Astable Multivibrator D < 50 %

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Video

7. File Download 

1. Pendahuluan[Back]

    Multivibrator Astabil, atau Astable Multivibrator, adalah jenis rangkaian elektronik yang tidak memiliki keadaan stabil. Ini berarti bahwa outputnya terus-menerus beralih antara tingkat tinggi dan rendah tanpa henti. Rangkaian ini bekerja dengan menggunakan dua transistor atau amplifier untuk memperkuat sinyal output dan kemudian meneruskan muatan ke input. Dengan kata lain, sinyal keluarannya digunakan untuk mengisi ulang sinyal masukannya.

2. Tujuan[Back]

• Mengetahui prinsip dasar rangkaian osilator.
• Mempelajari cara merancang rangkaian astable multivibrator D < 50%.
• Mengetahui cara mengaplikasikan rangkaian astable multivibrator D < 50% dalam berbagai aplikasi.

3. Alat dan Bahan[Back]

• Alat

        1) Oscilloscope

            Oscilloscope adalah alat ukur yang berfungsi untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari.

Tampilan Oscilloscope pada proteus

        2) Power Suplly

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

Tampilan asli power supply

Spesifikasi

• Bahan

        1) Resistor

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

Tampilan resistor asli

Besaran resistor dilambangkan dengan kumpulan warna-warna yang berbeda, yang tersusun pada luar resistor . Untuk mengetahui nilai warna, berikut  tabel warna untuk menentukan besaran resistor :

Tabel warna resistor

Spesifikasi

        2) Kapasitor

            Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Tampilan asli kapasitor

        3) Operational Amplifier

            Operational Amplifier (Op-Amp) adalah suatu perangkat penguat elektronik yang dirancang untuk memperkuat perbedaan potensial (tegangan) antara dua inputnya. Dengan menggunakan beberapa transistor dan komponen elektronik lainnya, Op-Amp memiliki kemampuan untuk menghasilkan penguatan yang sangat tinggi terhadap sinyal input.

Tampilan asli Op-Amp

Pin-out Op-Amp

Spesifikasi

        4) Dioda

           Dioda adalah komponen yang berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik, disusun dari beragam bahan yang bersifat semikonduktor. Umumnya jenis bahan yang digunakan dalam proses pembuatannya yakni seperti silikon, germanium, dan lain sebagainya. 

Tampilan asli Dioda

Spesifikasi

        5) Baterai

        Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber tegangan DC.

Tampilan asli baterai

Spesifikasi:

* 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

        6) Ground

            Ground pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah memberikan perlindungan ke seluruh sistem serta menetralisir cacat yang disebabkan daya yang kurang baik atau kualitas komponen yang tidak standar.

Tampilan ground pada proteus

        7) 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.

Tampilan IC 555

4. Dasar Teori[Back]

    a) Rangkaian Astable Multivibrator

        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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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

        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 ). 

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama.

2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua.

3. Masukkan angka langsung dari kode warna gleang ketiga.

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.

    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:

* 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 

Konfigurasi Op-Amp

1. 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.

2. 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 )

3. 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.

4. 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

5. 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

6. Penguat Integrator

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

    d) 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:

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.

    e) Dioda

        Diode (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.

Berikut ini adalah fungsi dari dioda antara lain:

1. Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.

2. Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.

3. Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.

4. Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator

5. Untuk penyearah

6. Untuk indikator

7. Untuk alat menggandakan tegangan.

8. Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo. 

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

Dengan: 

Grafik Dioda

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.

5. Percobaan[Back]

    a) Prosedur

        Step 1    : Buka aplikasi proteus pada laptop.

        Step 2    : Siapkan komponen rangkaian yang diperlukan pada proteus.

        Step 3    : Susun komponen tersebut sesuai petunjuk menjadi sebuah rangkaian yg kompleks.

        Step 4    : Mulailah untuk mensimulasikan komponen yang telah disusun tersebut.

        Step 5    : Amati rangkaian yang dibuat.

    b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

        1) Rangkaian Astable Multivibrator

Rangkaian Astable Multivibrator

Output Gelombang Astable Multivibrator

        2) Rangkaian Astable Multivibrator D < 50%

Rangkaian Astable Multivibrator D < 50%

Output Gelombang 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%.

6. Video[Back]

    1) Rangkaian Astable Multivibrator

    2) Rangkaian Astable Multivibrator D < 50%

7. File Download[Back]

• Download File HTML klik disini
• Download File Rangkaian Astable Multivibrator klik disini
• Download File Rangkaian Astable Multivibrator D < 50% klik disini
• Download File Video Rangkaian Astable Multivibrator klik disini
• Download File Video Rangkaian Astable Multivibrator D < 50% klik disini
• Download File Datasheet Resistor klik disini
• Download File Datasheet Baterai klik disini
• Download File Datasheet Op - Amp klik disini
• Download File Datasheet IC 555 klik disini
• Download File Datasheet Oscilloscope klik disini
• Download File Datasheet Kapasitor klik disini
• Download File Datasheet Dioda klik disini