KULIAH TEKNIK ELEKTRO: ASTABLE MULTIVIBRATOR

BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH ELEKTRONIKA

Dosen : Darwison, M.T

Oleh :

Annisa Cinta Ramadhani

2110952011

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Universitas Andalas

Padang

2022

Referensi :

Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang
Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2, ISBN: 978-602-9081
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013
Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.
Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005
Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.
John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.

RANGKAIAN ASTABLE MULTIVIBRATOR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan [Kembali]

Dapat memahami apa itu astable multivibrator
Dapat memahami pengaplikasian dari astable multivibrator
Dapat mensimulasikan rangkaian astable multivibrator

2. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Resistor

Spesifikasi :

Resistance (Ohms) : 220 V

Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W

Tolerance : ± 5%

Packaging : Bulk

Composition : Carbon Film

Temperature Coefficient : 350ppm/°C

Lead Free Status : Lead Free

RoHS Status : RoHs Complient

2. Baterai 12 V

Baterai 12 V berfungsi sebagai sumber energi listrik yang digunakan dalam simulasi ini.

3. Kapasitor

kapasitor befungsi sebagai penyimpan tegangan listrik sementara. sebagai konduktor pada arus AC (Alternating Current). sementara pada arus DC (Direct Current) kapasitor berfungsi sebagai isolator atau penghambat arus masuk.

nilai kapasitansi : 0.01 uF

4. Ground

sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu.

5. LM 741

Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Spesifikasi :

Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau VOO = 0 (nol)

Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)

Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

Karakteristik tidak berubah dengan suhu

6. Osiloskop

Pada dasarnya osiloskop digunakan untuk mengukur suatu gelombang sinyal. Namun, di samping itu juga osiloskop memiliki fungsi lain, di antaranya:

Untuk pengukuran sinyal frekuensi yang berosilasi
Untuk pengecekan sinyal pada rangkaian listrik
Untuk pembeda arus AC dan D

3. Dasar Teori [Kembali]

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.

Multivibrator beroperasi sebagai osilator, yaitu sebagai sebuah rangkaian pembangkit sinyal, di mana sinyal yang dihasilkan pada keluaran akan berbentuk gelombang persegi (square wave). Multivibrator Astable atau Multivibrator Astabil beralih di antara dua keadaan tanpa henti dengan menggunakan sinyal keluarannya untuk mengisi ulang sinyal masukan. Ini bekerja melalui transistor atau amplifier yang memperkuat sinyal output dan kemudian meneruskan muatan ke input. Umumnya, terdapat dua kapasitor di antara terminal Input dan Output, yang satu terisi penuh dan yang lainnya melepaskan muatan yang memungkinkan level tegangan dinaikkan atau diturunkan. Saat kapasitor yang diisi melepaskan dan mentransfer energinya ke kapasitor kedua, kapasitor kedua mengisi ulang dan bersiap untuk melepaskan energi kembali ke input. Hal ini memungkinkan multivibrator astabil untuk beralih antara status tinggi dan status rendah pada siklus berkelanjutan.Multivibrator dalam pengoperasiannya memiliki dua keadaan utama, yaitu keadaan stabil dan keadaan tak stabil.

- 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.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.

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.

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 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.Cara kerja :

Keadaan 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 waktu t sehingga output op-amp berubah dari nilai 0 kembali pada nilai 1.

1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini:

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :
1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi
2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.
3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

2. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

3. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor disebut keping. kapastior disebut juga dengan kondensator adalah alat/ komponen listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu.

Untuk mendapatkan kapasitas yang sesuai, maka dapat dilakukan penggabungan kapasitor baik secara seri maupun paralel. C1,C2 dan C3 yang dirangkaikan secara paralel. jika ujung ketiga kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar V. jika kapasitas rangkaian kapasitor sebesar Cp maka qp = CqV. jumlah muatan ketiga kapasitor ialah qp = q1+q2+q3 sehingga :

Cp = C1+C2+C3+...+Cn

Jika sebuah kapasitor diberi muatan sesungguhnya yang terjadi ialah pemindahan muatan listrik dari satu bidang kapasitor ke bidang lainnya, untuk itu diperlukan usaha. Usaha yang diberikan untuk memindahkan muatan disimpan di dalam kapasitor sebagai energi muatan sebuah kapasitor dengan kapasitas C diberi muatan listrik q sehingga diperoleh potensial V dalam hal ini besar muatan yang diberikan sebanding dengan potensial yang diperoleh yaitu q = CV.

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor yang bermuatan q dan potensial V adalah ½q V karena q = CV Maka dapat dituliskan dalam bentuk lain yaitu W = cv² atau W = ½ q²/C

w = energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)

q = muatan listrik atau (C)

V = potensial kapasitor (V)

C = kapasitas kapasitor (F)

4. LM 741

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

5. Osiloskop

osiloskop adalah sebuah alat ukur elektronik yang digunakan untuk menginterpretasi atau memproyeksikan sinyal serta frekuensi listrik menjadi bentuk gambar grafik sehingga dapat dinyatakan dalam satuan tertentu sebagai indikator kinerja.

Fungsi utama dari osiloskop adalah membaca sinyal dan frekuensi listrik untuk kemudian diproyeksikan menjadi visual gambar listrik agar dapat dengan mudah dilihat, dipelajari maupun dianalisa.

Sehingga dengan alat osiloskop, bentuk gelombang sinyal atau frekuensi listrik dari suatu rangkaian elektronika dapat diketahui secara detail. Osiloskop akan menampilkan hasil pengukuran berupa gambar grafik dua sumbu atau dimensi analogi sumbu X (Waktu) dan sumbu Y (Tegangan).

gambar hasil pengukuran osiloskop

Fungsi lainnya dari osiloskop :

Mengukur jumlah frekuensi dan gelombang
Menganalisa gejala gelombang yang bersifat periodik
Untuk mengetahui bentuk gelombang dari suatu tegangan.
Untuk menganalisa gelombang dan fenomena lain dalam sebuah rangkaian elektronika.
Untuk melihat dan membaca emplitudo, tegangan, periode dan frekuensi dari sinyal yang tidak diketahui.
Untuk menganalisa tingkah laku besaran yang dapat berubah-ubah terhadap waktu pada tampilan di layar
Untuk mengukur perubahan aliran (phasa) dari sinyal input.
Untuk mengetahui beda Fasa antara dua sinyal
Mengukur frekuensi dan tegangan AC/DC

4. Percobaan [Kembali]

A. Prinsip Kerja

Prinsip kerjanya hampir sama seperti rangkaian pembangkit gelombang segitiga dengan memakai rangkaian ramp dan komparator. Rangkaian ini gabungan dua rangkaian dalam satu op-amp yaitu rangkaian penguat yang menggunakan sebuah kapasitor sebagai pengganti Ri dan rangkaian komparator.

Cara kerja umum multivibrator adalah penguat transistor dua tingkat yang dihubungkan dengan kondensator dimana output dari tingkat yang terakhir dihubungkan dengan penguat pertama, sehingga kedua transistor itu akan saling umpan balik. Pulsa tegangan itu terjadi selama 1 periode yang ditentukan oleh komponen-komponen penyusun rangkaian multivibrator tersebut. Rangkaian tersebuthanya mengubah keadaan tingkat tegangan keluarannya diantara 2 keadaan, masing-masing memiliki periode yang tetap.apabila pin6 dan pin 2 dihubungkan (lihat blok diagram) maka akan memicu dirinya sendiri dan bergerak bebas sebagai multivibrator , rangkaian multivibrator tersebut akan bekerja secara bebas dan tidak lagi memerlukan pemicu.

B. Prosedur Percobaan

Step 1 : Siapkan komponen rangkaian pada aplikasi proteus

Step 2 : Simulasikan dan rangkai komponen hingga membentuk sebuah rangkaian pada aplikasi proteus

Step 3 : Jalankan rangkaian, untuk menampilkan bentuk gelombang pada komponen osiloskop

C. Rangkaian Simulasi