Multivibrator Monostabil Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta

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 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 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 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 C 2 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 C 2 membuang muatan lewat R 2 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 R 2 dan C 2 . Tegangan ambang t T K Q Q a t B Q Q A T b 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 R 2 C Q Q + R 1 C 2 C 1 B 1 A A 1 M  C Q R + 144

2. Multivibrator Astabil