percobaan 10 multivibrator (astabil, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf ·...

19
138 Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, MONOSTABIL, DAN PICU-SCHMITT) Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY E-mail : [email protected] Tujua : 1. Mempelajari cara kerja rangkaian multivibrator, 2. Menyusun rangkaian multivibrator, 3. Menyusun rangkaian picu Schmitt, 4. Mengamatai bentuk gelombang dan frekuensi keluaran multivibrator dan picu Schmitt. Alat-alat : Catu daya dc +5 volt, breadboard, IC-7400, IC-7413 atau IC-7414, resistor, kapasitor, osiloskop, multimeter, AFG (Audio Frequency Generator), dan kabel penghubung. Dasar Teori : Multivibrator Dalam dunia elektronik banyak proses yang pada prinsipnya sekedar memutus atau menghubungkan suatu rangkaian listrik (proses pensaklaran). Proses tersebut harus memenuhi syarat tertentu, yakni cepat (tidak timbul getaran) dan tidak menimbulkan percikan bunga api listrik. Saklar mekanik atau manual tidak dapat memenuhi persyaratan tersebut. Karena saklar mekanik memiliki kelembaman yang relatif besar dan kecepatannya terbatas. Selain itu, saklar mekanik juga menimbulkan percikan bunga api listrik yang dapat membakar bahan yang bersinggungan. Proses pemsaklaran tersebut dapat kita jumpai pada sistem pewaktu agar suatu rangkaian dapat bekerja ataupun tidak bekerja dalam selang waktu tertentu. Misalkan rangkaian pewaktu untuk membuat agar sebuah relay dapat tertutup atau terputus dalam selang waktu tertentu. Juga sering kita dapat memodulasi lebar pulsa dan untuk penundaan waktu (time delay).

Upload: phamque

Post on 06-Feb-2018

246 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

138

Percobaan 10

MULTIVIBRATOR

(ASTABIL, MONOSTABIL, DAN PICU-SCHMITT)

Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY

E-mail : [email protected]

Tujua :

1. Mempelajari cara kerja rangkaian multivibrator,

2. Menyusun rangkaian multivibrator,

3. Menyusun rangkaian picu Schmitt,

4. Mengamatai bentuk gelombang dan frekuensi keluaran multivibrator dan picu

Schmitt.

Alat-alat :

Catu daya dc +5 volt, breadboard, IC-7400, IC-7413 atau IC-7414, resistor,

kapasitor, osiloskop, multimeter, AFG (Audio Frequency Generator), dan kabel

penghubung.

Dasar Teori :

Multivibrator

Dalam dunia elektronik banyak proses yang pada prinsipnya sekedar

memutus atau menghubungkan suatu rangkaian listrik (proses pensaklaran). Proses

tersebut harus memenuhi syarat tertentu, yakni cepat (tidak timbul getaran) dan

tidak menimbulkan percikan bunga api listrik. Saklar mekanik atau manual tidak

dapat memenuhi persyaratan tersebut. Karena saklar mekanik memiliki

kelembaman yang relatif besar dan kecepatannya terbatas. Selain itu, saklar

mekanik juga menimbulkan percikan bunga api listrik yang dapat membakar

bahan yang bersinggungan. Proses pemsaklaran tersebut dapat kita jumpai pada

sistem pewaktu agar suatu rangkaian dapat bekerja ataupun tidak bekerja dalam

selang waktu tertentu. Misalkan rangkaian pewaktu untuk membuat agar sebuah

relay dapat tertutup atau terputus dalam selang waktu tertentu. Juga sering kita

dapat memodulasi lebar pulsa dan untuk penundaan waktu (time delay).

Page 2: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

139

Rangkaian elektronik yang mempunyai kemampuan untuk membuat waktu tunda

atau lebar pulsa tertentu ini lebih jauh akan dipelajari dalam multivibrator

monostabil. Multivibrator sebenarnya merupakan rangkaian elektronik yang

menghasilkan gelombang kotak, atau gelombang lain yang bukan sinusoida seperti

gelobang segi empat dan gelombang gigi gergaji. Nama multivibrator diturunkan

dari kenyataan bahwa gelombang kotak terdiri dari sejumlah besar gelombang

sinusoida dengan frekuensi yang berbeda-beda (berdasarkan analisis deret

fourier).

Selain flip-flop dan monostabil, ada jenis multivibrator lain yang akan

kita pelajari yaitu multivibrator astabil dan picu Schmitt. Keduanya sering berperan

sebagai osilator yang menghasilkan pulsa kotak (square). Pulsa kotak yang stabil

dengan frekuensi tertentu dalam elektronika digital lebih dikenal sebagai detak

(clock). Detak ini penting, bahkan sangat penting, dalam operasi suatu piranti

elektronika digital seperti komputer dan kalkulator.

Selanjutnya kita akan mempelajari beberapa rangkaian multivibrator.

Meskipun flip-flop merupakan dasar dari monostabil, astabil dan picu Schmitt

tetapi akan kita pelajari lebih akhir. Hal ini disebabkan karena banyaknya jenis

flip-flop sehingga memerlukan tempat yang lebih banyak pula.

1. Multivibrator Monostabil

Sesuai dengan namanya, rangkaian multivibrator monostabil mempunyai

keluaran dengan satu keadaan stabil (mantap). Rangkaian tersebut tetap dalam

keadaan stabilnya sampai ada pemicu. Sekali dipicu, keluarannya berubah dari

keadaan stabilnya tadi ke keadaan tak stabil (keadaan baru). Keadaan tak stabil itu

bertahan selama waktu tertentu dan setelah itu dengan sendirinya kembali ke

keadaan stabilnya lagi. Ternyata monostabil merupakan rangkaian yang penting,

bahkan terlalu penting, untuk membangkitkan pulsa yang dapat diatur polaritas dan

lebarnya pada amplitudo tetap. Sebuatan lain untuk monostabil adalah eka-

mantap, one-shot, atau monoflop. Monostabil dapat dibuat dengan berbagai

cara, namun pada kesempatan ini kita akan membahas monostabil yang

menggunakan gerbang logika NAND yang dilengkapi dengan resistor dan

Page 3: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

140

kapasitor sebagai komponen pewaktunya. Ada 2 jenis monostabil, yaitu monostabil

terpicu positif dan monostabil terpicu negatif. Perhatikan Gambar berikut.

Gambar : Rangkaian monostabil terpicu positif

Anggaplah mula-mula masukan pemicu T = 0, keluaran Q = 1, dan keluaran Q = 0.

Perhatikan keluaran dari NAND-2 dalam keadaan 1 sehingga K = 1. Pada saat

masukan T berubah dari 0 ke 1 (terpicu positif) tentu saja kedua masukan

NAND-1 ada pada keadaan 1, sehingga Q berubah dari 1 ke 0. Tetapi begitu T

berubah dari 0 ke 1, maka keluaran dari NAND-2 juga berubah menjadi 0. Muatan

pada kapasitor C yang mula-mula memberikan K = 1 sedikit demi sedikit dilucuti

(dikosongkan) melalui resistor R sehingga tegangan pada K turun menuju 0.

Perubahan K dari 1 ke 0 ini akan melewati twgangan ambang yang akan

menyebabkan K dianggap 0. Pada saat ini keluaran NAND-1, yaitu Q , akan

kembali ke keadaan 1 lagi (keadaan sebelum dipicu). Lama pulsa t (keadaan tak

stabil) di Q tersebut tergantung pada resistansi R dan kapasitansi C yang

terpasang. Secara umum berlaku :

t = R.C.

Karena NAND-3 berperan sebagai NOT, maka antara Q dan Q saling komplemen,

artinya jika Q = 1 maka Q = 0, dan sebaliknya jika Q = 0 maka Q = 1. Kelemahan

dari monostabil terpicu positif adalah adanya syarat agar pulsa pemicu di T harus

lebih lama dari pada pulsa keluaran di Q . Hal ini diakibatkan oleh adanya

hubungan langsung T dengan salah satu masukan NAND-1 yang menyebabkan

1 2

3 K R

C

T

Q Q

Page 4: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

141

jika T = 0 maka Q = 1. Sehingga jika T berubah ke 0 lagi sebelum pulsa pemicu T

mencapai tegangan ambang maka lebar pulsa keluaran Q tidak tepat sama dengan

R.C dan tentu saja harga t (lama tak stabil) pasti kurang dari pada R.C. Jenis

lain dari monostabil adalah yang terpicu negatif (dipicu dari 1 ke 0). Cara

menyusunnya antara lain dengan menambahkan NAND-4 seperti terlihat pada

Gambar di bawah ini.

Gambar : Rangkaian monostabil terpicu negatif

Menggunakan gerbang logika NAND

Mula-mula T = 1 dan Q = 1, keadaan ini adalah stabil. Jika T berubah dari 1 ke 0

maka keluaran NAND-4 dalam keadaan 1 (A = 1). Karena masukan NAND-1

keduanya dalam keadaan 1 maka Q = 0. Selanjutnya, tegangan di titik B semaki

lama semakin turun akibat lucutan muatan pada C melalui R. Sehingga pada saat

melewati tegangan ambang membuat Q = 1 kembali semula. Dengan demikian

keluaran Q menjadi tidak tergantung pada perubahan masukan T dari 0 ke 1,

oleh karenanya benar-benar berlaku bahwa lama keadaan tak stabilnya adalah t

= R.C. Untuk lebih jelasnya, perhatikan bentuk pulsa monostabil terpicu positif

dan terpicu negatif pada Gambar berikut.

1 2

3 B R

C

T Q

Q 4

A

Page 5: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

142

Gambar : Bentuk pulsa pada monostabi (a) terpicu

Positif dan (b) terpicu negatif.

Masih banyak cara untuk menyusun monostabil dari gerbang logika lain, seperti

NOT ataupun NOR, bahkan dengan NAND dengan konfigurasi yang berbeda-

beda. Pada Gambar 8.4 tampak rangkaian monostabil dari gerbang NAND dengan

konfigurasi yang berbeda dari sebelumnya. Misalkan mula-mula Q adalah stabil

dalam keadaan 1. Ketika pulsa sempit 0 dikenakan pada masukan A, maka keluaran

NAND-1 menjadi 1 dan melalui C2 membuat kedua masukan NAND-2 dalam

keadaan 1. Hal ini menghasilkam keluaran pada NAND-2 menjadi 0 yang

menjamin keluaran NAND-1 tetap 1 meskipun pulsa masukan telah berakhir.

Sekarang C2 membuang muatan lewat R2 dan dengan demikian kedua masukan

NAND-2 menjadi 0. Keadaan ini membuat keluaran NAND-2 menjadi 1 dan

keluaran NAND-1 menjadi 0. Akhirnya, rangkaian tersebut mencapai keadaan

stabilnya lagi dengan masukan NAND-1 dalam keadaan 1 dan keluaran NAND-2

juga 1. Lama monostabil tersebut dalam keadaan tidak stabil ditentukan oleh nilai

R2 dan C2 .

Tegangan

ambang

t

T

K

Q

Q

(a) t

B

Q

Q

A

T

(b)

Page 6: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

143

Gambar : Monostabil digital yang tersusun dari gerbang NAND

Contoh berikutnya adalah monostabil digital yang tersusun dari gerbang logika

NOR, dan salah satu konfigurasinya dapat diperhatikan pada Gambar berikut.

Gambar : Monostabil digital yang tersusun dari gerbang NOR.

Keadaan stabil dari monostabil pada gambar di atas adalah Q = 0 dan A = 0.

Selanjutnya, cobalah untuk menjelaskan cara kerja rangkaian tersebut dengan

memberikan pemicu singkat dengan transisi dari 0 ke 1 (pemicu positif).

2

R2

C Q

Q

+

R1

C2

C1

B 1 A

A

1 M C

Q

R

+

Page 7: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

144

2. Multivibrator Astabil

Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada

keluarannya tidak dapat stabil pada satu keadaan, tetapi berubah secara terus-

menerus dari keadaan 0 ke keadaan 1 berulang secara bergantian. Astabil biasa

digunakan sebagai osilator yang menghasilkan gelombang kotak (square). Masalah

yang biasa dihadapi adalah menyangkut kestabilan frekuensi keluaran astabil.

Astabil banyak digunakan dalam rangkaian digital untuk membangkitkan

rentetan gelombang kotak untuk keperluan pendetakan (clock). Rangkaian

digital seperti pencacah, register, dan lain-lain mutlak memerlukan gelombang

kotak yang dapat diandalkan.

Ada banyak cara untuk menyusun rangkaian astabil dengan gerbang logika.

Sebagai contoh pada Gambar di bawah ini disajikan rangkaian astabil dari

gerbang logika NAND yang dilengkapi dengan resistor R dan kapasitor C

sebagai penentu frekuensi.

Gambar : Rangkaian multivibrator astabil

menggunakan gerbang NAND

Mula-mula masukan NAND-1 yaitu titik A = 0, maka titik B = 1 dan titik D = 0.

Oleh karena B = 1 dan dan A = 0 maka tegangan B lebih tinggi dari pada A dan

arus mengalir dari B ke A melalui R. Akibatnya kapasitor C aakan terisi dan

tegangannya naik sedikit demi sedikit hingga menuju 1. Pada saat A = 1, maka B

berubah dari 1 ke 0. Keadaan sekarang menjadi terbalik dari sebelumnya. Karena B

D

Q Q

R

C

B

A 1

3 4

2

Page 8: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

145

= 0 dan A = 1, maka arus mengalir dari A ke B melalui R sedemikian hingga

tegangan A turun sedikit demi sedikit. Ketika A = 0 maka B berubah dari 0 ke 1

lagi. Demikian seterusnya, peristiwa tersebut terjadi secara berulang sehingga

timbul osilasi. Gerbang NAND-3 dan NAND-4 berfungsi sebagai pembentuk

gelombang kotak. Bentuk gelombang dari rangkaian astabil tersebut dapat dilihat

pada Gambar berikut.

Gambar : Bentuk gelombang astabil pada Gambar 8.6.

Antara 0 dan t tegangan titik A naik secara eksponensial yang berarti kapasitor C

terisi dan arus mengalir dari B ke A melalui R. Antara t dan t tegangan A turun

yang berarti arus mengalir dari A ke B atau kapasitor C dikosongkan. Astabil

yang menggunakan gerbang logika NAND pada gambar di atas bukanlah satu-

satunya konfigurasi.

Selain dengan gerbang NAND, multivibrator astabil digital juga dapat

disusun dari gerbang logika NOT atau NOR. Pada Gambar di bawah ini dapat

dilihat astabil yang tersusun dari gerbang logika NOR.

0 t1 t2 t3

A

B

Q

Page 9: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

146

Gambar : Rangkaian astabil dengan gerbang NOR.

Cobalah untuk menjelaskan cara kerja astabil pada gambar di atas dengan

mengingat bahwa pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor C melalui

resistor R. Kedua komponen tersebut, yakni C dan R, dihubungkan dengan keluaran

astabil.

3. Picu Schmitt (Schmitt Trigger)

Picu Schmitt sebenarnya merupakan rangkaian bistabil (flip-flop) yang

keadaan keluarannya dikendalikan melalui tingkat tegangan pada masukannya.

Picu Schmitt sering digunakan untuk mengubah masukan gelombang sinus

menjadi gelombang kotak. Gelombang kotak tersebut dapat menyediakan pulsa

pemicu yang tajam untuk mengendalikan rangkaian lain. Picu Schmitt sangat baik

untuk pembentukan kembali pulsa-pulsa yang cacat pada tepi tepinya, atau dengan

kata lain picu Schmitt sangat handal untuk penghapusan desah (noise) yang

menumpang pada suatu isyarat.

Rangkaian picu Schmitt dapat dibuat dengan menggunakan gerbang logika

NAND 3 masukan sejumlah 3 buah, dan 2 di antara 3 tersbut dirangkai untuk

membuat bistabil. Rangkaian picu Schmitt seutuhnya dapat diperhatikan pada

Gambar berikut.

A

C

Q

D

R1

R

Page 10: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

147

Gambar : Rangkaian picu Schmitt dengan

gerbang NAND 3 masukan

Suatu bentuk rangkaian astabil yang sederhana dapat dibuat dengan menggunakan

picu Schmitt. Sebagai contoh astabil dari picu Schmitt 7413 dapat dilihat pada

Gambar berikut.

Gambar : Astabil dengan picu Schmitt 7413.

Jika masukan NAND-1 yaitu A = 0, maka titik B = 1 dan arus akan mengalir dari

B ke A melalui R. Akibatnya keadaan A menjadi naik menuju 1. Jika A = 1,

maka B akan berubah dari 1 ke 0 dan arus mengalir dari A ke B melalui R.

Demikian seterusnya proses tersebut terjadi secara berulang-ulang. Jika

diperhatikan dengan seksama, keadaan Q selalu berkebalikan dengan keadaan B,

Vi A. Q

Q

A

C

R

B

Q 1 2

Page 11: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

148

artinya jika B = 0 maka Q = 1 dan jika B = 1 maka Q = 0. Ternyata frekuensi

keluaran astabil yang tersusun dari picu Schmitt dapat diandalkan kestabilannya.

Picu Schmitt bersifat sebagai komparator yang memiliki dua tingkat

tegangan pada masukannya. Bila tingkat tegangan itu dilampaui oleh suatu isyarat

masukan maka keluarannya akan mengalami perubahan keadaan. Untuk lebih

jelasnya perhatikan Gambar berikut.

Gambar 1 : Hubungan antara isyarat masukan

dan keluaran pada picu Schmitt.

V adalah tegangan ambang atas dan V menyatakan tegangan ambang bawah.

Jika tegangan masukan V > V maka keadaan keluarannya akan tinggi, dan

jika V < V maka keadaan keluarannya menjadi rendah. Karena ambang atas dan

bawah tidak sama mengakibatkan picu Schmitt memiliki histerisis. Kurva

histerisisnya tampak pada Gambar di bawai ini.

Vi

V+

V-

Vo

Vcc

t

t

Page 12: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

149

Gambar : Kurva histerisis pada picu Schmitt.

Histerisis inilah yang menjadi ciri khas picu Schmitt, yaitu bahwa rangkaian tidak

segera menyambung balik sesudah isyarat masukan turun tepat di bawah suatu

tegangan ambang (atas) tetapi pada tingkat tegangan yang jauh lebih rendah

(pada ambang bawah). Lambang picu Schmitt dengan histerisis sebagai ciri

khasnya tampak pada Gambar di bawah ini.

Gambar : Lambang picu Schmitt.

Cara lain untuk membangun rangkaian picu Schmitt adalah menggunakan suatu

penyangga (buffer) seperti CD-4050 dengan memasang balikan positif seperti

tampak pada Gambar berikut ini.

V- V+

Vi

Vo

atau

Page 13: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

150

Gambar : (a). Picu Schmitt menggunakan penyangga

(b). Kurva Histerisisnya.

Secara praktis, harga-harga tegangan ambang atas dan bawah dapat dinyatakan

sebagai :

V+ = Rf

RfRiVcc

2

)(

V- = Vcc - Rf

RfRiVcc

2

)( .

4. Rangkaian Terpadu Monostabil, Astabil, dan Picu Schmitt

Rangkaian monostabil, astabil dan picu Schmitt dapat disusun dengan

gerbang logika dengan menambhkan beberapa komponen diskrit resistor

maupun kapasitor sesuai dengan keperluan. Tetapi cara yang lebih mudah dan

praktis adalah memanfaatkan rangkaian tersebut yang telah tersedia dalam bentuk

IC. Banyak tersedia IC yang telah dirancang secara khusus sebagai monostabil,

astabil ataupun picu Schmitt, beberapa di antaranya akan dibahas sebagai

berikut.

V- V+

Vi

Vo

Vcc/2

(Ri/Rf).Vcc

(b)

4050

Vcc Rf

Ri

(a)

Page 14: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

151

Monostabil/Astabil CD-4047B

IC CD-4047B dapat dioperasikan sebagai salah satu dari monostabil atau

astabil. IC tersebut memerlukan kapasitor luar (dipasang antara kaki 1 dan 3) dan

resistor luar (dipasang antara kaki 2 dan 3) untuk menentukan lebar pulsa bila

sebagai monostabil dan menentukan frekuensi keluaran bila sebagai astabil.

Pengoperasiannya sebagai astabil adalah dengan memberikan keadaan tinggi

pada masukan ASTABLE (kaki 5) atau keadaan rendah pada masukan

ASTABLE (kaki 4). Frekuensi keluaran pada Q (kaki 10) dan Q (kaki 11)

ditentukan oleh rangkaian konstanta waktu (kapasitor dan resistor). Frekuensi 2

kali frekuensi keluaran Q tersedia pada keluaran OSCILLATOR (kaki 13).

Sedangkan peropersiannya sebagai monostabil diperoleh ketika pada IC CD-

4047B dipicu dengan transisi dari rendah ke tinggi pada masukan +TRIGGER (kaki

8) atau dengan transisi dari tinggi ke rendah pada masukan -TRIGGER (kaki 6). IC

dapat dipicu ulang dengan memberikan pulsa transisi dari rendah ke tinggi secara

bersamaan pada kedua masukan +TRIGGER dan RETRIGGER (kaki 12). Suatu

pulsa tinggi pada masukan EXT.RESET (kaki 9) akan me-reset keluaran Q

pada keadaan rendah dan Q pada keadaan tinggi. Diagram IC CD-4047B tampak

pada Gambar berikut.

Gambar : Diagram blok IC CD-4047B.

13

12

11

10

9

1 2 3 5

4

6

8

Page 15: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

152

Picu Schmitt 7413

Untuk mendapatkan hasil operasi rangkaian digital yang terpercaya

diperlukan pulsa masukan dengan waktu transisi yang sangat cepat. Transisi tersebut

meliputi dari rendah ke tinggi (transisi positif) ataupun dari tinggi ke rendah

(transisi negatif). Pada daerah transisi tersebut sangat potensial untuk terjadinya

gangguan ataupun keadaan tidak stabil, sehingga daerah transisi merupakan

daerah yang kritis. Adanya pulsa dengan waktu transisi yang lambat banyak

menimbulkan masalah. Salah satu penyelesaiannya adalah menggunakan

komparator dengan balikan positif untuk menghasilkan histerisis. Tetapi ada

penyelesaian yang lebih praktis dan mudah, yaitu menggunakan IC picu

Schmitt, misalnya 7413, 7414 dan 40106.

Setiap IC 7413 terdiri dari 2 picu Schmitt yang identik. Secara logik, setiap

rangkaian picu tersebut merupakan gerbang NAND 4 masuan dengan mengenakan

balikan positif dan dengan ambang masukan yang berbeda untuk pulsa masukan

positif maupun negatif. Ambang transisi positifnya sekitar 1,7 volt dan ambang

transisi negatifnya sekitar 0,9 volt. Desah (noise) frekuensi timggi sering

menumpang pada sinyal informasi. Desah yang tidak diinginkan itu dapat

dihilangkan dengan menggunakan picu Schmitt yang cara menyusunnya tampak

pada Gambar di bawah ini.

Gambar : Picu Schmitt untuk menghilangkan desah.

R

C

masukan Keluara

n

Page 16: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

153

Kapasitansi kapasitor C yang optimum tergantung dari sifat desah dan frekuensi

sinyal, sehingga perlu mengadakan percobaan untuk mendapatkan hasil yang

terbaik. Picu Schmitt 7413 juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber detak (clock)

yang rangkaiannya seperti tampak pada Gambar di bawah ini. Frekuensi

keluaran jika dipasang resistor balikan 390 dinyatakan dengan pendekatan

sebagai :

f = C

2000, di mana C dalam F.

Gambar : Picu Schmitt sebagai sumber detak.

Langkah-langkah Percobaan :

A. Astabil

1. Susunlah rangkaian multivibrator astabil seperti tampak pada gambar berikut.

Gunakanlah R = 100 , C = 1 F, IC-7400, dan Vcc = +5 volt.

A

B

C

R

Q

D

P

R

C

Keluara

n

Page 17: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

154

2. Selidikilah gelombang yang dikeluarkan rangkaian itu dengan menghubungkan

saluran keluaran P dan Q masing-masing ke masukan osiloskop pada saluran 1

(CH-1) dan saluran 2 (CH-2). Tentukan besar frekuensi dan amplitudonya, serta

gambarlah bentuk gelombangnya.

3. Pasanglah kapasitor C = 10 F secara paralel dengan C semula sehingga

kapasitansi totalnya 11 F, dan ulangilah pengamatan seperti langkah 2 di atas.

B. Picu Schmitt

1. Susunlah rangkaian picu Schmitt seperti tampak pada gambar berikut.

Gunakanlah R = 330 , C = 4,7 F, IC-7413 atau IC-7414, dan Vcc = +5 volt.

2. Selidikilah gelombang yang dikeluarkan rangkaian itu dengan menghubungkan

saluran keluaran Q ke masukan osiloskop pada saluran 1 (CH-1) atau saluran 2

(CH-2). Tentukan besar frekuensi dan amplitudonya, serta gambarlah bentuk

gelombangnya.

3. Pasanglah kapasitor C = 2200 F secara paralel dengan C semula sehingga

kapasitansi totalnya 2204,7 F, dan ulangilah pengamatan seperti langkah 2 di

atas.

4. Apakah besar frekuensi hasil pengamatan sesuai dengan hasil perhitungannya

secara teoritis ? Berikan penjelasan.

A B

Q C

R

Page 18: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

155

C. Monostabil

1. Susunlah rangkaian multivibrator monostabil (picu positif) seperti tampak pada

gambar berikut. Gunakan RP = 300 , C = 1 F, Vcc = +5 volt, dan IC-7400.

Pulsa pemicunya digunakan gelombang kotak dengan frekuensi 400 Hz yang

diperoleh dari rangkaian picu Schmitt pada percobaan sebelumnya, atau berasal

dari AFG. Masukkan pemicu tersebut pada titik D. Sebelumnya letakkan

potensiometer RP pada kedudukan maksimum sehingga resistansinya 300 .

2. Selidikilah pulsa yang dikeluarkan rangkaian itu dengan menghubungkan saluran

keluaran Q ke masukan osiloskop pada saluran 1 (CH-1) dan pulsa pemicu (titik

D) pada saluran 2 (CH-2). Amatilah kapan monostabil terpicu oleh pulsa

pemicu. Catat dan gambar semua tampilan yang teramati pada layar. Amati

berapa lama (t) pulsa yang terjadi. Apakah lama pulsa tersebut sesuai dengan

teori berdasarkan rumus t = RC detik ? Berikan penjelasan.

3. Pasanglah kapasitor C = 10 F secara paralel dengan C semula sehingga

kapasitansi totalnya 11 F, dan ulangilah pengamatan seperti langkah 2 di atas.

4. Ulangi semua langkah 2 tersebut dengan memutar kedudukan potensiometer RP

pada posisi yang semakin kecil, catat resistansinya !

5. Susunlah rangkaian multivibrator monostabil (picu negatif) seperti tampak pada

gambar berikut. Gunakan RP = 300 , C = 1 F, Vcc = +5 volt, dan IC-7400.

Pulsa pemicunya digunakan gelombang kotak dengan frekuensi 400 Hz yang

diperoleh dari rangkaian picu Schmitt pada percobaan sebelumnya, atau berasal

C

RP Q D

P

Page 19: Percobaan 10 MULTIVIBRATOR (ASTABIL, …staff.uny.ac.id/.../percobaan-10-multivibrator.pdf · Multivibrator astabil merupakan suatu rangkaian yang keadaan pada keluarannya tidak dapat

156

dari AFG. Masukkan pemicu tersebut dikenakan pada titik A. Sebelumnya

letakkan potensiometer RP pada kedudukan maksimum sehingga resistansinya

300 .

6. Selidikilah pulsa yang dikeluarkan rangkaian itu dengan menghubungkan saluran

keluaran Q ke masukan osiloskop pada saluran 1 (CH-1) dan pulsa pemicu (titik

A) pada saluran 2 (CH-2). Amatilah kapan monostabil terpicu oleh pulsa

pemicu. Catat dan gambar semua tampilan yang teramati pada layar. Amati

berapa lama (t) pulsa yang terjadi. Apakah lama pulsa tersebut sesuai dengan

teori berdasarkan rumus t = RC detik ? Berikan penjelasan.

7. Pasanglah kapasitor C = 10 F secara paralel dengan C semula sehingga

kapasitansi totalnya 11 F, dan ulangilah pengamatan seperti langkah 2 di atas.

8. Ulangi semua langkah 2 tersebut dengan memutar kedudukan potensiometer RP

pada posisi yang semakin kecil, catat resistansinya !

C

RP Q

A P