ASTABLE MULTIVIBRATOR D = 50%

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File 

1. Pendahuluan[Back]

        Sebuah astable multivibrator adalah jenis rangkaian osilator elektronik yang menghasilkan sinyal output berupa gelombang persegi dengan amplitudo tetap, di mana keadaan "on" (aktif) dan "off" (tidak aktif) dari output bergantian secara terus-menerus tanpa adanya sinyal input eksternal. Salah satu parameter penting dari astable multivibrator adalah siklus tugas (duty cycle), yang menentukan rasio antara periode di mana sinyal output berada dalam keadaan "on" dengan periode total dari sinyal output tersebut.

        Dalam konteks Anda, ketika disebutkan "ASTABLE MULTIVIBRATOR D = 50%", ini mengacu pada duty cycle (siklus tugas) dari sinyal output yang dihasilkan oleh astable multivibrator tersebut. Duty cycle adalah persentase waktu di mana output berada dalam keadaan "on" terhadap total periode sinyal output. Dengan nilai duty cycle (D) sebesar 50%, ini berarti bahwa sinyal output memiliki periode aktif dan tidak aktif yang sama panjangnya. Dengan kata lain, sinyal output berada dalam keadaan "on" selama setengah dari periode totalnya, dan dalam keadaan "off" selama setengah sisanya.

2. Tujuan[Back]

• Mengetahui fungsi dari Astable Multivibrator.
• Mampu mengetahui dan menganalisis karakteristik rangkaian signal generator sebagai aplikasi dari rangkaian Astable Multivibrator D = 50%.
• Mampu merangkai rangkaian signal generator sebagai aplikasi dari rangkaian Astable Multivibrator D = 50%  dengan aplikasi proteus.

3. Alat dan Bahan[Back]

Alat

• 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.

Spesifikasi dan Pinout :

Generator Daya

• Power Supply

    Power Supply (Catu Daya) adalah sebuah komponen yang digunakan untuk memasok atau menyediakan daya listrik ke sebuah atau lebih perangkat. Power supply saat ini telah dirancang sedemikian rupa untuk mampu mengubah bahan dasar energi semisal energi matahari, angin, hingga kimia menjadi energi listrik.

Bahan

• OP-AMP

         Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan. Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

• Resistor

        Resistor merupakan suatu komponen elektronik yang memiliki dua pin dan nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur tegangan listrik dan arus listrik. (V=I.R)

Cara menghitung nilai resistor :

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 : 

• Kapasitor

        Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor mempunyai satuan Farad dari nama Michael Faraday.

Cara Menentukan : 

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 Kapasitor :

• Ground

            Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika dan berfungsi sebagai pelindung ke seluruh sistem.

4. Dasar Teori[Back]

            Multivibrator adalah suatu rangkaian elektronika yang mengeluarkan tegangan bentuk blok atau pulsa. Astabil Multivibrator merupakan salah satu jenis multivibrator yang berguncang bebas (free running) dan tersulut (triggering). 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. 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 rangkaian dihubungkan seperti ditunjukkan gambar diatas (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. Banyak metode digunakan untuk membentuk rangkaian multivibrator astabil, di antaranya adalah dengan menggunakan Operational Amplifier, menggunakan IC 555, atau transistor NPN. Jika ingin memperbesar periode (T) maka yang diubah kapasitor menjadi lebih besar.

    Secara singkat, Multivibrator Astabil atau Astable Multivibrator adalah jenis Multivibrator yang tidak memiliki status stabil atau disebut juga Kuasi Stabil (Quasi Stable) karena beralih terus-menerus diantara dua kondisi setelah jangka waktu tertentu yang ditentukan oleh konstanta waktu RC (Resistor Kapasitor). Multivibrator Astabil ini sering disebut juga dengan Free Running Multivibrator atau Multivibrator Berjalan Bebas karena menghasilkan gelombang persegi sebagai outputnya tanpa memerlukan Input tambahan atau bantuan eksternal yang berupa pulsa pemicu untuk berosilasi.

         Disebut sebagai astable multivibrator 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.

Adapun rumus dari rangkaian astable multivibrator dengan D = 50% sebagai berikut : 

Untuk menentukan tegangan ambang VUT atau VLT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output Vo sama dengan +Vsat atau –Vsat. Pada saat VO = +Vsat, input di pin (+) mendapat feedback sebesar :

dan kapasitor C diisi dengan arah arus dari VO melalui Rf dan C ke ground sehingga tegangan kapasitor VC menjadi naik, selama :

Pada saat VO = -Vsat, input di pin (+) mendapat feedback sebesar :

dan kapasitor C membuang dengan arah arus dari ground melalui C dan Rf ke Vo sehingga tegangan kapasitor VC menjadi turun selama :

Pada rangkaian ini, terjadi pengisian kapasitor serta pembuangan kapasitor yang digambarkan dalam grafik sebagai berikut :

1. Pengisian Kapasitor
   
   
   
2. Pengosongan Kapasitor
   
   
   

Untuk mencari Duty Cell, dapat kita gunakan rumus sebagai berikut :

Saat Duty cell sama dengan 50%, maka rumus dapat dibentuk menjadi :

• 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. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (V =I.R).

Simbol resistor :

Cara menentukan nilai resistor dengan gelang warna :

1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.

2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.

3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang keempat atau pangkatkan angk tersebut dengan 10 (10^n) dan dikalikan ke ketiga warna gelang tadi.

5. Gelang kelima ini merupakan nilai toleransi dari resistor.

• OP-AMP

            Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:

a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ~)

b. Impedansi input tak berhingga (rin = ~)

c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ~)

d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Amplifier Operasional:

Penguat Pembalik:

Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.

        R f  = Resistor umpan balik

        R in  = Resistor Masukan

        V in = Tegangan masukan

        V keluar  = Tegangan keluaran

        Av  = Penguatan Tegangan

Penguatan tegangan :

Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh :

Tegangan Keluaran:

Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai  penguat pembalik.

Penguat Penjumlahan:

Tegangan Keluaran:

Output umum dari rangkaian yang diberikan di atas adalah :

Jumlah Tegangan Input Amplifikasi Terbalik:

jika resistor inputnya sama, outputnya adalah jumlah tegangan input yang diskalakan terbalik,

Jika R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R

Output yang Dijumlahkan:

Ketika semua resistor dalam rangkaian di atas sama, outputnya adalah jumlah terbalik dari tegangan input.

Jika R f  = R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R;

V keluar  = (V 1  + V 2  + V 3 + V n )

Penguat Non-Pembalik:

Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.

         R f  = Resistor umpan balik

         R = Resistor Tanah

         V masuk = Tegangan masukan

         V keluar  = Tegangan keluaran

         Av  = Penguatan Tegangan

Keuntungan Penguat:

Gain total penguat non-pembalik adalah :

Tegangan Keluaran:

Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;

Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:

Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f  = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan.

Penguat Diferensial:

Istilah yang digunakan untuk rumus Penguat Diferensial.

       R f  = Resistor umpan balik

       R a  = Resistor Input Pembalik

       R b  = Resistor Input Non Pembalik

       R g  = Resistor Ground Non Pembalik

       V a = Tegangan input pembalik

       V b = Tegangan Input Non Pembalik

       V keluar  = Tegangan keluaran

       Av  = Penguatan Tegangan

Keluaran Umum:

tegangan keluaran dari rangkaian yang diberikan di atas adalah :

Keluaran Diferensial Berskala:

Jika resistor R f  = R g   & R a  = R b  , maka output akan diskalakan perbedaan dari tegangan input :

Perbedaan Penguatan Persatuan:

Jika semua resistor yang digunakan dalam rangkaian adalah sama yaitu R a  = R b  = R f  = R g  = R, penguat akan memberikan output yang merupakan selisih tegangan input;

V keluar  = V b + V a

Penguat Pembeda :

Penguat Operasional jenis ini memberikan tegangan output yang berbanding lurus dengan perubahan tegangan input. Tegangan keluaran diberikan oleh :

Input gelombang segitiga => Output gelombang persegi panjang

Input gelombang sinus => Output gelombang kosinus

Penguat Integrator :

Penguat ini memberikan tegangan keluaran yang merupakan bagian integral dari tegangan masukan :

• Kapasitor

        Setiap perangkat elektronika memiliki simbol sebagai lambang. Demikian pula dengan rangkaian kapasitor. Pada simbol kapasitor dibuat dengan tampilan yang nyaris sama. Namun terdapat pula perbedaan yang terletak pada beberapa titik yang bertujuan untuk membedakan jenisnya.

Simbol kapasitor dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Simbol kapasitor standar Eropa.
2. Simbol kapasitor standar Amerika.

Anda dapat melihat contoh simbol-simbol kapasitor seperti dibawah ini :

    Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa simbol kapasitor standar Eropa dilambangkan dengan dua segi empat yang dibuat sejajar. Sedangkan untuk simbol kapasitor standar Amerika, mereka menggunakan dua garis yang disejajarkan secara vertikal. Secara sekilas, simbol kapasitor dari kedua jenis diatas terlihat mirip. Perbedaannya hanya terletak pada beberapa bagian. 

Berikut ini penjabarannya :

1. Adanya kutub positif untuk kapasitor bipolar.
2. Perbedaan letak ujung panah untuk kapasitor variabel (trimmer).
3. Terdapat perbedaan bentuk fisik dan cara mengubah kapasitas pada kapasitor trimmer dengan varco biasa.

Macam-Macam Rangkaian Kapasitor :

        Untuk mendapatkan nilai tertentu pada kapasitor, hal tersebut bisa didapatkan dengan cara merangkai beberapa buah kapasitor sesuai kebutuhan. Rangkaian untuk kapasitor pada umumnya sama dengan rangkaian listrik yang dapat dibedakan menjadi tiga, yakni rangkaian kapasitor seri, paralel dan juga gabungan. 

Simak penjelasannya berikut ini :

1. Rangkaian Kapasitor Seri

        Rangkaian kapasitor seri merupakan rangkaian yang dibuat dengan cara menyambungkan kaki-kaki kapasitor dalam satu garis lurus. Pada rangkaian seri, ketika Anda ingin mencari hambatan. Maka hambatan totalnya cukup dijumlahkan saja.

        Untuk mendapatkan hasil penghitungannya, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor seri, yakni adalah :

2. Rangkaian Kapasitor Paralel

        Rangkaian kapasitor paralel merupakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun dengan bentuk paralel atau berderet.

        Untuk jenis kapasitor paralel, susunan rangkaian paralel dapat Anda lihat pada gambar berikut ini :

        Untuk penghitungan nilai kapasitas rangkaian paralel pada kapasitor, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor paralel, yaitu:

3. Kapasitor Gabungan

        Rangkaian gabungan merupakan rangkaian kapasitor yang terdiri dari perpaduan antara seri dan paralel. Untuk menghitung nilai kapasitas dari rangkaian gabungan, Anda dapat menghitung dengan menggunakan rumus kapasitor gabungan di atas, yakni dengan menghitung masing-masing rangkaian, antara seri dan paralel kemudian menjumlahkannya.

 

5. Percobaan[Back]

A. Langkah Percobaan

    Pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan komponen yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

B. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

    1. Gambar Rangkaian 

    2. Tampilan Gelombang Rangkaian pada Osiloskop

    Prinsip Kerja :

    Multivibrator astabil mempunyai dua keadaaan namun tidak stabil pada salah satu diantaranya, dengan kata lain multivibrator akan berada pada salah satu keadaannya selama sesaat dan kemudian berpindah yang lain, disini multivibrator menetap untuk sesaat, sebelum berpindah kembali ke keadaan semula. Perpindahan pulang pergi yang berkesinambungan ini menghasilkan suatu gelombang segi empat. 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.

C. Video Simulasi

 

6. File Download[Back]

File Rangkaian :

Rangkaian Astable Multivibrator D =50% [klik disini]

Download Video [klik disini]

File Datasheet :

Datasheet Osiloskop [klik disini]
Datasheet Power Supply [klik disini]

Datasheet Resistor [klik disini]
Datasheet OP-AMP [klik disini]
Datasheet Kapasitor [klik disini]