Laporan Bengkel PERANCANGAN DAN PABRIKASI “RANGKAIAN MULTIVIBRATOR”
SATRIANI 32216040 IB TEKNIK TELEKOMUNIKASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG 2016/2017
MULTIVIBRATOR(IC PEWAKTU)
I.
TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat: 1. Menjelaskan prinsip kerja rangkaian multivibrator sebagai pembangkit clock 2. Membedakan rangkaian multivibrator astable dan monostable 3. Membuat simulasi rangkaian multivibrator astable dari IC 555 4. Membuat simulasi rangkaian multivibrator monostable dari IC 74121 5. Membuat rangkaian multivibrator multivibrator astable dari IC 555 pada PCB 6. Membuat rangkain multivibrator monostable dari IC 74121 pada PCB
II.
ALAT DAN BAHAN 1. Software proteus, EWB, PCB desaigner, atau program sejenis lainnya. 2. PCB 3. Resistor 10KΩ 2 buah Resistor 20KΩ 1 buah IC 555 1 buah IC 74121 1 buah Kapasitor 100pF 1 buah Kapasitor 10µF 1 buah 4. Osiloskop 5. Function Generator 6. Multimeter 7. Solder 8. Timah 9. Kabel 10. Setrika
III.
DASAR TEORI Dalam sitem digital , pewaktuan adalah hal yang sangat diperhatian. Multivibrtaor adalah rangkaian yang dapat menghasilkan me nghasilkan sinyal kontinyu yang digunakan sebagai pewaktu dari rangkaian-rangkaian digital sekuensial. Dengan input clock yang dihasilkan oleh sebuah multivibrator , rangkain seperti counter, shift register maupun memory dapat menjalankan fungsinya dengan benar. Berdasarkan bentuk sinyal yang dihasilkan , ada 3 macam multivibrator:
1. Multibrator bistable : bistable : ditrigger oleh sebuah sumber dari da ri luar (external source) pada source) pada salah satu sa tu dari dua state digital. Ciri khas dari multivibrator ini adalah statenya tetap bertahan pada nilai tertentu , sampai ada tringger kembali yang mengubah ke nilai yang berlawanan. SR Flip-flop adalah contoh multivibrator bistable. 2. Multivibrator astable : astable : adalah oscillator free running yang yang bergerak di duan level digital pada frekuensi tertentu dan duty eycle tertentu. eycle tertentu. 3. Multivibrator monostable : disebut juga multivibrator one-shoot , menghasilkan pulsa output tunggal pada waktu pengamatan tertentu saat mendapat tringger dari luar.
3.1 Multivibrator Astable Sebuah multivibrator astable sederhana (atau free-running oscillator) dapat dibuat dibuat dari inverter Schmitt trigger 74HC14 dan rangkaian RC seperti gambar 2.1
Gambar 2.1 Multivibrator Astable Schmitt Tringger
Sedangkan bentuk gelombang yang dihasilkan dari rangkaian pada gambar 2.1 ditunjukkan pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Bentuk gelombang dari rangkaian Oscillator gambar 2.2
(−∆⁄) ∆ + − = − =( = (−∆ ⁄) ∆=+ − = −
Nilai dari
dan
=RCln
Dimana
dapat dicari persamaan :
……………………………………………………… (1)
=
Dan
… ………………………………………………… (2)
Dimana
Duty Cycle adalah rasio perbandingan antara panjang gelombang kotak pada nilai HIGH terhadap periode totalnya, dimana:
= + ×100%
…………………………………………………… (3)
Sedangkan frekuensi yang dihasilkan oleh multivibrator astable tersebut adalah
= +
……………………………………………………………… (4)
IC 555 sebagai Multivibrator Astable
Multivibrator Astable dapat dibuat dari IC timer multiguna 555. Dinamakan 555 karena di dalam chip IC-nya terdapat tiga buah resistor yang masing-masing masing-masing bernilai 5 KΩ terpasang dari hingga Ground. Fungsi dari ketiga resistor ini adalah sebagaipembagi tegangan. Apabila IC 555 tersebut digunakan sebagai multivibrator astable, maka rangkaian yang dibuat adalah seperti gambar 2.3.
Gambar 2.3 IC 555 sebagai Multivibrator Astable
Sedangkan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh IC 555 sebagai Multivibrator Astable adalah sebagai berikut:
Gambar 2.4 Bentuk gelombang yang dihasilkan dari rangkaian gambar 2.3. Dimana :
= = 1 1∆ = = −⁄⁄ =0693 atau
……………………… (5)
Sedangkan :
= −⁄⁄ =0693 atau
…… (6)
Setelah dan didapatkan, maka nilai dari Duty Dut y Cycle dan frekuensinya dapat dicari dari persamaan (3) dan (4)
3.2 Multivibrator Monostable
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 ( ), selanjutnya berubah ke nilai sebaliknya (HIGH), hingga bertemu lagi dengan negative edge trigger berikutnya trigger berikutnya dari clock. Salah satu IC Multivibrator monostable adalah 74121. Blok diagram dasar dari 74121 seperti ditunjukkan pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Blok Diagram IC 74121 Multivibrator Monostable
Sedangkan bentuk gelombang yang dihasilkan dari rangkaian gambar 2.5 adalah seperti ditunjukkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Bentuk gelombang yan dihasilkan dari Multivibrator Monostable 74121. Sesuai dengan gambar bentuk gelombang diatas nilai pulsa keluaran Multivibrator Monostable) adalah :
0,693 =
(yaitu peregangan
…………………………………………………… (7)
IV.
TUGAS PENDAHULUAN 1) Apa perbedaan multivibrator astable dan monostable? 2) Tuliskam cara menentukan nilai penguatan untuk penguat membalik dan tak membalik!
JAWABAN TUGAS PENDAHULUAN
1) Perbedaan antara Multivibrator astable dan monostable Multivibrator Astable : merupakan suatu rangkaian yang bagian outputnya tidak bisa stabil pada satu keadaan atau level, akan tetapi berubah-ubah secara terus-menerus dari keadaan keada an 0 ke keadaan 1 berulangulang. Keadaan tidak stabil ini sering disebut sebagai keadaan quasi stabil atau semi stabil (keadaan fase running). Jadi multivibrator Astable adalah suatu rangkaian penghasil gelombang kotak yang tidak memiliki keadaan yang stabil dan selalu berguling dari satu kondisi ke (f r ee r unni unni ng). kondisi yang lain atau bisa disebut (fr Multivibrator Monostable : merupakan suatu rangkaian yang mempunyai satu kondisi stabil dan satu kondisi tidak stabil (quas i stabil) kalau rangkaian monostable dipicu atau trigger oleh pulsa dari luar. Kalau nilai output =0 saat kondisi stabil ,kemudian outputnya menjadi 1 saat kondisi tidak stabil (quasi stabil) untuk lama waktu tertentu ter tentu dan kembali lagi ke kondisi stabil. Yang menentukan lamanya keadaan quasi stabil berlangsung adalah nilai komponen pewaktu (timing) R dan C yang ada pada rangkaian. Pada operasi ini pengatur waktu berfungsi sebagai satu tingkat keluaran (one-shoot). Jadi di sebut sebagai Multivibrator Monostable apabila satu tingkat keluaran tegangannya adalah stabil sedangkan tingkat tegangan keluaran yang lain adalah quasi stabil.
2) Cara menentukan nilai penguatan untuk penguatan membalik dan tak membalik Penguatan Membalik : akan menguatkan tegangan pada masukan serta membalik hasil penguatan tersebut, jadi keluarannya akan selalu memiliki polaritas yang berlawanan dengan sinyal masukkannya. Penguatan tegangan dapat ditentukan denga rumus:
= =
Tegangan keluaran diperoleh dengan jalan mengalikan tegangan masukan yang diketahui dengan factor penguatan, atau
=
Penguatan Tak Membalik : merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Besarnya penguatan tegangan dari rangkaian penguat tak membalik dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut:
Av=
Untuk memperoleh tegangan output dapat dicari dengan mengalikan tegangan masukan yang diketahui dengan factor penguatan atau
= =
V.
LANGKAH PERCOBAAN
V.1 Multivibrator Astable a) Simulasi 1. Buatlah rangkaian seperti gambar 2.3 dengan menggunakan program ISIS 7 profesional, simlink atau program simulasi lainnya. 2. Pilih menu library Pick Device/Simbol
→
Pilih komponen yang diperlukan untuk rangkaian multivibrator astable.
3. Rangkailah rangakian multivibrator Astable seperti gambar 2.3
4. 5. 6. 7.
= 4,7 Ω , = 10 Ω = 560 .
Berikan nilai dan Amatilah bentuk gelombang yang terjadi. Berapa nilai dan yang ditunjukkan pada Virtual Oscilloscope ? Dari hasil dan diatas, berapa duty cycle dan frekuensi yang dihasilkan ? 8. Bandingkan hasil yang didapat di virtual oscilloscope den gan perhitungan menggunakan persamaan-persamaan persamaan-persam aan di atas. 9. Ulangi langkah 2-6 untuk nilai dan yang bervariasi
b) Perancangan 1. Rancanglah layout rangkaian menggunakan Ares 7 profesional, PCB desaigner atau program sejenis lainnya. 2. Pindakan hasil gambar lay out rangkaian ke PCB. 3. Lakukan pemrosesan PCB rangkaian selanjutnya dengan merendam PCB pada larutan HCL dan Bila lapisan yangtidak diperlukan Bila telah larut, angkat PCB kemudian cuci sampai bersih dan keringkan. 4. Lubangi bagian-bagian yang akan dipakai untuk komponen, terminal input dan output . Gunakan mata bor 0,8 mm untuk melubangi PCB. Bor dengan kedudukan bor tegak lurus terhadap PCB.
22.
c) Perakitan 1. Persiapkan bahan, peralatan, dan gambar yang diperlukan. 2. Melapis permukaan (jalur tembaga) dengan timah (mempertin). Usahakan agar seluruh permukaan rata (tidak terjadi bagian-bagian yang tebal pada jalur-jalur tertentu). 3. Rakitlah komponen-komponen dan soket IC yang akan digunakan sesuai dengan tempatnya. 4. Solderlah komponen hingga benar-benar menempel pada PCB dengan baik. 5. Berilah timah secukupnya, jangan terlalu banyak ataupun terlalu sedikit.
d) Pengetesan 1. Beri tegangan VCC sebesar 4-12 volt, periksa IC apakah bodynya panas. Bila panas, berarti ada rangkaian yang short circuit (hubung singkat). Periksa kembali rangkaian. 2. Dengan menggunakan osiloskop, tampilkan sinyal keluaran dari kapasitor pada channel 1 dan sinyal keluaran multivibrator pada channel 2. 3. Berapa nilai dan yang ditujukkan pada Oscilloscope? 4. Ukur frekuensi yang dihasilkan denga menggunakan frekuensi counter? 5. Bandingkan hasil pada virtual oscilloscope dengan hasil pengukuran yang diperoleh. 6. Simpulkan hasil percobaan saudara!
V.2 Multivibrator Monostable a) Simulasi 1. Buatlah rangkain seperti pada gambar 2.5 dengan menggunakan program Isis7 profesional , EWB, Simulink atau program simulasi lainnya. 2. Berikan nilai 1000 pf untuk dan kurang lebih 20 KΩ untuk . 3. Berikan pulsa TTL dari Function Generator dengan frekuensi 20 kHz pada IN (A1).
Gambar 3.1 Rangkaian Multivibrator Monostable menggunakan IC 7412
4. Atur V/div oscilloscope pada range 1 V/div dan Time/div pada 1µs. Hubungkan (Q) OUT dari IC 74121 ke Virtual Oscilloscope. 5. Amati bentuk gelombang output pada Q menggunakan bentuk Channel 2, sedangkan Channel 1 digunakan untuk mengamati bentuk gelombang input yang berasal dari Virtual Function Generator. 6. Berdasarkan tampilan pada Osciloscope , ukur peregangan pulsa ( dan bandingkan hasilnya dengan perhitungan menggunakan persamaan di atas. Berapa persen kesalahan pengukuran dibandingkan dengan perhitungan?
b) Perancangan 1. Rancanglah lay out rangkaian menggunak Ares 7 proffesional, PCB desaigner atau program sejenis lainnya. 2. Pindakan hasil gambar lay out rangkaian ke PCB. 3. Lakukan pemrosesan PCB rangkaian selanjutnya dengan merendam PCB pada larutan HCL dan Bila lapisan yang tidak diperlukan Bila telah larut, angkat PCB kemudian cuci sampai bersih dan keringkan. 4. Lubangi bagian-bagian yang akan dipakai untuk komponen, terminal input dan output . Gunakan mata bor 0,8 mm untuk melubangi PCB. Bor dengan kedudukan bor tegak lurus terhadap PCB. c) Perakitan 1. Persiapkan bahan , peralatan , dan gambar yang diperlukan. 2. Melapis permukaan (jalur tembaga) dengan timah (mempertin). Usahakan agar seluruh permukaan rata (tidak terjadi bagian-bagian yang tebal pada jalur-jalur tertentu). 3. Rakit komponen-komponen dari socket IC yang akan digunakan sesuai dengan tempatnya.
22.
4. Solderlah komponen hingga benar-benar menempel pada PCB dengan baik. 5. Berilah timah secukupnya, jangan terlalu banyak ataupun terlalu sedikit.
d) Pengetesan 1. Beri tegangan VCC sebesar 4-12 volt, periksa IC apakah bodynya panas. Bila panas, berarti ada rangkaian yang short circuit (hubung singkat). Periksa kembali rangkaian. 2. Lakukan pengukuran dengan menggunakan osiloskop. Atur V/div oscilloscope pada range 1 V/div dan Time/div pada 1 µs. Hubungkan (Q) OUT dari IC 74121 ke Oscilloscope. 3. Amati bentuk gelombang output pada Q menggunakan bentuk Channel 2, sedangkan Channel 1 digunakan untuk mengamati bentuk gelombang input yang berasal dari Virtual Function Generator. 4. Berdasarkan tampilan pada Oscilloscope , ukur peregangan pulsa ( . Bandingkan hasil yang diperoleh dengan hasil simulasi. 5. Simpulkan hasil percobaan saudara!.
VI.
ANALISA DAN KESIMPULAN ANALISA RANGAKAIN ASTABLE IC 555 Pada rangkain Astable ada dua buah resistor dan serta dua buah kapasitor yang diperlukan. Prinsipnya rangkaian astable dibuat agar memicu dirinya sendiri berulang-ulang sehingga rangkain ini dapat menghasilkan sinyal osilasi pada keluarannya. Pada saat power supply rangkain ini dihidupkan , kapasitor C mulai terisi melalui resistor dan sampai tegangan 2/3VCC. Pada saat tegangan ini tercapai dapat dimengerti komprator A dari IC 555 nulai bekerja mereset flip-flop dan seterusnya
2
2
Kesimpulan Multivibrator adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua buah piranti aktif dengan dengan keluaran yang saling saling berhubungan berhubungan dengan masukan yang lain. Pada dasarnya ada 3 jenis dari multivibrator, yaitu: 1. Astable Multivibrator Multivibrator Astable multivibrator atau disebut freerunning multivibrator multivibrator adalah mutivibrator yang tidak mempunyai stable state yang permanen. Setiap transistor secara bergantian saturated saturated dan cut off. 2. Monostable Multivibrator Multivibrator monostable monostable : disebut juga multivibrator one-shoot, menghasilkan pulsa output tunggal pada waktu pengamatan tertentu saat mendapat trigger dari luar.
