ELEKTRONIKA DASAR 2

Elektronika Dasar 2

Modul 4127

ELEKTRONIKA DASAR 2

SAKLAR TRANSISTOR DAN MULTIVIBRATOR 1. Pengantar Pada modul-modul terdahulu kita telah membahas rangkaian analog, yaitu rangkaian-rangkaian elektronik yang mengolah isyarat masukan sehingga dihasilkan keluaran dengan hubungan tertentu antara bentuk isyarat keluaran dengan isyarat masukan. Pada penguat isyarat keluaran serupa dengan isyarat masukan hanya tegangannya berlipat ganda. Kita juga telah membahas rangkaian pengintegral dan pendirefensional. Untuk Isyarat bentuk sinusoida, isyarat integrasi dan pendiferensial. Untuk isyarat bentuk sinusoida, isyarat integrasi dan diferensiasi menyebabkan perubahan fara. Ciri utama dari isyarat yang dihasilkan oleh rangkaian analog adalah bahwa tegangan isyarat dapat mempunyai tegangan berapa saja dalam daerah tertentu. Pada modul modul ini kita akan membahas rangkaian jenis lain, dimana isyarat hanya mempunyai dua nilai saja, satu nilai dekat OV dan yang lain dekat VCC . Isyarat seperti ini dikatakan bersifat biner. Ada tiga macam rangkaian yang bekerja dengan isyarat biner, yaitu rangkaian sklar transistor, rangkaian denyut, dan rangkaian digital. Rangkaian sklar transistor digunakan untuk mengalirkan dan menyumbat arus. Rangkaian denyut bekerja dengan isyarat biner dengan tegangan OV dan VCC. Nilai VCC bergantung pada rangkaian yang digunakan. Rangkaian digital adalah satu jeniis rangkaian denyut dengan VCC tertentu, dan memiliki kemampuan jauh lebih canggih dari rangkaian VCC tertentu, dan memilki kemampuan jauh lebih canggih dari rangkaian denyut. Pada modul ini kita akan membahas rangkaian saklar transistor, dan rangakaian denyut, yaitu rangkaian mutivibrator. Kita akan membahas rangkaian diskrit yang menggunakan transistor dan rangakain yang menggunakan IC pewaktu 555. Kita akan membahas rangkaian digital pada modul-modul berikutya.

128

ELEKTRONIKA DASAR 2

2. Tujuan Instruksional Umum Setelah selesai mengerjakan modul ini Anda diharapkan

memilki kemampuan-kemampuan berikut ; a. Menggunkan transistor sebagai saklar b. Menguraikan dasar kerja berbagai raangkaian multivibrator baik yang diskrit maupun yang menggunakan IC pewaktu Jika Anda mencapai tujuan ini anda akan mudah mengatasi masalah yang timbul seandainya Anda bekerja dengan rangkaian yang nyata dikelak kemudian hari. Selaian itu kedua hal di atas merupakan dasar kerja rangkaian digital, yang akan mempermudah Anda mengatasi berbagai masalah dalam elektronika digital. 3. Tujuan Instruksional Khusus Secara lebih terinci, setelah mengerjakan modul ini Anda diharapkan memilki kemampuan-kemampuan berikut : a. Merancang rangkaian saklar elektronik menggunakan transistor untuk menyalakan lampu LED dan relay elektronik ; b. Merancang dan c. Menggunakan IC pewaktu 555 untuk membuat multivibrator monostabil tak terpicu ulang, multivibrator terpicu ulang dan rangkaian multivibrator astabil. rangakain multivibrator dengan menggunakan transistor, yaitu bistabil, monostabil, astabil, serta picu Schmitt ;

129

ELEKTRONIKA DASAR 2

4. Kegiatan Belajar 4.1 Kegiatan Belajar 1 SAKLAR TRANSISTOR 4.1.1 Uraian dan Contoh 4.1.1.1 Pengantar elektronik digunakan untuk mengalirkan atau

Saklar

menyumbat arus pada suatu beban, seperti misalnya lampu LED, relay elektromekanik, daya motor, lampu pijar, dan sebagainya. Komponen utama untuk saklar elektronik dapat berupa transistor atau tiristor. Yang terakhir ini biasanya dipergunakan untuk mengalirkan arus yang besar, dan hanya bekerja untuk frekuensi rendah saja, yaitu di bawah 100 Hz. Saklar transistor banyak digunakan untuk menyalakan lampu LED atau relay elektromekanik untuk pemakaian arus yang kecil. Kini orang telah membuat transistor dengan kemampuan arus dan tegangan yang besar. Satu keuntungan dari saklar transistor adalah frekuensi tinggi, yaitu hingga ratusan KHz Hal ini dimanfaatkan untuk membuat catu daya saklaran, untuk mengubah dc- dc, yaitu misalnya dari tegangan 5 V dihasilkan +_ 12 V , +_ 20 V dan sebagainya. Teknik catu daya saklaran memungkinkan orang membuat catu daya berpengaturan tegangaan dengan kemampuan arus tinggi dengan ukuran kecil. Catu daya semacam ini banyak digunakan pada computer-komputer mikro, pada pesawat televise , dan sebagainya. Dengan mengetahui ciri-ciri saklar untuk arus kecil kita akan mudah memahami penerapnnya untuk arus dan tegangan yang besar.

130

ELEKTRONIKA DASAR 2

4.1.1.2

Saklar Transistor dasar suatu saklar transistor ditunjukkan pada

Rangakai Gambar 1 (a).

Vcc

Rc

Q RBVS

IB

0

Gambar (a).AC Slope q11/r (on)

IDs IBi IB0 b

Vcc/Rc

Garis beban

0

VCE (cut)

VCC

VCE

Gambar (b) Gambar 1 (a) Rangakain saklar transistor (b) Karakteristik keluaran transistor dan garis beban

V0

131

ELEKTRONIKA DASAR 2

Gambar 1 (b) menunjukkan karakteristik keluaran beserta garis bebanya. Pada rangkaian tampak bahwa bila arus basis IB = IBO maka transistor tepat akan saturasi. Pada keadaan ini beda potensial antara kolektor dan emitor adalah amat kecil, yaitu sama dengan VCE hamper sama dengan(Sat) ,

arus kolektor yang mengalir

dan hambatan kolektor adalah kebalikan dari

kemiringan kurva saturasi transistor. Bila arus basis diperbesar menjadi IB1 dan IB2 atau lebih besar lagi. Tegangan kolektor (VCE) dan arus kolektor IC tak berubah harganya, yaitu masing-masing tetap sama dengan VCE(Sat)

dan

inilah mengapa keadaan ini diberi nama keadaan saturasi atau keadaan jenuh , sebab harganya tak berubah walaupun arus basis ditambah terus. Harga arus basis bergantung kepada tegangan VS yang digunakan untuk menyalakan transistor (membuat ON) dan juga kepada hambatan R B yang arus basis IB dapat dihitung dari :

Hubungan antara arus basis dan arus kolektor adalah linear, yang berarti arus kolektor berbanding lurus dengan arus basis selama arus basis kurang dari , yaitu arus basis yang tepat mengakibatkan keadaan saturasi. dan pada gambar 1 disebut daerah Bagian dari garis beban antara

linear. Dapatlah disimpulkan bahwa daerah linear. (1-2)

Pada persamaan 1-2 tetapan tentu sama dengan parameter marilah kita bahas suatu contoh.

adalah untuk arus dc. Jadi belum

untuk isyarat kecil (ac). Agar lebih jelas

Kita ingin menggunakan saklar transistor untuk menyalakan lampu LED. Yang terakhir ini adalah suatu dioda yang bila diberi panjar maju akan menyala. LED adalah singkatan dari Light Emitting Diode. LED yang biasa digunakan orang adalah untuk cahaya tampak, dan digunakan untuk lampu indikator. LED untuk daerah inframerah juga digunakan pada komunikasi optik melalui serat optik. LED terbuat dari bahan semikonduktor galliumarsenida membentuk sambungan pn, dengan tegangan cut in kira- kira 1,5 V.

132

ELEKTRONIKA DASAR 2

LED akan tampak menyala sedikit terang bila di aliri arus maju (forward) sebesar 10 mA. Bila digunakan arus lebih besar terang lagi. Satu bentu saklar trnsistor untuk menyalakan LED adalah seperti pada gambar 2. LED akan menyala lebih

D

D menyala

RC

RC

Vs

RB VS = 5 VQ a padam padam

VS

t1

t2

t

Gambar 2

(a) Saklar transistor untuk menyalakan lampu LED (b) Rangkaian ekuivalen (c) waktu nyala lampu LED

Tegangan digunakan

dan

boleh mempunyai harga berapa saja. Dalam contoh ini =5V = 10 ma untuk menyala (agar transistor

15 V dan

Misalkan kita alirkan arus kolektor dalam saturasi).

Dengan

adalah tegangan potong LED = 1,5 V dan

adalah hambatan

ekuivalen dc dari LED Bila dan kita abaikan maka:

Selanjutnya misalkan transistor yang digunakan mempunyai penguatan arus

133

ELEKTRONIKA DASAR 2

maka

Hambatan

dapat dihitung dari

:

= 0,1 mA adalah harga arus

yang diharapkan tepat akan menyebabkan >> , misalkan

transisitor akan jenuh(saturasi). agar lebih pasti kita pilih = 10 = 1 mA. ini dapat di capai bila

Atau kita pasang

= 3kg agar lebih pasti lagi. dan lain-lain

Contoh lain lagi penggunaan saklar transistor adalah seperti pada gambar 3. rangkaian ini adalah untuk alarm pencuri. Saklar adalah reedswitch yang dipasang pada jendela- jendela secara seri. Bila pencuri membuka jendela maka salah satu reedswitch akan membuka dan bel akan berbunyi.VCC = 10 V bel

IBRB S2 S1BC 107 Q1 SR Q2 BDL 139 68 K

RNo PLN

(A)

(B)

Gambar 3

(a) saklar transistor untuk menyalakan relay R (b) Reedswitch

Bila semua jendela tertutup maka saklar keadaan tertutup. akibatnya padam (off), relay tak di aliri arus, dan saklar

, dan lainlain ada dalam , dan transistor dan

yang ada di dalam kotak

relay dalam keadaan terbuka. Saklar ini adalah tipe NO ( Normally Open ),

134

ELEKTRONIKA DASAR 2

yang berarti bila relay R tak di aliri arus saklar NO ada juga saklar NC ( Normaly Closed ). Reedswitch

terbuka. Disamping saklar

, dll juga saklar NO. Bila alarm dalam keadaan terpasang , dan lain- lain dalam keadaan tertutup. Ini berarti

semua reedswitch

dapat dilakukan dengan memasang magnet permanen kecil yang dapat di beli di toko besi pada daun jendela . Bila daun jendela di buka dan magnet akan menjauh dari reedswitch maka reedswitch yang bersangkutan akn terbuka, sehingga arus masuk dalam basis , dan mengalirkan arus kolektor pada relay, saklar relay menutup dan bel akan berbunyi.

4.1.1.3 Saklar Sensor Satu contoh lagi pemakian saklar transistor di lukiskan pada gambar 4 . rangkaian ini dapat digunakan untuk mengaktifkan relay bila cahaya yang jatuh pada terhalang. Saklar ini daat digunakan untuk alarm yang bekerja bila suatu berkas cahaya terhalang oleh orang yan memotongnya.

VCC = 9 15 V RL 1 R1 1K D bel

10 K

R2 a

2

7

PLN

3 R3 10 K R4 1K

4

6

R

RL2

reset RC

Gambar 4 Saklar peka cahaya Pada rangkaian diatas op-amp 741 bekerja sebagai komparator. Bila cahaya jatuh pada hambatan maka keluaran op-amp 741 mempunyai tegangan nol, sehingga tak di aliri arus. Bila cahaya terhalang maka naik. Untuk digunakan LDR( Light > naik, sehingga transistor Q off dan relay

Dependent Resistor) yang hambatannya turun bila terkena cahaya. Bila

135

ELEKTRONIKA DASAR 2

maka

keluaran

komperator

mempunyai

tegangan

positif

sehingga

transistor Q saturasi, dan arus mengalir dalam kumparan relay, menutup saklar relay menyinari . sehingga bel berbunyi. Bel berbunyi selama cahaya terhalang Untuk membuatnya agar bel tetap berbunyi walaupun yang ditutup oleh kumparan yang

penghalang sudah berlalu, saklar relay

sama, dihubungkan seperti pada gambar. Dikatakan bahwa saklar sensor kita bersfat Latching. sifat laching ini terjadi karena mengalirnya arus melalui komparator relay mengalir melalui tertutup, sehingga arus dari . Saklar mengalir ketanah. Walaupun transistor menjadi off lagi bila penghalang sudah berlalu arus tetap bersifat NC (Normally Connected), dan digunakan untuk mematikan bel bila dalam latching (mengunci). dioda D digunakan untuk mencegah terjadinya ggl induksi balik pada kumparan relay, yang dapat merusak transistor. Mungkin anda berfikir bahwa transistor hanya dapat digunakan untuk menyalakan arus yang kecil-kecil saja, akan tetapi teknologi semikonduktor terus berkembang dengan amat pesat. pada saat ini perusahaan semikonduktor Motorola telah membuat transistor bipolar Darlington, yaitu MJ 10500 yang dapat menhan beda potensial 400V antara kolektor dan emitter, serta melewatkan arus hingga 200A. dipihak lain perkembangan FET untuk daya tinggi telah menghasilkan transistor dengan kemampuan tegangan 400V dan mampu mengalirkan arus 16A secara continu. transistor ini , yaitu transistor Hexfet IRF350, dibuat oleh perusahaan semikonduktor international Rectifier. 4.1.1.4 Waktu Saklar Pada penggunaan transistor untuk saklar, perubahan dari keadaan mati (off) menjadi nyala (saturasi) dan sebaliknya, harus terjadi secepat mungkin. Pada kenyataannya perubahan keadaan ini memerlukan waktu. Misalnya kita mempunyai rangkaian saklar transistor seperti pada gambar 5

136

ELEKTRONIKA DASAR 2

VCC

RC

VSO

RB

t

IB VS VO

VO VCC 0,9 VO

0,1 VO

tr(a) (b)

tf

Gambar 5

(a) Rangkaian Saklar Transistor (b) Bentuk isyarat (t) dan isyarat keluaran (t)

Tampak bahwa isyarat keluaran perlu waktuuntuk naik dan untuk turun. Waktu yang diperlukan isyarat untuk naik dari 10% ke 90% dari keadaan maksimum isyarat di sebut waktu naik (rise time), dan waktu yang diperlukan isyarat untuk turun dari 90% ke 10% dari keadaan maksimum disebut waktu turun (fall time). waktu naik dan waktu turun disebabkan oleh adanya kapasitansi-kapasitansi yang paralel dengan arus isyarat, yaitu yang bersifat sebagai tapis lolos rendah (lowpass). Kapsitansi-kapasitansi yang sama menyebabkan terjadinya frekuensi potong atas pada penguat. Pada Gambar 5b, bentuk isyarat keluaran (t) yang terlukis adalah pada gambar 6a.

untuk arus basis yang tepat menyebabkan saturasi, yaitu

137

ELEKTRONIKA DASAR 2

ICVCC RC

IB2 IB1 IBO

V0 hFEIB2RC

IB2

VCC

0 VCC VCE (SAT) 0 VCE

0

IBO t t1 (b) t2 ts

(a)

Gambar 6a (a) arus beban terlukis. (b) Bentuk isyarat keluaran untuk dan >> dan ) jauh lebih besar adalah arus yang tepat menyebabkan saturasi untuk garis

Bila arus basis yang digunakan (ditentukan oleh dari adalah kepada harga = >>

, maka tegangan keluaran akan naik secara eksponensial menuju Akan tetapi isyarat keluaran maksimum isyarat akan lebih cepat naik. Dikatakan . Nyata bahwa bila

basis diberi overdrive atau dalam bahasa indonesia kira- kira dikatakan bahwa basis dipicu lebih. Overdrive pada basis ini mempunyai efek sampingan, yaitu bahwa pada saat isyarat pada basis kembali pada nol ( ) isyarat (gambar 6b), waktu keluaran masih tetap, dan baru turun setelah waktu

ini disebut waktu simpan (storage time). Adanya waktu simpan disebabkan terkumpulnya muatan bebas dari emitor didalam basis pada keadaan overdrive. Muatan yang terkumpul ini disebut muatan simpanan, dan perlu waktu untuk dinetralkan oleh arus basis. Waktu simpan amat penting pada elktronika digital, dan memegang peranan besaran yang merupakan

membatasi rangkaian digital terhadap isyarat frekuensi tinggi. Pengaruh waktu simpan dapat di kurangi dengan memberi panjar mundur (reverse) pada isyarat waktu turun. Ini ditunjukan pada gambar 7

138

ELEKTRONIKA DASAR 2

hFEIB2RC

Overdrive Pada basis

VCC

o

t1

t2

t

hFE(-IB)RC

Reverse drive Pada basis

Gambar 7 pengaruh overdrive dan reverse drive pada bentuk isyarat Tampak bahwa overdrive waktu isyarat naik akan mempersingkat waktu naik , dan reverse drive pada waktu isyarat turun mengurangi waktu simpan ts dan waktu turun gambar 8. . Kedua hal diatas dapat diksanakan sekaligus dengan seperti ditunjukkan pada memasang suatu kapasitor paralel dengan

V

CC

CRS

RC

RBVS

V 0

Gambar 8. Kapasitor C untuk mempercepat naik dan turunnya isyarat keluaran Pada saat isyarat mendadak naik kapkapasitor C belum terisi, sehingga

beda tegangan antara kedua keping kapasitor adalah nol dan arus mengalir ke basis amat besar. Inilah overdrive basis pada saat isyarat keluaran naik.

139

ELEKTRONIKA DASAR 2

Pada saat isyarat turun kapasitor C telah penuh berisi muatan, dengan keping kapasitor yang berhubungan dengan basis pada potensial lebih negative. Bila mendadak menjadi nol, maka basis akan berada pada . potensial negative sehingga terjadi reverse pada basis. Nilai kapasitansi C sitentukan sehingga waktu naik 4.1.2 Latihan 1 Untuk soal-soal no.1 hingga no.4 gunakan gambar 9.

12 VRC

SRBD

hFE 200

BC 109

Gambar 9 1) Tentukan agar LED dialiri arus 10 mA jika saklar S ditekan (abaikan yang diperlukan.

hambatan diode) 2) Tentukan nilai 3) Misalkan kita ingin menyalakan LED dengan suatu tegangan dc 5V yang dihasilkan oleh suatu sumber isyarat dengan hambatan keluaran 50 k , tentukan nilai mA. 4) Ubah rangkaian di atas agar LED menyala jika ujung Untuk soal-soal no.5 hingga no.6 gunakan gambar 10 ditanahkan. yang harus dipasang. Andaikan arus LED 10

140

ELEKTRONIKA DASAR 2

VCC 12 V

DRBh FE

Q 1

h FE

Q 1 Q 2

20050

Q2

R S 5V

Gambar 10 5) Ceritakan fungsi diode D. 6) Andaikan hambatan dc kumparan relay adalah 100 , tentukan nilai yang diperlukan kalau hambatan sumber diabaikan

Untuk soal-soal n0.7 hingga no.10 gunakan gambar 11.

V CC 12

TH 1

R2b

10 K27

R 5 1, 2 K6

aR1THI; NTC

R4dD1

eQ 1 2N3702

3 74110 K

4 1, 2 K1N 4001

R3

frelay: 200

0V

Gambar 11 rangkaian untuk saklar peka suhu 7) Tentukan tegangan pada titik b 8) Andaikan hambatan termistor terhadap suhu dinyatakan oleh dengan T dalam , , dan .

141

ELEKTRONIKA DASAR 2

Tentukan nilai

agar saklar S tertutup pada suhu 70 agar saklar S

tertutup pada suhu 70 9) Jika tegangan titik a lebih dari 6 V maka tentukan tegangan pada titik C 10) Tentukan arus yang mengalir pada transmitor pada waktu relay bekerja. Kunci jawaban latihan 1 1) Untuk LED maka tegangan diode dalam keadaan panjar maju adalah sekitara 1,5 V. pada keadaan nyala (saturasi) Hambatan diode diabaikan, maka (sat) 0.

2) Arus basis Atau Nilai Maka Gunakan 3)

memenuhi hubungan

RCRB

VCC 12 V

Q

BC 109

RS5V

50 k

Gambar 12 , maka

142

ELEKTRONIKA DASAR 2

Pada rangkaian basis ( )

3) Modifikasi rangkaian agara LED menyala jika ujung resistor ditanahkan adalah

VCC 12 V

R BQ

RC

Gambar 13 4) Diode D digunakan untuk melindungi transistor dari potensial penggerak listrik imbas yang ditimbulkan oleh arus listrik yang mendadak diputus. 5) Arus arus yang diperlukan untuk menyalakan relay dapat ditentukan dari untuk keperluan itu. Pada waktu arus relay mengalir maka : , sehingga

Arus

Nilai

dihitung dari

143

ELEKTRONIKA DASAR 2

6) 7) ( ) ( )

Agar saklar menutup pada suhu 70 nilai

maka

haruslah mempunyai

8) Jika tegangan titik a lebih dari 6 V maka 9) Waktu relay menutup

4.1.3 Rangkuman Pada kegiatan belajar ini anda telah belajar tentang penggunaan transistor sebagai saklar elektroonik, yaitu untuk meneruskan atau menyumbat arus ke suatu beban. Sebagai saklar transistor hanya berada pada satu dari dua keadaan, yaitu terputus atau menghantar. Anda telah belajar berbagai penerapan saklar transistor seperti untuk menyalakan lampu LED, mengaktifkan relay, untuk membuat rangkaian alarm pencuri, alam peka cahaya, dan sebagainya. Pada akhir kegiatan belajar anda telah belajar tentang bagaimana mempercepat waktu naik.

144

ELEKTRONIKA DASAR 2

4.1.4 Tes Formatif 1 Untuk soal-soal no.1 dan no.2 gunakan gambar 1412 V

R

C

D

hFE 100

S5V

RB

NBBGambar 14 1) Agar dialirkan arus 10 mA melalui LED D maka nilai a. 500 b. 1 k c. 2 k d. 3 k 2) Nilai a. 44 k b. 33 k c. 22 k d. 11 k Untuk soal-soal no.3 dan no.4 gunakan gambar 15. yang harus dipasang adalah : haruslah:

DRB

RL200VQ1

5V

Q 2 h Q 50 FE 2

hFE Q1 100

0V

145

ELEKTRONIKA DASAR 2

3) Nilai a. 50 k

adalah :

b. 110 k c. 220 k d. 330 k 4) Dioda D dipasang agar. a. Bising berkurang b. Melindungi transistor c. Melindungi relay d. Membatasi arus Untuk soal no 5 hingga no. 7 gunakan Gambar 16.

s 1 k2Q1 : 2 N3702

+ 12 v

R1R210K K 10

R3

10 K

R52 _741 7 6 4

+ 3

R6

R6R1A

R4

10 K

D

0V

5) Di antara nilai-nilai hambatan R1 dan RAB ini mana yang bila dipasang antara A dan B akan menjalankan relay: a. R1 = 1 M b. R1 = 2 M c. R1 = 2 M d. R1 = 3 M a. 30 mA b. 60 mA c. 15 mA d. 120 mA 7) Tegangan pada keluaran op amp agar relay menutup adalah: R2 = 2 M R2 = 2 M R2 = 3 M R2 = 2 M

6) Arus yang megalir dalam relay adalah :

146

ELEKTRONIKA DASAR 2

a. 0 V b. 3 V c. 6 V d. 12 V Untuk soal-soal no. 8 hingga no. 10 gunakan gambar 17.+12v 16 Rc hFE(Q1) = 100 Q2 hFE(Q2) = 100

RB Q1 5v CB

16

8) Agar speaker berbunyipaling keras nilai RC yang dapat digunakan adalah: a. 2,5 k b. 2,0 k c. 1,5 k d. 1,0 k 9) Pada waktu arus mengair dipengerasa suara, transistor Q1 dialiri arus: a. 20 mA b. 15 mA c. 7,5 mA d. 0 10) Tentukan nilai RB agar arus tidak mengalir dipengeras suara: a. 3 k b. 4 k c. 5 k d. 6 k

147

ELEKTRONIKA DASAR 2

4.1.5 Umpan Balik dan Tindak Lanjut Cocokkanlah jawaan anda dengan kunci jawaban tes formatif 1 yang terdapat di bagian akhir modul ini, dan hitunglah jawaban anda yang betul. Kemudian gunakan rumus dibawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda dalam belajar 1 ini. Rumus :

Arti tngkat penguasaan : 90% - 100 % = baik sekali 80% - 89 % = baik

70% - 79 % = cukup - 70% = kurang

Jika anda mencapai tingkat penguasaan 80 % ke atas, Anda dapat meneruskan pada kegiatan belajar 2. Bagus! Tetapi jika tingkat pengasaan Anda kurang dari 80%, Anda harus mengulangi kegiatan belajar 1 ini, terutama bagia yang belu anda kuasai.

148

ELEKTRONIKA DASAR 2

4.2 Kegiatan Belajar 2 MULTIVIBRATOR 4.2.1 Uraian dan Contoh 4.2.1.1 Pengantar Transistor yang bekerja sebagai saklar juga digunakan dalam rangkaian multivibrator. Keluaran multivibrator dapat berada pada dua keadaan, sesuai dengan dua keadaan transistor bila di gunakan sebagai saklar. Satu keadaan menyatakan transistor dalam keadaan mati (off) dan keadaan yang lain menyatakan transistor dalam keadaan saturasi. Pada keadaan pertama tegangan keluaran sama dengan VCC seang pada keadaan yang lain tegangan sama dengan nol. Ada empat macam multivibrator , yaitu bistabil (flip-flop) ono stabil, astabil, dan picu Schmitt. Bistabil mempunyai dua keadaan stabil, monostabil mempunyai satu keadaan stabil dan astabil selaluberubah keadaan. Astabil berfungsi sebagai osilator relaksasi. Picu Schmitt berubah keadaan bila isyarat masukan melampaui suatu harga tegangan hysteresis. 4.2.1.2 Multivibrator bistabil Multibrator Multbrator bistabil juga di kenal sebagai flip flop. Rangkain bistabil adalah seperti pada Gambar 1. tertentu. Picu Schmitt tak lain adalah komparator dengan

149

ELEKTRONIKA DASAR 2

+VCC RC1 C2 C1 RC2 RB2 RB1

Pulsa picu

Q1

Q2

Gambar 1 Multivibrator bistabilKita lihat bahwa bistabil dapat di pandang sebagai penguat dengan feedback positif, atau dua saklar yang saling menyalakan. Akibatnya rangkain dapat berada pada dua keadaan. Pertama, transistor Q2 menyala (saturasi) sedangkan Q1 mati (cut off) pada keadaan yang lain transistor Q 2 mati dan Q1 menyala. Bila pada kolektor Q1, jadi yang pada basis Q2 diberi suatu pulsa negative (trigger), maka bistabil akan berubah keadaan dan tetap berada pada keadaan yang baru ini hingga ada pulsa trigger yang mengubah keadaannya. Misalkan kita bermula dengan transistor Q2 dala keadaan menyala (saturasi), yaitu kolektor Q1 ada pada VCC dan Q2 mendapat arus basis amat besar sehingga Q2 saturasi. Akibatnya kolektor Q2 ada pada tanah , basis Q, dan arus basis Q1 sama dengan nol sehingga Q1 mati. Misalkan Q1 di beri picu berupa pula negative ,maka untuk waktu sesaat transistor Q2 tidak mendapat arus basis, sehingga tegangan pada kolektor Q2 akan naik sesaat, dan arus basis Q1 naik, kolektor Q1 turun, arus basis Q2 leih turun lagi , dan tegangan kolektor Q2 naik lagi. Demikian seterusnya sehngga bistabil akan berubah keadaan. Pada keadaan baru Q2 mati dan Q1 dalam keadaan menyala. Keadaan ini tetap bertaha sehingga ada picu negative pada kolektor Q 2, yang akan mematikan Q1. Picu berapa pulsa negative harus d pasang sehingga mematikan transistor yang sedang menyala.

150

ELEKTRONIKA DASAR 2

Dengan menggunakan dioda pulsa picu dapat disampaikan secara otomatis kepada transistor yang sesuai. Ini ditunjukan pada Gambar 2

t1 C t2 RC1 R1 RC2

TD1 C1 C2 D2

RCVt RB2 RB1

Q

PR

2

Q

Q

TQQ1 Q2 CLR

t1

t2

CLR

PR

OV

Gambar 2 a. Rangkaian Bistabil (flip-flop) b. Simbol untuk flip-flop T Pulsa positif yang masuk pada T diambil diferensialnya sehingga terjadi sepasang pulsa positif dan negative. Pulsa positif adalah diferensial dari transisi positif, dan pulsa negative diferensial dari transisi negative. Bila Q 2 sedang mati (VQ = VCC) maka Q1 sedang menyala (VQ = 0). Akibatnya dioda D2 mendapat panjar aju, sedangkan dioda D1 mendapat panjaran mundur. Akibatnya bila ada pulsa negative pada titik A, pulsa akan diteruskan ke Q 2, akan berubah menjadi VQ VCC), jadi dengan memberikan beberapa pulsa lagi pada masukan T, yang akan mebuat keluaran Q menjadi tinggi lagi (V Q = VCC), jadi dengan memberikan beberapa pulsa berturut-turut keluaran Q diubah menjadi tinggi (VQ = VCC), rendah (VQ = OL) tinggi H, rendah L danseterusnya. Dikatakan bahwa flip-flop toggle (saklar tekan ON-OFF), sehingga rangkaian diatas disebut filp-flop T(Toggle), Lambang flip-flop adalah seperti pada gambar 2 b.

151

ELEKTRONIKA DASAR 2

Bila masukan CLR diberi pulsa negative (seperti pada gambar 2 a) maka Q 1 akan mati, dan Q2 saturasi, yang berate VQ = 0 atau Q menjadi rendah (L). bila masukan PR (preset) dieri pulsa negative (seperti pada gambar 2b) maka Q2 akan saturasi, sehingga Q akan tinggi (H). tanda bulatan kecil berarti

masukan efektif bila rendah (L), sedangkan tanda pada T mengatakan aktif oleh transisi negative. Bistabil atau flip-flop dapat dipandang gandengan eperti pada gambar 3.

A Q t1 t2 t3 t T CLR R

B Q T CLR

C Q T R CLR R

D1

D2LA

LB

D3

LC

v oGambar 3 Flip-flop digunakan untuk alat cacah (counter Mula-mula kita beri masukan rendah (L) pada reset. Akibatnya pada semua flip-flop menjadi rendah (L). Dikatakan semua flip-flopp di reset. Selanjutnya misalkan pada masukan T datang pulsa-pulsa seperti pada gambar 3. Oleh pulsa t, Keluarkan Q pada FFA menjadi tinggi dan lampu LA menyala. Dikatakan FFA di-set. Flip-flop yang lain tetap dalam keadaan reset. Pulsa t2 akan me-reset FFA, dan transisi negatif yang terjadi pada QA akan men-toggle FFB, sehingga QB menjadi set. Dan lampu LED LB menyala setelah dua pulsa keadan lampu menjadi seperti berikut LA: mati, LB: menyala, LC: mati. Pulsa T3 akan membuat QA menjadi set. Transisi positif pada QA tidak berpengaruh pada FFB. Oleh karna karna masukan T aktif untuk transisinegatif. Akibatnya FFB tetap set, dan FFC tetap reset. Jadi dengan tiga pulsa masuk lampu A: menyala, LB: menyala, dan LC: mati.

152

ELEKTRONIKA DASAR 2

Dengan cara ini rangkaian dari gambar 3 dapat memecah pulsa dan dikatakan membentuk pecahan. Pecahan pada Gambar 3 mempunyai 23 = 8 keadaan, dan dapat memecah hingga 7 buah pulsa. Pada pulsa kedelapan semua flipflop kembali di-reset (semua lampu padam). Peristiwa diatas juga menunjukan bahwa flip-flop membentuk suatu rangkain yang punya ingatan (memory). Setelah 3 buah pulsa keadaan flip-flop tetap sebagai (QA QB QC) = HHL, yang berarti rangkaian ingat bahwa ada tiga buah pulsa yang telah masuk. Sebuah flip-flop T dapat digunakan untuk membagi dua frekuensi. Dua buah flip-flop dapat membagi empat frekuensi. Flip-flop banyak di gunakan dalam elektronika digital dalam bentuk rangkain terintegrasi (IC). Demikian halnya dengan pencacah. Memory semikonduktor yang digunakan dalam komputer terdiri dari banyak flip-flop. Satu IC memory dapat berisi hingga 64.000 flipflop. 4.2.1.3 Multivibrator Monostabil Seperti halnya flip-flop, monostabil mempunyai dua keadaan yang stabil. Bila masukan monostabil mendapat pulsa trigger maka keluarannya akan berubah ke keadaan yang tidak stabil selama waktu tertentu kemudian kembali kepada keadaan ang stabil.dalam prakteknya monostabil digunakan untuk mengubah transisi pada isyarat masukan menjadi pulsa. Monostabil juga dapat digunakan untuk mengubah lebar pulsa yang amat sempit menjadi lebih lebar, dan sebaliknya pulsa yang lebar dapat di buat sempit. Lebar pulsa keluaran di tentukan olehpasangan R dan C di dalam rangkaian. Oleh karna untuk satu isyarat trigger diperlukan satu pulsa keluaran monostabil juga dikenal dengan nama one shot (satu tembakan). Rangkaian suatu monostabil diskrit (menggunkan transistor, R dan C) di tunjukan pada gambar 4.

153

ELEKTRONIKA DASAR 2

Rc1

Rb2

Rc2

C1

RB1 c3 c2

Q1 Q2

Gambar 4 Rangkaian monostabil Keadaan stabil dari monostabil adalah bila transistor Q2 ada dalam keadaan saturasi, jadi V0 =OV. Dalam keadaan stabil titik A pada kapasitor berada pada V BE(Q2) = OV, sedang titik b ada pada Vcc. Dengan kata lain basis Q2 ada pada potensial Vcc VBE (Q2) =VCC 0,7V lebih rendah dari pada kolektor Q1. Sekarang misalkan pada kolektor Q1 datang suatu pulsa trigger arah negatif. Tegangan basisQ2 akan turun sejnak, cukup untuk membuat Q2 mati sehingga tegangan kolektor mendadak naik, dan tegangan kolektor Q1 turun menjadi 0V. Tegangan basis Q2 yang berada potensial (VCC 0,7V) lebih rendah dari kolektor Q1, menjadi (VCC-0,7V). Oleh karena kolektor Q1 ada pada 0V. Peristiwa ini dilukiskan pada gambar 5 selanjutnya kapasitor C 2 diisi melalui RB2 dengan tetapan waktu RB2 C2. Selama VBE (Q2) 0,5 V transistor Q tetap mati sehingga Vc (Q2) VCC. Segera setelah basis Q2 mencapai 0,6V, transistor Q2 kembali pada keadaan saturasi, dan VC(Q2) kembali kepada keadaan semula, yaitu 0V.

154

ELEKTRONIKA DASAR 2

trigt

VO(Q1)t

VB(Q2)t

Vo(Q)t

Gambar 5 Terbentuknya pulsa keluaran pada monostabil 4.2.1.4 Multivibrator Stabil Keluaran motivator astabil dapat berada pada dua keadaan, akan tetapi keduanya tidak stabil. Keluaran astabil selalu berganti keadaan, sehingga astabil tak lain juga merupakan suatu osilator relaksasi. Pada umumnya multivibrator astabil tak perlu pulsa trigger. Pada pemakaian tertentu seperti pada isolator horisontal didalam pesawat penerima televisi orang menggunakan astabil yang dapat di trigger, sehingga osilator dapat dibuat sinkron dengan pulsa-pulsa sinkronisasi horisontal. Rangkain suatu astabil di tunjukkan pada gambar 6.Vcc

RC1

RB2

RB1

Rc2

Pada saat dihubungkan dengan VCC salah satu transistor akan saturasi dan yang lain akan mati. Misalkan kita bermula dengan transistor Q2 mati (Vc(Q2)Vcc dan Q1 saturasi (Vc(Q1)0V). Kapasitor C2 diisi lewat RBA. Pada saat Va 0,5 V, Q2 akan saturasi (Vc(Q2)0V). Akibat selanjutnya Vc turun

b C2 C1 Q1 Q2

Gambar 6 Rangkaian multivibrator stabil

155

ELEKTRONIKA DASAR 2

menjadi (Vcc-VBE) sehingga Q1 mati. Selanjutnya C1 diisi lewat RB1 sehingga tegangan titik c terus naik hingga pada waktu Vc0,5 V transistor Q 1 menjadi saturasi dan Q2 mati demikian terus terjadi secara berulang. Agar lebih jelas peristiwa ini dilukiskan pada gambar 7.

VBEt1=RB2C2

Vcc 0,7 v VBE (Q1 Vt(Q2) Vcct2=RB1C1

Gambar 7 Keterangan gambar 7 : Bentuk isyarat pada basis Q2, basis Q1 dan kolektor Q2 untuk rangkaian pada gambar 6. Periode osilasi stabil adalah kira kira T= 0,69: (T1+T2) = 0,693 (RB1C1 + RB2C2) 4.2.1.5 Picu Schmit Picu Schmit juga mempunyai dua keadaan dan keduanya stabil. picu schmit akan berubah keadaan bila tegangan pada masukan melampaui suatu tegangan acuan. Rangkaian picu schmit adalah seperti pada gambar 8Vcc=13v Rc1 3k9 470 p Rc2 2k

Q2 RB21 4k7

Vo

Q2 RB1 2k RE2 1k

RB2 5k6

Prilaku picu schmitt dapat dilukiskan pada gambar 9

V1

Gambar 8 Picu schmitt

156

ELEKTRONIKA DASAR 2

V2 V1 0 V1 t

V0

Vo

Vcc VL t (a)

V1 0

V2 (b)

(c)

a) Isyarat masukan dan keluaran b) Histeresis pada karakteristik picu schmitt c) Simbol picu schmitt Dari gambar 9a) tampak bahwa selama isyarat masukan ada dibawah V2 maka isyarat keluaran mempunyai harga VL. Demikiaan isyarat masukan melebihi V2 tegangan keluaran menjadi sama dengan Vcc. Pada waktu isyarat menjadi lebih rendah dari pada V1 maka tegangan keluaran kembali menjadi VL. Ini terus berlangsung hingga V1 menjadi lebih besar dari V2 lagi , pada saat mana isyarat keluaran berubah menjadi Vcc lagi . Hubungan antara V0 dan V1 adalah seperti gambar 9b), yang menunjukan suatu histeresis. Cara kerja picu schmitt adalah sebagai berikut. Bila V BE (Q1) lebih kecil dari ),5 V maka Q1 akan mati (off) dan harga-harga komponen yang dipergunakan haruslah membuat agar transistor Q 2 menjadi jenuh (saturasi). Yaitu VCE (Q2) = 0 pada keadaan ini: V0 = VL = VE (Q2)

Maka transistor Q1 akan jenuh (saturasi), dan transistor Q2 mati, sehingga Vo = Vcc. Harga tegangan VB(Q1) ini tak lain adalah V2 pada gambar 9a. Pada keadaan ini VCE (Q1)0 sehingga:

157

ELEKTRONIKA DASAR 2

Maka transistor Q1 akan kembali mati, dan trasistor Q2 akan jenuh sehingga Vo=VE(Q2)=VL (lihat gambar 9a). Jadi pada histeresis untuk gambar 9b.

Picu Schmitt digunakan sebagai komparator untuk pembentukan kembali pulsa-pulsa yang sudah lemah, untuk pembentukan pulsa pada osiliskop, pada alat-alat elektronika nuklir, untuk pembentuk pulsa-pulsa trigger mampu untuk mnyalakan saklar transistor. 4.2.2 Latihan 2 Untuk soal-soal no.1 hingga no.5 digunakan gambar 10Hfe(Q1) = hfe(Q2) =100 R1 C RC1 D2 D1 C1 RB2 C1 RB1 Rc2

Q2 Q1

S1

S2

Gambar 10 1. Misalkan lebar pulsa picu adalah 1 ms, jika R1 = 1ko tentukan nilai C yang diperlukan. 2. Jika RC1= RC2 = 2k tentukan nilai RB2 3. Jika waktu naik diharapkan tak lebih dari 10 s berapa nilai C1 dan C2 4. Apa yang terjadi jika S1 ditekan?

158

ELEKTRONIKA DASAR 2

5. Jika bistabil sedang ada dalam keadaan set dan ada pulsa picu lagi, dioda yang mana yang aktif? 6. Untuk soal-soal no.6 hingga no.8 gunakan gambar 11Vcc =+12v

RC1ik

RB2 1k C1 C2 a

RC21k

0,05 mikro farat CB RB1

Q2 Q1

vo0v

6. Tentukan nilai ms.

agar rangkaian diatas dapat mengolah pulsa selebar 1

7. Tentukan lebar pulsa yang dihasilkan 8. Tentukan 9.+12V

1K

RB1 10K

Rc2 1K

0,2 C1

Q2 Q1

Vo

Tentukan frekuensi isyarat keluaran 10. Suatu picu Schmitt mempunyai masukan dan ambang seperti pada gambar 13 tentukan bentuk isyarat keluarannya.

159

ELEKTRONIKA DASAR 2

0 00 t 00 Kunci jawaban latihan 2 00 00 1) dan membentuk diferensiator, sehingga nilai tetapan waktu 0hendaknya jauh lebih baik dari lebar pulsa, misalnya:

Jadi Atau

2)

berarti pada keadaan saturasi arus

9)

160

ELEKTRONIKA DASAR 2

10)

t

Vo Vcc

0 0 00 00 00 00 00 00 00 00 0 4.2.3 0 Rangkuman

tGambar 13

Pada kegiatan belajar 2 anda telah belajar tentang berbagai bentuk rangkaian multivibrator. Ada 4 macam rangkaian multivibrator, yaitu bistabil,mono stabil astabil, dan picu schmitt. Multivibrator bistabil sering disebut flip-flop, mempunyai dua keadaan stabil. Adanya picuan akan menyebabkan bistabil berubah keadaan. Bistabil merupakan rangkaian dasar untuk pencacah, untuk pembagi frekuensi, dan untuk memori. Multivibrator monostabil hanya mempunyai satu keadaan stabil. Adanya suatu perubahan pada masukannya akan menyebabkan monostabil berpindah ke keadaan sementara, kemudian kembali kekeadaan stabilnya. Rangkaian monostabil digunakan untuk mengubah transisi menjadi pulsa guna menunda suatu peristiwa, atau mengubah lebar pulsa. Multivibrator astabil selalu berubah keadaan. Rangkaian ini tak lain adalah suatu osilator. Multivibrator picu schmitt mempunyai dua keadaan stabil. Keadaan pada keluaran bergantung pada besar tegangan masukan relatif terhadap dua nilai

161

ELEKTRONIKA DASAR 2

tegangan ambang. Picu schmitt digunakan sebagai pembanding, dan untuk mempercepat waktu naik dan waktu turun suatu isyarat.

4.2.4 Tes Formatif 2 Untuk soal-soal no.1 hingga no.3 gunakan gambar 14

470

39K

39K

470

0,1 2SB22

0,1 Q2 Q4 2SB11 2SB22

0

Gambar14 1) Rangkaian a. b. c. d. 2) Picu schmitt Monostabil Astabil Bistabil diatas adalah

Frekuensi kerja rangkaian diatas adalah : a. b. c. d. 50 Hz 65 Hz 130 Hz 260 Hz adalah :

3)

Beda tegangan puncak ke puncak antara kolektor a. b. 6V 12 V

162

ELEKTRONIKA DASAR 2

c. d.

18 V 24 V

Untuk soal-soal no.4 hingga no.6 gunakan gambar 15

1 K5

R2 30K

39K

R4 1K5

0,1

R3 Q2 2SB22

0,1

0,1F

R5 10K

Vo

R6 100K10F

Gambar 15 4) Rangkaian di atas adalah untuk a. b. c. d. 5) Penguat Astabil Monostabil Bistabil

Lebar pulsa keluaran adalah a. b. c. d. 30 ms 300 ms 3s 6s

6)

Tegangan pada emitor adalah : a. b. c. d. 0,5 V 0,75 V 1,00 V 1,35 V

Untuk soal-soal no.7 hingga no.8 gunakan gambar 16

163

ELEKTRONIKA DASAR 2

Vcc=12 V

RC1 3 K9 470 P0,1

RC2

4 K7 RB21 RB22

Q1 2k RB1 V1

RE2 1K

Gambar 16 7) Rangkaian diatas adalah untuk a. b. c. d. 8) Picu schmitts Astabil Bistabil Monostabil

Nilai ambang untuk rangkaian diatas adalah a. b. c. d. 2,4V, 6V 3V, 6,4V 1V, 3V 2V, 5V

4.2.5 Umpan Balik Dan Tindak Lanjut Cocokkanlah hasil jawaban anda dengan kunci jawaban tes formatif 2yang ada di bagian akhir modul ini. Hitunglah jumlah jawaban anda yang benar. Kemudian gunakan rumus dibawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi kegiatan belajar 2. Rumus :

164

ELEKTRONIKA DASAR 2

Arti tingkat penguasaan yang anda capai : 90% - 1005 = baik sekali 80% - 89% = baik 70% - 79% = cukup Kalau 69% = kurang anda mencapai tingkat penguasaan 80%keatas , anda dapat

melanjutkan dengan kegiatan belajar 3. Bagus tetapi bila tingkat penguasaan anda masih dibawah 80%, anda harus mengulangi kegiat belajar 2 terutama bagian yang anda belum kuasai.

165

ELEKTRONIKA DASAR 2

4.3. Kegiatan Belajar 3

4.3.1. Pengantar 4.3.1.2

vcc

4 reset

8 V ref 5PENGATUR

6 (Ambang)

5 6 7 8

RA

FF VCC R R sB

4 3 2 1

c

Q1

7 (pelepasan)

(b)

Q Q2

2

VCC

VCC 3 (keluaran) Buffer (inferting) (a)

TRIGER MASUK

R

1

Vo

Gambar 1

a) diagram blok untuk timer 555 b) bentuk ic timer 555

blok a adalah komparator dengan masukan tak membalik , bila tegangan pada +lebih besar dari pada tegangan pada -, maka keluaran komperator akan mempunyai tegangan yang relatif tinggi. Blok b juga menyatakan komperator juga akan tetapi dengan masukan inverting( terbalik). Bila tegangan pada lebih tinggi dari pada tegangan + maka keluaran komperator akan mempunyai tegangan rendah yaitu 0 v. Blok c menyatakan suatu flip-flop sr, yaitu bila s tinggi dan r rendah maka keluaran q menjadi tinggi, dan bila masukan s rendah dan r tinggi , maka q mansia rendah . blok dmenyatakan suatu tahap penyangga atau buffer yang membuat yang membuat ic ini mampu ditarik arus atau menyedot arus hingga 200 ma. Transistor q2 adalah untuk megosongkan kapasitor yang dipasang pada kaki 7. Transistor q1 adalah untuk reset keluaran sambil menyalakan transistor q2 bila kaki (4) (reset)diberi tegangan rendah (0) volt). Bila kaki (4) diberi tegangan rendah, maka masukan penyangga menjadi tinggi (h), sehingga pengeluaran penyangga (yaitujuga keluaran 555) menjadi rendah.

166

ELEKTRONIKA DASAR 2

Ketiga resistor r yang dihubungkan seri, membuat tegangan acuan untuk komperator a adalah 2/3 vcc dan untuk komperator b 1/3 vcc.vcc untuk 555 mempunyai harga dari 4,5 v hingga 15 v. Menurut literatur 555 masih dapat bekerja pada vcc = 3 v Masukan timer 555 adalah pada kaki (@(,yaitu untuk trigger masukan. Isyarat trigger berbentuk pulsa arah negatif dan harus mencapai tegangan kurang dari 1/3 vcc. 4.3.1.3 555 untuk multivibrator monostabil Untuk merakit 555 menjadi suatu multivibrator monostabil kita dapat menggunakan rangkaian sepeti pada gambar 2.vcc

reset R c Triger masuk v0v 5 2 8 4 ambang Rc

555

7 (pelepasan0 Ct

01

1

3

Vo

Gambar 2 ic 555 digunakan sebagai monostabil Untuk menerangkan cara kerja rangkaian pada gambar 2 kita gunakan diagram blok 555 seperti pada gambar 38 4 reset

R3PENGATUR

6 (Ambang) R FF2/3 VCC A

V ref

5

R R1/3 vcc

c

Q1

7 (pelepasan)

sB

Q Q2

2TRIGER MASUK

VCC R 3 (keluaran) Buffer (inferting)

V0v

1

Vo

Gambar 3 cara kerja 555 sebagai monostabil Pada waktu vcc dihubungkan keluaran flip- flop ff dibuat menjadi tinggi sehingga transistor q2 saturasi, dan kapasitor ct terhubung singkat dengan tanah.

167

ELEKTRONIKA DASAR 2

Pada keadaan awal ini kaki (2) tinggi, dan kaki (6) ambang rendah. Akibatnya masukan r dan s keduanya ada pada keadaan rendah, dan keluaran q tetap bertahan tinggi, sehingga keluaran 555 tetap bertahan rendah. Kini misalkan pulsa arah negatif tiba pada kaki (2) sehingga selama sesaat tegangan pada kaki (2) kurang dari1/3 vcc. Akibatnya selama sesaat masukan s pada flipflop ff menjadi tinggi sedangkan, masukan R tetap rendah. Keadaan sesaat ini akan mengunci keluran Q menjadi rendah, dan transistor Q2 menjadi mati ( tak mengalirkan arus). Pada saat ini keluaran 555 menjadi tinggi dan terus tinggi selama keluaran q rendah. Kapasitor ctdiisi melalui rt dengan tetapan waktu . Oleh karena pegisian muatan ct tegangan kaki (6) akan naik secara eksponensial. Segera setelah tegangan kaki (6) melebihi 2/3 vcc. Komperator a merubah keadaan , sehingga masukan r pada flip- flop f menjadi tinggi, dan keluaran 555 kembali menjadi rendah. Peristiwa diatas dilukiskan pada gambar4TR.IN (kaki 2)V ambang Kaki 0

t

V OUT

2/3 vcc tVCCoT = 0, 7R t Ct

t

Gambar 4 bentuk isyarat pada monostabil 555 Selama kapasitor sedang diisi , yaitu dengan keluaran q pada flip- flop ff rendah trigger pada kaki (2) tidak berpengaruh. Hal ini oleh karena pulsapulsa akan menyebabkan masukan s menjadi tinggi, yang akan menjaikan q rendah, padahal selama pengisian kapasitor q sedang ada dalam keadaan rendah. Oleh karena itu monostabil pada gambar 2 disebut denga monostabil tak terpicukan ulang ( non retriggerble). Lebar pulsa yng dihasilkan oleh monostabil ini dapat mempunyai harga antara 10 samapai kira- kira 20 menit.yang menjadi pembatas lama selang waktu adalah harga rt, maksimum tanpa keluaran terkunci ( tak mau turun lagi) , da kapasitor ct dengan kapasitansi besar, akan tetapi mempunyai kebocoran yang kecil. Dengan menggunakan beberapa monostabil di gandeng secara seri, didapat penundaan waktu monostabil yang lebih lama lagi. Apalgi bila digunakan rangkaian pencacahan antara monostabil.untuk waktu selang yang lebih kecil dapat digunakan ic digital 74121 yaitu monostabil tak terpicukan ualng. Selang waktu monostabil dapat di hentikan setiap saat

168

ELEKTRONIKA DASAR 2

dengan memberikan tegangan 0 v pada kaki 4 (reset). Saat berubahnya keadaan komperator a dapat diatur dengan tegangan pada kaki nomor 5( pengatur) , sehingga selang waktu stabildapat di atur dengan tegangan pada kaki 5. Kaki ini juga digunakan untuk mengubah lebar pulsa sesuai dengan tegangan yang disampaikan pada kaki 5. Dengan menambahakan sebuah transistor, monostabilkita dapat dibuat agar menjadi terpicu ulang, artinya bila sebelum selang monostabil habis, datang pulsa picu maka selang akan diperpanjang lagi. Rangkaian untukmembuat monostabil tak terpicukan ulang di lukiskan pada gambar 5.vcc reset

8 2 Triger masuk v0v 5

4

Rt 8

555

7 01 1 3

Ct

Q

keluaran

Gambar 5. 555 digunakan untuk monostabil terpicu ulang Adanya pulsa picu membuat keluaran q tetap rendah sehingga kapasitor ct diisi muatan melalui rt,dan keluaran 555 tinggi. Pulsa berikutnya yang datangakan menyalakan transistor q yang segera mengosongkankan kapasitor ct sehingga siap untuk penundaan waktu berikutnya, walaupun penundaan waktu oleh pulsa sebelumnya belum selesai . bentuk- bentuk isyarat pada monostabil terpicukan ulang ditunjukan pada gambar 6Trig masuk oV t5 t

Vo

oV

t1

t2

t3

t4 T

t5 T

Gambar 6 isyarat- isyarat pada monostabil terpicu ulang

169

ELEKTRONIKA DASAR 2

Selama selang waktu antara picu lebih pendek dari selang waktu monostabil ( ) monostabil dapat dipicu ulang. Utuk selang waktu yang amat pendek yaitu dalam orde 4.3.1.4 timer harus digunakan monostabil ttl 74122 atau cmos cd 4028, 555 untuk multivibrator astabil. Dengan menggunakan

rangkaian seperti pada gambar 7 timer 555 akan berfungsi sebagai astabil.

Vcc

RA

8 Kontrol Reset Ambang 46

.01

555 RB Trig Masuk 1 3 Keluaran Vo Ct Pelepasan

Gambar 7 Rangkaian untuk astabil 555 Cara kerja rangkaian dapat di terangkan dengan menggunakan diagram blok 555 seperti ditunjukkan pada gambar 8.VccAmbang

8

4

R5.01

1/3 Vcc

+

A _

FFQ1

CtRB

RQ11/3 Vcc

7

+

B _

2

R Vo

Gambar 8 Diagaram blok 555untuk astabil

170

ELEKTRONIKA DASAR 2

Pada saat VCC di hubungkan dengan catu daya kapasitor Ct belum berisi muatan, dan juga keuaran Q pada flip-flop FF ada pada keadaan tinggi,sehingga transistor Q2 ada keadaan saturasi, serta kaki-kaki 2 dan 6 keduaanya rendah. Hal ini selanjutnya membuat keluaran komparator A menjadi rendah dan komparator B menjadi tinggi, sehingga keluaran Q menjadi rendah, dan transistor Q2 terbuka. Selanjutnya kapasitor Ct diisi muatan melalui RA dan RB dan tegangannya naik secara eksponensial dengan tetepan waktu Bila tegangan pada kapasitor Ct melebihi 2/3 VCC maka masukan R pada flip-flop FF menjadi tinggi dan keluaran Q menjadi inggi pula. Akibatnya transistor Q2 saturasi, dan muatankapasior Ct dikosongkan lewat RB. Bila tegangan pada kapasitor Ct sudah urun di bawah 1/3 VCC maka komparator A akan membuat masukkan R rendah, dan komporator B akan membuat masukan S tinggi, sehingga keluaran Q menjadi rendah, transistor Q 2 terbuka (mati) dan kapasitor Ct mulai diisi lagi melalui kapasitor Ct dan keluaran adalah seperti pada Gambar 9. Bentuk isyarat pada

Vcc Vcc oV

Vc

Vo

t1

t2

Vct oVGambar 9 Tegangan pada kapasitor VCt dankeluaran V0 Selang waktu Perioda Sehingga frekuensi

t

Daur tuga (Duty cycle) =

171

ELEKTRONIKA DASAR 2

Agar t1=t2, yaituu daur tugas (Duty Cycle) 50% kita dapat menggunakan rangkaian pada Gambar 10Vcc RA

5

8

4 6 D1 7 3

555 2

Ct

Vo

Gambar 10 Dengan memasang dioda D1 daur tugas dapat dibuat menjadi 50% Dengan memasang dioda D1 maka pengikisan kapasitor Ct dilakukan melalui RA dan mengosongkan melalui RB. Bila RA= RB maka tetapan waktu pengisian dan pengosongan menjadi sama, sehingga diperoleh daur tugas 50%. Cara lain untuk memperoleh daur tugas 50% adalah menggunakan rangkaian pada gambar 11.Vcc R

8

3

R15 4 6 2 7

Vo

Ct

Gambar (a)

172

ELEKTRONIKA DASAR 2

t1 = t2 = 0,4 R1C2

Gambar (b) Gambar 11 a) Astabil dengan daur tugas 50% b) Bentuk isyarat keluaran pada rangkaian ini kaki no.7 yang berhubungan dengan transistor

pengosongan tak digunakan. Kapasitor diisi dan dikosongkan melalui R 1 oleh penyangga didalam IC 555. Dengan demikian dapa diperoleh daur tugas 50%. Resistor R bertugas sebagai penarik (pull-up) pada keluaran penyangga. 4.3.2. Latihan 3 Untuk soal-soal no 1 hingga no 4 gunakan no 4 Gambar 2

8 R 6 R3 Ct 5 R + B R 555 1 S Q + A -

4 Vret R 7 Rt1K

12 V

Ct1F

VoGambar 12 1) Tentukan nilai C1 dan R3 yang dapat dipasang agar dapat digunakan untuk mengolah pulsa dengan lebar 1 ms.

173

ELEKTRONIKA DASAR 2

2) Tentukan apa yang terjadi dengan Vo seandainya kaki no. 4 di tanahkan. 3) Tentuka lebar pulsa pada keluaran. 4) Apa yang perlu dilakukan agar rangkaian diatas menjadi monostabil terpicukan. Ulang? Untuk soal-soal no. 5 hingga no.8 gunakan Gambar 13

Vcc

R1 RA8 2 S C 555 6 2 7 1 3RB

4

1K

2K Vo

0,1F

Gambar 13 5) Tentukan frekuensi dan daur tugas isyarat pada keluaran 6) Lukiskan bentuk isyarat pada kapasitor 7) Apa yang terjadi jika skalar S1 ditekan 8) Apa yang terjadi jika tegangan pada kaki n0.5 ditinggikan. Kunci Jawaban Latihan 3 1) Kapasitor C1 dan resistor R3 bekerja sebagai diferensiator dengan tetapan (lebar pulsa). Jadi