Afifah Febry Nabilla: ASTABLE MULTIVIBRATOR D

[menuju akhir]

Astable multivibrator D < 50 %

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan [kembali]

a. Mengetahui prinsip dasar rangkaian osilator.

b. Mempelajari cara merancang rangkaian astable multivibrator D < 50%.
c. Mengetahui cara mengaplikasikan rangkaian astable multivibrator D < 50% dalam berbagai aplikasi.

2. Alat dan Bahan [kembali]

ALAT

a. Osciloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode. Sorotan elektron membekas pada layar. Suatu rangkaian khusus dalam osiloskop menyebabkan sorotan bergerak berulang-ulang dari kiri ke kanan.

b. Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

BAHAN

A. Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya.

B. Kapasitor

Kondensator atau sering disebut sebagai kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

C. Op-Amp (Operational Ampifire)

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).

D. IC 555

IC timer 555 merupakan sirkuit terpadu (chip) yang pada dasarnya aplikasi ini digunakan untuk timer (pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan pulse generator (pembangkit pulsa) dengan operasi rangkaian astable.

E. Dioda
dioda (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya

F. Baterai

Berfungsi sebagai sumber tegangan.

Spesifikasi dan Pinout Baterai

· Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v

· Output voltage: dc 1~35v

· Max. Input current: dc 14a

· Charging current: 0.1~10a

· Discharging current: 0.1~1.0a

· Balance current: 1.5a/cell max

· Max. Discharging power: 15w

· Max. Charging power: ac 100w / dc 250w

· Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s

· Ukuran: 126x115x49mm

· Berat: 460gr

G. GROUND

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

3. Dasar Teori [kembali]

A. Rangkaian Astable Multivibrator

adalah rangkaian pembangkit gelombang persegi tanpa sumber input. 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.

Rangkaian astable multivibrator D < 50% adalah jenis astable multivibrator yang menggunakan duty cycle (rasio siklus) lebih kecil dari 50%. Duty cycle adalah perbandingan antara waktu HIGH dan waktu LOW dalam satu siklus osilasi. Dalam rangkaian astable multivibrator D < 50%, waktu LOW lebih lama dari waktu HIGH, sehingga duty cycle lebih kecil dari 50%.

Rangkaian astable multivibrator D < 50% umumnya menggunakan op amp comparator sebagai komponen utama yang digunakan untuk membandingkan tegangan input dan menghasilkan output digital. Rangkaian ini juga menggunakan resistor dan kapasitor sebagai elemen pembentuk waktu dalam rangkaian osilator.

Rangkaian astable multivibrator D < 50% dapat digunakan dalam beberapa aplikasi elektronik seperti:

Sistem kontrol motor: Rangkaian astable multivibrator D < 50% dapat digunakan dalam sistem kontrol motor, di mana sinyal output dapat digunakan untuk mengontrol laju putaran motor. Hal ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan duty cycle yang rendah untuk menghasilkan sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yang dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan motor.
Pemrosesan sinyal: Rangkaian astable multivibrator D < 50% dapat digunakan dalam pemrosesan sinyal, seperti dalam rangkaian pembangkit pulsa, pembangkit frekuensi atau pembangkit sinyal modulasi. Dalam aplikasi ini, sinyal output yang dihasilkan oleh astable multivibrator digunakan sebagai input untuk rangkaian lainnya yang memerlukan sinyal periodik.
Pengatur waktu: Rangkaian astable multivibrator D < 50% dapat digunakan sebagai pengatur waktu atau timer dalam aplikasi seperti jam digital, alarm, atau rangkaian penghitung waktu. Dalam aplikasi ini, waktu periode sinyal output yang dihasilkan dapat diatur dengan nilai resistor dan kapasitor yang tepat.
Komunikasi nirkabel: Rangkaian astable multivibrator D < 50% dapat digunakan dalam aplikasi komunikasi nirkabel, di mana sinyal output dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal modulasi untuk pengiriman data melalui gelombang elektromagnetik.
Rangkaian trigger: Rangkaian astable multivibrator D < 50% dapat digunakan sebagai rangkaian trigger untuk mengaktifkan rangkaian lainnya, seperti rangkaian flip-flop atau rangkaian counter. Hal ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan sinyal output yang dihasilkan sebagai input untuk rangkaian trigger yang lainnya.

Namun, perlu diingat bahwa dalam aplikasi praktis, rangkaian astable multivibrator D < 50% lebih jarang digunakan daripada rangkaian astable multivibrator dengan duty cycle yang lebih tinggi.

B. RESISTOR

GAMBAR . RESISTOR

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika.Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR).Cara menghitung nilai resistor dapat dilihat pada gambar2 dan gambar 3.

GAMBAR 2. WARNA GELANG RESISTOR

GAMBAR 3. CARA PENGHITUNGAN BESAR RESISTANSI RESISTOR
LANGKAH-LANGKAH :

MASUKKAN ANGKA LANGSUNG DARI KODE WARNA GELANG KE-1 (PERTAMA)
MASUKKAN ANGKA LANGSUNG DARI KODE WARNA GELANG KE-2
MASUKKAN JUMLAH NOL DARI KODE WARNA GELANG KE-3 ATAU PANGKATKAN ANGKA TERSEBUT DENGAN 10 (10N)
MERUPAKAN TOLERANSI DARI NILAI RESISTOR TERSEBUT

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%.

C. 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.

D. Kapasitor

Gambar Simbol 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:

Simbol kapasitor standar Eropa.
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.

Adanya kutub positif untuk kapasitor bipolar.
Perbedaan letak ujung panah untuk kapasitor variabel (trimmer).
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:

rumus kapasitor seri

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:

rumus kapasitor pararel

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.

E.Dioda

Spesifikasi

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:

Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

4. Percobaan [kembali]

- Prosedur Percobaan

Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus
Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
Resistor yang digunakan ada diberi hambatan 50k,50k,15k,30k.
Baterai yang digunakan diberi tegangan yaitu 9V.
Capasitor yang digunakan diberi tegangan yaitu 15uF
Setelah semua komponen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.
Jika rangkaian benar, maka osciloscope akan menampilkan gelombang yang menunjukkan input.

-Rangkaian Simulasi

a. Rangkaian Astable Multivibrator

Rangkaian Astable Multivibrator

Tampilan Gelombang pada Rangkaian Astable Multivibrator

b. Rangkaian Astable Multivibrator D < 50%

Rangkaian Astable Multivibrator D < 50%

Tampilan Gelombang pada Rangkaian Astable Multivibrator D < 50%

- Prinsip Kerja:

Rangkaian Astable Multivibrator D < 50% menggunakan 4 buah resistor dan 2 buah dioda. Dioda 1 dan 2 dipasang secara paralel, dan setiap dioda diserikan masing masing dengan resistor 1 sebesar 50k ohm dan resistor 2 sebesar 50k ohm, sehingga resustor tersebut juga terpasang secara paralel. Selanjutnya resistor 3 sebesar 30k ohm dan resistor 4 sebesar 15k ohm dipasang secara seri pada rangkaian. Sehingga melalui rangkaian diperoleh Rf1 = 25k ohm dan Rf2 = 45k ohm. Jadi dapat disimpulkan bahwa Rf1 < Rf2 dan rangkaian merupakan D < 50%.

Afifah Febry Nabilla

ASTABLE MULTIVIBRATOR D < 50 %

Astable multivibrator D < 50 %

b. Mempelajari cara merancang rangkaian astable multivibrator D < 50%.
c. Mengetahui cara mengaplikasikan rangkaian astable multivibrator D < 50% dalam berbagai aplikasi.

GAMBAR . RESISTOR

GAMBAR 2. WARNA GELANG RESISTOR

GAMBAR 3. CARA PENGHITUNGAN BESAR RESISTANSI RESISTOR
LANGKAH-LANGKAH :

MASUKKAN ANGKA LANGSUNG DARI KODE WARNA GELANG KE-1 (PERTAMA)
MASUKKAN ANGKA LANGSUNG DARI KODE WARNA GELANG KE-2
MASUKKAN JUMLAH NOL DARI KODE WARNA GELANG KE-3 ATAU PANGKATKAN ANGKA TERSEBUT DENGAN 10 (10N)
MERUPAKAN TOLERANSI DARI NILAI RESISTOR TERSEBUT