Integrated Circuit Multivibrator

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Multivibrator merupakan rangkaian elektronik penting yang digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi sistem dua keadaan, seperti osilator, pewaktu, register, dan pemrosesan sinyal digital. Rangkaian ini bekerja dengan prinsip dua kondisi stabil atau tidak stabil yang bergantian, yang dicapai melalui penggunaan elemen penguat seperti transistor atau IC, serta komponen pasif seperti resistor dan kapasitor. Terdapat tiga jenis utama multivibrator, yaitu astable, monostable, dan bistable (flip-flop), yang masing-masing memiliki karakteristik dan kegunaan tersendiri. Multivibrator astable tidak memiliki keadaan stabil dan terus-menerus berosilasi, menghasilkan gelombang persegi secara berkelanjutan sehingga umum digunakan sebagai osilator atau generator pulsa. Sebaliknya, multivibrator monostable hanya memiliki satu keadaan stabil dan menghasilkan satu pulsa output tetap sebagai respons terhadap sinyal pemicu, menjadikannya sangat berguna dalam aplikasi pewaktuan atau deteksi pulsa. Sementara itu, bistable memiliki dua keadaan stabil dan hanya berubah keadaan saat menerima sinyal eksternal, sehingga sering digunakan dalam register atau penyimpanan data digital. Dalam praktiknya, multivibrator sering diimplementasikan menggunakan IC timer 555 yang memberikan fleksibilitas tinggi dalam pengaturan waktu dan frekuensi. Pemahaman tentang cara kerja dan perhitungan parameter seperti frekuensi, periode, dan duty cycle sangat penting untuk merancang sistem berbasis multivibrator yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi elektronik modern.

 2. Tujuan [kembali]

1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan "Integrated Circuit (IC) Multivibrators"
2. Untuk mengetahui contoh rangkaian "Integrated Circuit (IC) Multivibrators"

 3. Alat dan Bahan [kembali]

1. ALAT  

a. Instrumen  

• Osiloskop

OSILOSKOP adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

FUNGSI Osiloskop adalah untuk mengamati bentuk gelombang input dan output pada rangkaian.untuk mengamati bentuk gelombang input dan output pada rangkaian.

keterangan

         

  Spesifikasi

b. Generator  

Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

2. BAHAN

• Resistor

 

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V = IR). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 

 Spesifikasi

2. Kapasitor










Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%


Spesifikasi

     

  3. IC - 555

    IC 555 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang sering digunakan sebagai timer atau oscillator dalam rangkaian elektronik. IC 555 memiliki tiga pin utama yaitu pin kontrol (control pin), pin trigger (trigger pin), dan pin output (output pin) yang dapat dikonfigurasi dalam berbagai mode operasi. IC 555 juga dapat diatur untuk menghasilkan pulsa dengan frekuensi dan duty cycle tertentu. IC 555 sangat populer dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti lampu kilat, alarm, kontrol motor, dan banyak lagi.

      

Spesifikasi

• Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
• Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
• Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
• Maksimum output Arus : 200 mA
• Daya : 600 mW
• Suhu kerja antara : 0 to 70 °C
  
  
  
  

  1. GND : Ground
  2. Trigger : sebagai pemantik agar pewaktuan berkerja
  3. Output : akan dihubungkan ke beban contohnya : Led
  4. Reset : berfungsi untuk menghentikan interval pewaktuan jika dihubungkan dengan GND
  5. Control : sebagai pengakses pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
  6. Threshold : untuk menentukan berapa lamanya pewaktuan
  7. Discharge : biasanya dikonekkan dengan kapasitor elektrolit, dan pada waktu pembuangan muatan el-co digunakan untuk menentukan interval pewaktuan
  8. VCC : tegangan masukan antara 3 Vdc sampai 15 Vdc

 4. Dasar Teori [kembali]

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.

Ada tiga jenis sirkuit multivibrator, yaitu:

• Multivibrator takstabil, di mana sirkuit tidak stabil pada salah satu keadaan, ini berosilasi terus-menerus dari satu keadaan ke keadaan lainnya.
• Multivibrator ekamantap, di mana salah satu keadaan adalah stabil, tetapi yang lainnya takstabil. Sirkuit akan berubah ke keadaan takstabil untuk waktu tertentu, tetapi akan selalu kembali ke keadaan stabil. Sirkuit ini berguna untuk membuat pewaktuan dengan jeda tetap untuk menanggapi isyarat luar.,
• Multivibrator dwimantap, di mana sirkuit akan tetap berada pada salah satu keadaan. Sirkuit dapat diubah dari satu keadaan ke keadaan lainnya dengan penyulut eksternal. Sirkuit ini adalah blok fasis dari register dan memori digital.

A. Rangkaian Monostable Multivibrator

Monostable mempunyai arti satu atau mono dan stabil yang dimana kondisi awal standby pada kondisi low dan high selama selang waktu tertentu setelah dipicu.Rangkaian ini dapat dimanfaatkan sebagai penunda waktu, pendeteksi pulsa gelombang yang hilang, bouncefree switch / penekanan switch sekali dan latch, saklar sentuh, pulse wide moulation (PWM), pembagi frekuensi, dan kapasitansi meter.

Beberapa IC digital yang umum digunakan yang dapat digunakan sebagai multivibrator monostabil antara lain : 

• 74121 (multivibrator monostabil tunggal), 

• 74221 (multivibrator monostabil ganda), 

• 74122 (multivibratormonostabil monostabil tunggal) dan 

• 74123 (multivibrator monostabil ganda retriggerable)
  
  

B. Astable Multivibrator

Aplikasi IC 555 yang satu ini merupakan kebalikan dari aplikasi sebelumnya yaitu monostable. pada astable sesuai dengan namanya yaitu astable yang artinya tidak stabil karena rangkaian ini tidak memiliki keadaan output yang stabil atau berubah-ubah. dari keadaan tersebut dapat dimanfaatkan untuk beberapa aplikasi dalam rangkaian kendali. keadaan ini diperoleh dari pengisian dan pengosongan kapasitor

Pada aplikasi ini IC 555 beroperasi sebagai osilator gelombang kotak (Square Wave Oscilator). kegunaannya sebagai generator pulsa, alarm keamanan, pemodulasi, lampu blink (kedip), dan sebagainya

rangkaian astable multivibrator adalah sebagai berikut :

gambar rangkaian astable multivibrator

rangkaian ini paling sering digunakan sebagai osilator gelombang kotak / pembangkit pulsa, terdapat perhitungan untuk nilai frekuensi output yang kita inginkan :

f = 1 / { ln (2) . (R1 + 2.R2) . C }

atau

karena nilai ln (2) ~ 0,7 sering juga dirumuskan sebagai berikut :

f = 1 / { 0,7 . (R1 + 2.R2) . C }

dengan keterangan sbb. :

f = frekuensi (Hz)

R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm)

C = kapasitor rangkaian (Farad/F)

sebagai contoh : 

jika kita memiliki rangkaian astable dengan komponen berikut : R1 = 10 KOhm, R2 = 2 KOhm dan kapasitor (C) = 1 uF, maka nilai frekuensi outputnya adalah :

f = 1 / { 0,7 . (10000 + 2 . 2000) . 0,000001}

f = 102,04 Hz

jadi frekuensi output / gelombang output rangkaian adalah 102 Hz

seperti yang kita tahu sebelumnya bahwa karakteristik dari IC 555 adalah sebagai berikut :

Reset	Threshold	Trigger	Output
< 1V	-	-	0
-	> 2/3 Vcc	-	0
> 1V	< 2/3 Vcc	< 1/3 Vcc	1
> 1V	< 2/3 Vcc	> 1/3 Vcc	Memori
Control Voltage terhadap Common /GND terpasang Capasitor 0,001 mF

dalam perancangan yang biasa kita tentukan awal adalah ingin mencari berapa frekuensi output yang akan kita cari :

T = 0,7 . (R1 + 2.R2) . C

sedangkan nilai frekuensi adalah 

f = 1 / T

T = 1 / f

ketarangan :

T = periode gelombang (detik/sekon)

f = frekuensi (Hz)

R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm)

C = kapasitor rangkaian (Farad/F)

nilai 0,7 dari ln (2).

dalam pengaplikasiannya selain nilai frekuensi yang kita cari masih ada parameter lain yang harus kita perhatikan yaitu duty cycle. 

apa itu ???

Duty cycle ialah perbandingan pulsa high dan pulsa low pada satu gelombang. jika dalam suatu rangkaian astable MV dikatakan memiliki frekuansi output 2 KHz dengan duty cycle 70% berarti dalam sebuah periode gelombang output rangkaian 70% -nya adalah pada periode High

rumus duty cycle :

D = 1 - R2 / (R1 + 2.R2)

untuk periode high dan low

Th = D . T

R1 = {T / (0,7 . C)} – 2.R2 

dan 

Tl = T - Th

R2 = Tl / (0,7 . C) 

keterangan : 

D = Duty cycle  (%)

T = periode (detik/sekon)

Th = periode pulsa High (detik/sekon)

Tl = periode pulsa Low (detik/sekon)

R1 dan R2 = resistor rangkaian (Ohm)

C = kapasitor rangkaian (Farad/F)

nilai 0,7 dari ln (2).

gambar contoh pengukuran frekuensi output

dalam pengukuran diatas diapat dilihat periode gelombang adalah 508,7 us

gambar pengukuran duty cycle Th

dalam pengukuran diatas diapat dilihat periode gelombang pada saat pulsa high adalah 352,5 us

dutycycle = (352,5/508,7) x 100% = 69,92% atau kira-kira 70%

 Gambar 10.9

ketika multivibrator astabil diaktifkan, periode waktu keadaan TINGGI siklus pertama adalah

sekitar 30% lebih lama, karena kapasitor pada awalnya kosong dan mengisi daya dari 0 (bukan +VCC/3) menjadi +2VCC/3.

Multivibrator astabil menggunakan timer IC 555

bentuk gelombang relevan multivibrator astabil 

C. Multivibrator Monostabil Menggunakan Timer IC 555

    Pada  rangakaian ini Pulsa pemicu diterapkan ke terminal 2 IC, yang awalnya harus dijaga pada +VCC. TINGGI di terminal 2 memaksa keluaran ke keadaan RENDAH. Pulsa pemicu TINGGI-ke-RENDAH di terminal 2 menahan output dalam keadaan TINGGI dan secara bersamaan memungkinkan kapasitor untuk mengisi daya dari +VCC melalui R. Ingatlah bahwa tingkat pulsa pemicu RENDAH harus setidaknya di bawah +VCC/3. Ketika tegangan kapasitor melebihi +2VCC/3, keluaran kembali ke keadaan RENDAH. Kita perlu menerapkan pulsa pemicu lain. gambar dibawah menunjukkan rangkaian multivibrator monostabil dasar yang dikonfigurasi di sekitar timer 555

(a) Multivibrator monostabil menggunakan timer 555 

Gambar (a) diatas menunjukkan bentuk gelombang yang relevan untuk rangkaian Gambar (b) Hal ini sering diinginkan untuk memicu multivibrator monostable baik pada trailing (TINGGI-ke-RENDAH) atau memimpin (RENDAH-ke-TINGGI) tepi bentuk gelombang pemicu. Untuk mencapai itu, kita memerlukan rangkaian eksternal antara input bentuk gelombang pemicu dan terminal 2 dari timer 555. Rangkaian eksternal memastikan bahwa

terminal 2 IC mendapatkan pulsa pemicu yang diperlukan sesuai dengan tepi yang diinginkan bentuk gelombang pemicu. 

1) Resistor

Simbol :

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

2) Kapasitor

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

Spesifikasi

 3. IC - 555

    IC 555 adalah sebuah Integrated Circuit (IC) yang sering digunakan sebagai timer atau oscillator dalam rangkaian elektronik. IC 555 memiliki tiga pin utama yaitu pin kontrol (control pin), pin trigger (trigger pin), dan pin output (output pin) yang dapat dikonfigurasi dalam berbagai mode operasi. IC 555 juga dapat diatur untuk menghasilkan pulsa dengan frekuensi dan duty cycle tertentu. IC 555 sangat populer dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti lampu kilat, alarm, kontrol motor, dan banyak lagi.

      

Spesifikasi

• Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
• Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
• Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
• Maksimum output Arus : 200 mA
• Daya : 600 mW
• Suhu kerja antara : 0 to 70 °C
  
  
  
  

  1. GND : Ground
  2. Trigger : sebagai pemantik agar pewaktuan berkerja
  3. Output : akan dihubungkan ke beban contohnya : Led
  4. Reset : berfungsi untuk menghentikan interval pewaktuan jika dihubungkan dengan GND
  5. Control : sebagai pengakses pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
  6. Threshold : untuk menentukan berapa lamanya pewaktuan
  7. Discharge : biasanya dikonekkan dengan kapasitor elektrolit, dan pada waktu pembuangan muatan el-co digunakan untuk menentukan interval pewaktuan
  8. VCC : tegangan masukan antara 3 Vdc sampai 15 Vdc

  Karakteristik dari IC 555 adalah sebagai berikut :

  
  

  Reset	Threshold	Trigger	Output
  < 1V	-	-	0
  -	> 2/3 Vcc	-	0
  > 1V	< 2/3 Vcc	< 1/3 Vcc	1
  > 1V	< 2/3 Vcc	> 1/3 Vcc	Memori
  Control Voltage terhadap Common /GND terpasang Capasitor 0,001 mF

 5. Percobaan [kembali]

    a) Prosedur[kembali]

Prosedur kerja

pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

• Mempersiapkan Alat beserta Bahan seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas
• Merangkai Rangkaian 
• Pada Rangkaian disambungkan input berupa gelombang pulsa  agar dapat melihat bagaimana perbedaan respons gelombang input dan outputnya.
• Amatilah nilai input dan output dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada, 

    b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Gambar dah hasil simulasi rangkaian 10.10 a

Rangkaian 10.10

Prinsip kerja

         Pada Skematik Terdiri dari sebuah IC 555, 2 buah resistor dan Sebuah kapasitor elco. Saat rangkaian diaktifkan, mula mula Kapasitor C1 mengisi muatannya lewat R1 dan R2. Kapasitor mengisi muatannya hingga tegangan pada C1 lebih dari 2/3*Vcc. Artinya, jika tegangan kerja adalah 5V maka kapasitor mengisi sampai tegangannya 2/3*5=3.33v. Pada saat kapasitor mengisi, output pin kaki 3 adalah HIGH. Saat tegangan pada C1 lebih sedikit saja dari 3.33v, transistor internal yang berada pada pin 7 akan aktif sehingga muatan pada C1 dibuang ke kaki 7 hanya lewat R2. Tegangan pada C1 dibuang sampai nilainya sedikit dibawah 1/3*vcc atau 1.6v. saat kapasitor C1 membuang muatannya, output pin 3 IC akan berubah menjadi LOW. Berkurangnya Tegangan C1 dibawah 1/3vcc menyebabkan transistor internal pada kaki 7 terputus, maka kapasitor mengisi lagi sampai 2/3vcc menyebabkan siklus yang berulang terus menerus. Sehingga terbentuk gelombang pulsa. Kerja dari rangkaian dapat dihentikan dengan cara menghubungkan pin 4 (Reset) ke Ground. Dengan cara ini maka output pin 3 tidak akan berubah (LOW).

Gambar dah hasil simulasi rangkaian 10.10 c (modifikasi 10.10a)

Rangkaian 10.10 C

Prinsip kerja

         Pada Skematik Terdiri dari sebuah IC 555, 2 buah resistor dan Sebuah kapasitor elco. Saat rangkaian diaktifkan, mula mula Kapasitor C1 mengisi muatannya lewat R1 dan R2. Kapasitor mengisi muatannya hingga tegangan pada C1 lebih dari 2/3*Vcc. Artinya, jika tegangan kerja adalah 5V maka kapasitor mengisi sampai tegangannya 2/3*5=3.33v. Pada saat kapasitor mengisi, output pin kaki 3 adalah HIGH. Saat tegangan pada C1 lebih sedikit saja dari 3.33v, transistor internal yang berada pada pin 7 akan aktif sehingga muatan pada C1 dibuang ke kaki 7 hanya lewat R2. Tegangan pada C1 dibuang sampai nilainya sedikit dibawah 1/3*vcc atau 1.6v. saat kapasitor C1 membuang muatannya, output pin 3 IC akan berubah menjadi LOW. Berkurangnya Tegangan C1 dibawah 1/3 vcc menyebabkan transistor internal pada kaki 7 terputus, maka kapasitor mengisi lagi sampai 2/3 vcc menyebabkan siklus yang berulang terus menerus. Sehingga terbentuk gelombang pulsa. Kerja dari rangkaian dapat dihentikan dengan cara menghubungkan pin 4 (Reset) ke Ground. Dengan cara ini maka output pin 3 tidak akan berubah (LOW).

Video Simulasi

Gambar dah hasil simulasi rangkaian 10.10 c (modifikasi 10.10c)

Rangkaian 10.10 C

Prinsip Kerja

(c) dan (d) menunjukkan dua sirkuit yang dimodifikasi dimana

Periode waktu kondisi TINGGI dan RENDAH dapat dipilih secara independen. Untuk multivibrator astabil

sirkuit pada Gambar 10.10 (c) dan (d), dua periode waktu diberikan oleh persamaan:

Periode waktu kondisi tinggi = 0 69R1 C (10.11)

Periode waktu keadaan RENDAH = 0 69R2 C (10.12)

Untuk R1 = R2 = R

 T = 1 38RC dan f = 1/1 38RC

    c) Video Simulasi [kembali]

 6. Download File [kembali]

Link File rangkaian 10.10 A klik disini
Link File rangkaian 10.10 C klik disini
Link File rangkaian 10.10 D klik disini
link Datasheet Resistor Klik disini
Datasheet IC 555 Klik disini
Download Datasheet Osiloskop
Download Datasheet Resistor
Download Datasheet Kapasitor
DataSheet Dioda Klik disini
Download Video 10.10
Download Video 10.10C
Download Video 10.10D