Abstrak :

Multivibrator adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua buah piranti aktif

dengan keluaran yang saling berhubungan dengan masukan yang lain.

Multivibrator merupakan osilator. Pada dasarnya ada 3 jenis dari multivibrator,

yaitu: Astable Multivibrator, Monostable Multivibrator dan Bistable

Multivibrator. Astable Multivibrator merupakan jenis osilator relaksasi yang

sangat penting. Rangkaian osilator ini menggunakan jaringan RC dan

menghasilkan gelombang kotak pada keluarannya. Multivibrator monostable :

disebut juga multivibrator one-shoot, menghasilkan pulsa output tunggal pada

waktu pengamatan tertentu saat mendapat trigger dari luar. Bisatable

Multivibrator : ditrigger oleh sebuah sumber dari luar (external source) pada

salah satu dari dua state digital. Ciri khas dari multivibrator ini adalah state-nya

tetap bertahan pada nilai tertentu, sampai ada trigger kembali yang mengubah

ke nilai yang berlawanan.

Kata Kunci : Multivibrator dua kolom.

1. Pendahuluan

Multivibrator adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua buah piranti aktif

dengan keluaran yang saling berhubungan dengan masukan yang lain. Umpan

balik positif yang dihasilkan menyebabkan piranti yang satu harus di cut off,

sedangkan piranti yang lain dipaksa melakukan penghantaran. Multivibrator

dikelompokkan kedalam bistabil, monostabil dan astabil. Rangkaian

multivibrator bistabil memiliki ciri-ciri, bahwa rangkaian ini tetap berada pada

tingkatan (level) keluaran yang diberikan apabila tidak dikenakan sinyal

(trigger) dari luar. Penerapan sinyal dari luar akan menyebabkan perubahan

keadaan, dan tingkat keluaran ini akan tetap sampai ada sinyal dari luar

berikutnya. Jadi rangkaian bistabil memerlukan dua sinyal sebelum kembali

kekeadaan awal. Multivibrator monostabil atau one shot, menghasilkan satu

pulsa dengan selang waktu tertentu dalam menanggapi suatu sinyal trigger dari

luar. Ini berarti bahwa hanya satu saja keadan stabil. Penerapan trigger

mengakibatkan perubahan keadaan kuasi stabil, yang berarti bahwa rangkaian

tetap berada pada keadaan kuasistabil pada selang waktu yang ditentukan dan

kemudian kembali kekeadaan awal. Akibatnya adalah sinyal trigger internal

dibangkitkan yang menghasilkan transisi keadaan stabil. Multivibrator astabil

atau free running adalah multivibrator yang memiliki dua keadaan kuasi stabil

( bukan keadaan stabil), dan kondisi rangkaian berosilasi diantaranya. Dalam

hal ini tidak diperlukan sinyal trigger luar untuk menghasilkan perubahan

keadaan. Karena sifat osilasi diantara dua keadaan ini, rangkaian astabil

digunakan untuk menghasilkan gelombang segi empat.

2. Pembahasan

2.1 Multivibrator

Multivibrator merupakan osilator. Sedangkan osilator adalah rangkaian

elektronika yang menghasilkan perubahan keadaan pada sinyal output.

Osilator dapat menghasilkan clock / sinyal pewaktuan untuk sistem digital

seperti komputer. Osilator juga bisa menghasilkan frekuensi dari pemancar dan

penerima radio. Multivibrator adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua

buah piranti aktif dengan keluaran yang saling berhubungan dengan masukan

yang lain. Umpan balik positif yang dihasilkan menyebabkan piranti yang satu

harus di cut off, sedangkan piranti yang lain dipaksa melakukan penghantaran.

Multivibrator dikelompokkan kedalam bistabil, monostabil dan astabil.

Rangkaian multivibrator bistabil memiliki ciri-ciri, bahwa rangkaian ini tetap

berada pada tingkatan (level) keluaran yang diberikan apabila tidak dikenakan

sinyal (trigger) dari luar. Penerapan sinyal dari luar akan menyebabkan

perubahan keadaan, dan tingkat keluaran ini akan tetap sampai ada sinyal dari

luar berikutnya. Jadi rangkaian bistabil memerlukan dua sinyal sebelum kembali

kekeadaan awal.

Multivibrator monostabil atau one shot, menghasilkan satu pulsa dengan selang

waktu tertentu dalam menanggapi suatu sinyal trigger dari luar. Ini berarti

bahwa hanya satu saja keadan stabil. Penerapan trigger mengakibatkan

perubahan keadaan kuasi stabil, yang berarti bahwa rangkaian tetap berada

pada keadaan kuasistabil pada selang waktu yang ditentukan dan kemudian

kembali kekeadaan awal. Akibatnya adalah sinyal trigger internal dibangkitkan

yang menghasilkan transisi keadaan stabil.

Multivibrator astabil atau free running adalah multivibrator yang memiliki dua

keadaan kuasi stabil ( bukan keadaan stabil), dan kondisi rangkaian berosilasi

diantaranya. Dalam hal ini tidak diperlukan sinyal trigger luar untuk

menghasilkan perubahan keadaan. Karena sifat osilasi diantara dua keadaan ini,

rangkaian astabil digunakan untuk menghasilkan gelombang segi empat.

Pada dasarnya ada 3 jenis dari multivibrator, yaitu:

1. Astable Multivibrator

2. Monostable Multivibrator

3. Bistable Multivibrator

2.2 Jenis-Jenis Multivibrator

2.2.1 Astable Multivibrator

Multivibrator merupakan jenis osilator relaksasi yang sangat penting.

Rangkaian osilator ini menggunakan jaringan RC dan menghasilkan gelombang

kotak pada keluarannya.

Astabel multivibrator biasa digunakan pada penerima TV untuk mengontrol

berkas elektron pada tabung gambar. Pada komputer rangkaian ini digunakan

untuk mengembangkan pulsa waktu.

Astable multivibrator atau disebut freerunning multivibrator adalah

mutivibrator yang tidak mempunyai stable state yang permanen. Setiap

transistor secara bergantian saturated dan cut off.

Multivibrator difungsikan sebagai piranti pemicu (trigerred device) atau

freerunning. Multivibrator pemicu memerlukan isyarat masukan atau pulsa.

Keluaran multivibrator dikontrol atau disinkronkan (sincronized) oleh isyarat

masukan. Astable multivibrator termasuk jenis free-running.

Sebuah multivibrator terdiri atas dua penguat yang digandeng secara silang.

Keluaran penguat yang satu dihubungkan dengan masukan penguat yang lain.

Karena masing-masing penguat membalik isyarat masukan, efek dari gabungan

ini adalah berupa balikan positif.

Dengan adanya (positif) balikan, osilator akan “regenerative” (selalu

mendapatkan tambahan energi) dan menghasilkan keluaran yang kontinyu.

Astabil Multivibrator adalah suatu rangkaian yang mempunyai dua state dan

yang berosilasi secara kontinu guna menghasilkan bentuk gelombang persegi

atau pulsa dioutputnya. Pada multivibrator astabil, outputnya tidak stabil pada

setiap state, tapi akan berubah secara kontinudari 0 ke 1 dan dari 1 ke 0.

Prinsip ini sama dengan rangkaian osilator dan kondisi ini sering disebut

dengan free running.

Operasi dari osilator seperti pada gambar Rangkaian Multivibrator Astabil

Schmitt Trigger adalah:

1. Tegangan supply IC dalam keadaan hidup/ ON, sehingga Vkap adalah 0 V dan

Vout akan tinggi/ sama dengan tegangan IC ≈5 V.

2. Kapasitor akan mulai mengisi yang sama dengan tegangan Vout.

3. Ketika Vkap menuju tegangan positif (VT+) dari schmitt trigger yaitu sebesar

5 V, maka output

4. Dari Schmitt akan berubah menjadi rendah (≈0 V).

5. Karena Vout ≈ 0 V, maka akan terjadi pengosongan kapasitor terhadap 0 V.

6. Ketika Vka pdrop menuju tegangan negatif (VT-), maka output Schmitt akan

kembali menjadi tinggi.

7. Kejadian seperti ini akan terus berulang, dimana saat pengisian tegangan

kapasitor menjadi VT+ dan saat pengosongan tegangan kapasitor turun menjadi

VT-.

Bentuk gelombang dari Vout dan Vkap dapat dilihat pada gambar dibawah.

Contoh Soal:

a. Buatlah bentuk gelombang dari rangkaian multivibrator astabil Schmitt

trigger berdasarkan rangkaian Scmitt Trigger yang mempunyai spesifikasi

CMOS 74HC14 (VCC = 5 V).VOH = 5 V,VOL = 0 V VT+ = 2,75 V,VT-= 1,67 V

b. Hitunglah waktu yang dibutuhkan saat pengisian tegangan kapasitor(tHI),

pengosongan tegangan kapasitor(tLO), duty cycle dan rekuensi jika R = 10 KΩ

dan C = 0,022 μF.

Jawab:

a. Bentuk gelombang darirangkaian Schmitt Trigger Multivibrator Astabil

adalah:

b. Untuk mencari tHI adalah:

ΔV = VT+ −VT-

ΔV = 2,75 V −1,67 V = 1,08 V

E = 5 V −1,67 V = 3,33 V tHI= RC ln= (10 KΩ).(0,022 μF) ln= 86,2 μs

Untuk mencari tLO adalah:

ΔV = 2,75 V −1,67 V = 1,08 V

E = 2,75 V −0 V = 2,75 V

tLO= RCln= (10 KΩ).(0,022 μF) ln=110 μs

Untuk mencari duty cycl (perbandingan antara lebar waktu saat kondisi

high/tinggi dengan total perioda suatu gelombang) adalah:

D = = = 0,439 = 43,9 %

Untuk mencari frekuensi adalah:

f = = = 5,10 KHz

2.2.2 Monostable Multivibrator

Multivibrator monostable : disebut juga multivibrator one-shoot, menghasilkan

pulsa output tunggal pada waktu pengamatan tertentu saat mendapat trigger

dari luar.

Monostable multivibrator memiliki satu kondisi stabil sehingga sring juga

disebut sebagai multibrator one-shot.

Saat osilator terpicu untuk berubah ke suatu kondisi pengoperasian, maka pada

waktu singkat akan kembali ke titik awal pengoperasian.

Konstanta waktu RC menentukan periode waktu perubahan keadaan.

Monostable multivibrator termasuk jenis osilator triggered.

Skema rangkaian monostable multivibrator diperlihatkan pada

gambar.Rangkaian memiliki dua kondisi yaitu kondisi stabil dan kondisi tak

stabil.

Rangkaian akan rileks pada kondisi stabil saat tidak ada pulsa. Kondisi tak stabil

diawali dengan pulsa pemicu pada masukan. Setelah selang waktu 2 1 0,7 ´ R

C , rangkaian kembali ke kondisi stabil. Rangkaian tidak mengalami perubahan

sampai ada pulsa pemicu yang datang pada masukan.

Pada multivibrator monostable, kondisi one-shoot mempunyai satu state stabil,

dimana ini terjadi jika clock berada pada negative edge trigger (tergantung

jenis IC-nya). Saat mendapat trigger, Q menjadi LOW pada panjang t tertentu

(tw), selanjutnya berubah ke nilai sebaliknya (HIGH), hingga bertemu lagi

dengan negative edge trigger berikutnya dari clock. Salah satu IC Multivibrator

monostable adalah 74121.

Multivibrator monostabil adalah suatu rangkaian yang banyak dipakai untuk

membangkitkan pulsa output yang lebarnya dan amplitudonya tetap.

Multivibrator monostabil ini dapat dibuat dengan menggunakan komponen-

komponen tersendiri atau dapat diperoleh dalam paket terintegrasi.

Cara kerja rangkaian tersebut adalah:

1. Ketika tegangan diberikan, anggaplah bahwa dalam keadaan tinggi, Q =

rendah, = tinggidan pada C terjadi pengosongan tegangan, sehingga titik D =

tinggi.

2. Jika diberikan pulsa negatif pada, maka Q menjadi tinggi dan = rendah.

3. Tegangan kapasitor akan berubah dengan segera dan titik D akan drop

menjadi 0 V.

4. Karena pada titik d = 0 V, maka akan menyebabkan salah satu input pada

gerbang 1 menjadi rendah, meskipun di trigger menjadi tinggi. Oleh karena itu

Q tetap dalam keadaan tinggi dan = rendah.

5. Beberapa lama kemudian akan terjadi pengisian kapasitor terhadap VCC.

Ketika tegangan kapasitor pada titik D menuju level tegangan input (VIH) dari

gerbang 1 dalam keadaan tinggi, maka Q akan menjadi rendah dan menjadi

tinggi.

6. Rangkaian kembali pada state yang stabil, sampai munculnya sinyal trigger

dari. Dan pada kapasitor terjadi lagi pengosongan tegangan ≈ 0 V.

Bentuk gelombang pada gambar menunjukkan karakteristik input/output dari

rangkaian dan akan digunakan untuk membangun suatu persamaan untuk

menentukan tw.Pada kondisi state stabil( = tinggi), tegangan pada titik D akan

sama dengan VCC.

2.2.3 Bistable Multivibrator

Bisatable Multivibrator : ditrigger oleh sebuah sumber dari luar (external

source) pada salah satu dari dua state digital. Ciri khas dari multivibrator ini

adalah state-nya tetap bertahan pada nilai tertentu, sampai ada trigger kembali

yang mengubah ke nilai yang berlawanan. SR Flip-flop adalah contoh

multivibrator bistable. Bistable multivibrator mempunyai dua keadaan stabil.

Pulsa pemicu masukan akan menyebabkan rangkaian diasumsikan pada salah

satu kondisi stabil. Pulsa kedua akan

menyebabkan terjadinya pergeseran ke kondisi stabil lainnya. Multivibraator

tipe ini hanya akan berubah keadaan jika diberi pulsa pemicu. Multivibrator ini

sering disebut sebagai flip-flop. Ia akan lompat ke satu kondisi (flip) saat dipicu

dan bergeser kembali ke kondisi lain (flop) jika dipicu. Rangkaian kemudian

menjadi stabil pada suatu kondisi dan tidak akan berubah atau toggle sampai

ada perintah dengan diberi pulsa pemicu.

Multivibrator ini disebut juga dengan flip flop atau latch (penahan) yang

mempunyai dua state. Flip flop merupakan elemen dasar dari rangkaian logika

sekuensial. Output dari flip flop tergantung dari keadaan rangkaian

sebelumnya.

Gambar 5 Diagram menunjukkan trigger pulsa 3 buah input.Sesudah pulsa ke

tiga outputnya tetap tinggi

Pada dasarnya multivibrator adalah dua amplifier dengan feedback positif dari

output amplifier kedua ke input amplifier yang pertama. Multivibrator ini

mempunyai dua keadaan stabil.

Gambar 6 Bistable Multivibrator

Keadaan stabil pertama adalah bila Tr1 tidak menghantar, maka Basis Tr2 pasti

pada posisi low dan berarti Tr2 menghantar. Keadaan ini stabil sampai ada

switching pulse yang mengakibatkan Tr1 menghantar, dengan begitu Tr2 tidak

menghantar dan terjadilah keadaan stabil kedua.

2.3 Merancang Multivibrator Digital Dengan Gerbang Logika

Dalam elektronika digital saklar transistor dikembangkan menjadi gelombang-

gelombang logika, selanjutnya gelombang logika dikembangkan menjadi

berbagai bentuk multivibrator. Ada empat macam multivibrator tiga

diantaranya yaitu: astabil, monostabil dan picu Schmitt.

Astabil berfungsi sebagai osilator relaksasi yang dapat digunakan sebagai

pembangkit isyarat dan pembangkit Clock. Monostabil mempunyai satu keadaan

stabil sehingga dapat digunakan untuk menghasilkan pulsa dengan lebar

tertentu oleh adanya transisi logika. 

Sedangkan Picu Schmitt berubah keadaan bila isyarat masukan melampaui

suatu harga tegangan tertentu. Picu Schmitt tak lain adalah komparator dengan

histeresis sehingga dapat digunakan sebagai komparator jendela dengan waktu

naik yang cepat serta dapat digunakan sebagai astabil.

2.4 Astable Multivibrator Dari IC 555

Gambar 7 Blok Diagram dari IC 555 dengan komponen eksternal

IC 555 sudah banyak dikenal sebagai suatu IC pewaktu yang general purpose.

IC 555 berasal dari tiga buah resistor yang terdapat pada rangkaian tersebut

yang masing-masing nilainya adalah 5 KΩ. Resistor ini akan membentuk rantai

pembagi tegangan dari VCC ke ground. Ada tegangan sebesar 1/3 VCC pada

komparator 1 yang melewati resistor 5 KΩ yang pertama. Dan tegangan 2/3

VCC pada komparator 2 yang melewati resistor 5 KΩ yang kedua. Komparator

disini berfungsi untuk menunjukkan tinggi atau rendahnya output berdasarkan

perbandingan level tegangan analog pada input. Jika input positif lebih besar

dari input negatif maka outputnya akan bernilai tinggi. Sebaliknya jika input

positif lebih kecil dari input negatif maka outputnya akan bernilai rendah.

Untuk menentukan Duty Cycle (D) dan frekuensi:

Untuk menentukan tLO

:tLO = 0,693 . RB.C

Untuk menentukan tHI:

tHI = 0,693 . (RA+ RB)C

Contoh Soal:

Tentukan tHI, tLO, untuk rangkaian multivibrator 555 berdasarkan gambar

dibawah ini:

Jawab:

a. tLO = 0,693 . RBC

= 0,693 . (10 KΩ) . 680 pF

= 4,71 μs

b. tHI = 0,693 .(RA+ RB)C

= 0,693 . (4,7 KΩ+ 10 KΩ) . 680 pF

= 6,93 μs

2.5 Multivibrator Monostabil Dari IC 555

Gambar Hubungan pin IC pewaktu 555 dengan Multivibrator Monostabil

Gambar Bentuk Gelombang pada masing-masing output/input

2.6 IC MULTIVIBRATOR MONOSTABIL 74121

Gambar Blok Diagram IC 74121

3. KesimpulanMultivibrator adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua buah piranti aktif dengan keluaran yang saling berhubungan dengan masukan yang lain. Pada dasarnya ada 3 jenis dari multivibrator, yaitu:1. Astable MultivibratorAstable multivibrator atau disebut freerunning multivibrator adalah mutivibrator yang tidak mempunyai stable state yang permanen. Setiap transistor secara bergantian saturated dan cut off.

2. Monostable Multivibrator

Multivibrator monostable : disebut juga multivibrator one-shoot, menghasilkan pulsa output tunggal pada waktu pengamatan tertentu saat mendapat trigger dari luar.

3. Bistable MultivibratorBisatable Multivibrator : ditrigger oleh sebuah sumber dari luar (external source) pada salah satu dari dua state digital.

DAFTAR PUSTAKA·http://ecturer.eepisits.edu/~prima/elektronika%20digital/elektronika_digital2/bahan-ajar/bab5-multivibrator.pdf Tanggal 19 Januari 2008 Jam 11.20· http://labdasar.ee.itb.ac.id/modul/modul_el2007_2.pdf Tanggal 19 Januari 2008 Jam 12.00