setelah basis-emitter junction dari Q2 terhubung (on). Ketika nilai tegangan bagian kanan C2 (Gambar 2) turun, bagian kiri C2 tersebut dapat mengikutinya karena Q1 adalah off (rangkaian terbuka). Akan tetapi ketika nilai tegangan bagian kiri C1 meningkat dengan vA, bagian kanan C1 tersebut tidak dapat mengikutinya karena vC telah terpotong oleh arus basis pada Q2. Hal tersebut akan menyebabkan C1 harus mengisi muatan melalui R1 oleh VCC agar vA meningkat dengan (= C1R1 pada bentuk gelombang vA. Pada saat Q1 off, maka Q2 on, dan vB berada pada nilai -VCC. Arusnya sekarang mengalir melalui R3 dan C2 dan melalui Q2, sehingga vB akan meningkat secara eksponensial dari -VCC menuju +VCC dengan (= C2R3. Ketika vB mencapai nilai 0 V, Q1 akan kembali menhantar sehingga Q1 akan on dan Q2 off.
Jika dilihat bentuk gelombang vB dalam Gambar 3, periode T1 adalah waktu vB untuk mencapai setengah peningkatan dari -VCC ke +VCC, yaitu waktu yang digunakan untuk mencapai nilai 0 V.
Untuk melihat ketidaksimetrian keluaran rangkaian multivibrator astabil, ditentukan suatu siklus kerja (duty cycle) berdasarkan Persamaan (5).

D = W / T x 100% … (5)
Besarnya W dan T ditunjukkan dalam Gambar 5 yang merupakan bentuk gelombang keluaran multivibrator astabil. W merupakan waktu osilasi keluaran pada saat mencapai tegangan VCC, sedangkan T merupakan periode osilasi keluaran. Siklus kerja (duty cycle) selalu berada di antara 50 dan 100 persen, tergantung pada nilai-nilai komponen kapasitor dan resistor yang menyusunnya.

Bistabil multivibrator

Multivibrator bistabil (dua kestabilan). Jenis ini sering disebut flip-flop karena mempunyai dua keadaan operasi yang stabil. Kalau diberikan suatu sinyal input, output berubah dari satu keadaan operasi stabil ke keadaan yang lain.nama lain
Multivibrator dikelompokkan kedalam bistabil, monostabil dan astabil.
Rangkaian multivibrator bistabil memiliki ciri-ciri, bahwa rangkaian ini tetap berada pada tingkatan (level) keluaran yang diberikan apabila tidak dikenakan sinyal
(trigger) dari luar. Penerapan sinyal dari luar akan menyebabkan perubahan
keadaan, dan tingkat keluaran ini akan tetap sampai ada sinyal dari luar berikutnya.
Jadi rangkaian bistabil memerlukan dua sinyal sebelum kembali kekeadaan awal.
Multivibrator monostabil atau one shot, menghasilkan satu pulsa dengan
selang waktu tertentu dalam menanggapi suatu sinyal trigger dari luar. Ini berarti
bahwa hanya satu saja keadan stabil. Penerapan trigger mengakibatkan perubahan
keadaan kuasi stabil, yang berarti bahwa rangkaian tetap berada pada keadaan
kuasistabil pada selang waktu yang ditentukan dan kemudian kembali kekeadaan
awal. Akibatnya adalah sinyal trigger internal dibangkitkan yang menghasilkan
transisi keadaan stabil.

Pada dasarnya multivibrator adalah dua amplifier dengan feedback positif dari output amplifier kedua ke input amplifier yang pertama. Multivibrator ini mempunyai dua keadaan stabil.
Keadaan stabil pertama adalah bila Tr1 tidak menghantar, maka Basis Tr2 pasti pada posisi low dan berarti Tr2 menghantar. Keadaan ini stabil sampai ada switching­pulse yang mengakibatkan Tr1 menghantar, dengan begitu Tr2 tidak menghantar dan terjadilah keadaan stabil kedua.