- Bagaimana Multivibrator Astabil dengan Op-amp ini Bekerja?
- Perhitungan untuk Sirkuit Multivibrator Astabil berbasis Op-amp
- Komponen yang Diperlukan untuk Membangun Sirkuit Multivibrator Astabil Berbasis Op-amp
- Sirkuit Multivibrator Op-amp - Skema
- Menguji Sirkuit Multivibrator Astabil Op-amp
Rangkaian multivibrator adalah rangkaian yang sangat populer dan berguna di bidang elektronika dan merupakan rangkaian paling dasar yang akan Anda ketahui saat mempelajari elektronika dasar. Rangkaian multivibrator dapat dibagi menjadi dua kategori, yang pertama dikenal sebagai multivibrator monostabil dan yang kedua dikenal sebagai multivibrator astabil. Tetapi dalam proyek ini, kita akan berbicara tentang multivibrator astabil, terkadang juga dikenal sebagai multivibrator yang berjalan bebas.
Menurut definisi, rangkaian multivibrator Astabil adalah rangkaian yang tidak memiliki keadaan stabil. Ini berarti setelah dinyalakan, itu dimulai dan terus berosilasi antara status tinggi dan rendah sampai daya dimatikan. Ketika datang untuk membuat multivibrator Astabil, cara yang paling umum adalah dengan menggunakan IC Timer 555. Dalam salah satu proyek kami sebelumnya, kami membuat Sirkuit Multivibrator Astabil Menggunakan IC Timer 555, Anda dapat memeriksanya jika Anda mencari sesuatu seperti itu. Tetapi dalam lingkungan produksi ketika ada sirkuit kompleks yang terlibat, menempatkan lebih banyak IC hanya menambah biaya BOM. Solusi yang lebih sederhana adalah menggunakan Op-amp untuk menghasilkan sinyal Astabil. Sirkuit ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi di mana sinyal gelombang persegi sederhana merupakan persyaratan.
Jadi, dalam proyek ini, kita akan membangun Multivibrator Astabil sederhana menggunakan Op-amp, dan kita akan melihat semua perhitungan yang diperlukan untuk mengetahui periode sehingga kita dapat menghitung frekuensi dan siklus kerja rangkaian. Kami juga telah membahas rangkaian op-amp dasar seperti Penguat Penjumlah, Penguat Diferensial, Penguat Instrumentasi, Pengikut Tegangan, Integrator Op-Amp, dll.
Bagaimana Multivibrator Astabil dengan Op-amp ini Bekerja?
Jawaban atas pertanyaan ini sangat sederhana, tetapi untuk memahami ini, Anda harus terlebih dahulu memahami rangkaian yang dikenal sebagai rangkaian pemicu Schmitt, rangkaian pemicu Schmitt yang disederhanakan ditampilkan di bawah ini.
Sirkuit Pemicu Schmitt:
Skema di atas menunjukkan rangkaian Op-amp dengan umpan balik positif, ketika Op-amp dikonfigurasi dengan umpan balik positif, biasanya dikenal sebagai pemicu Schmitt. Tetapi demi kesederhanaan, mari kita pahami rangkaian pemicu Schmitt.
Sirkuit ini menggunakan pembagi tegangan untuk menggunakan perangkat pada tegangan keluaran dan memasukkannya ke terminal non-pembalik. Namun karena adanya umpan balik yang positif maka keluarannya akan terus bertambah hingga mencapai kejenuhan.
Sekarang, mari kita pertimbangkan bahwa tegangan keluaran pemicu Schmitt sama dengan tegangan saturasi positif yang didefinisikan sebagai + Vsat dan sebagian kecil dari tegangan ini diberikan ke terminal non-pembalik.
Yaitu + Vsat x (R2 / (R1 + R2)). Sekarang jika kita menganggap persamaan ini sebagai X, persamaan akhirnya menjadi Xvsat. Dimana X adalah tegangan umpan balik, kita dapatkan dari pembagi tegangan. Nah bila tegangan masukan Vin lebih kecil dari tegangan pada Xvsat, maka keluaran akan berada pada tegangan saturasi positif. Karena keluaran dari op-amp dapat diberikan sebagai gain loop terbuka dikalikan dengan selisih tegangan dua terminal. Yaitu AoL (VCC + - VCC-). Sekarang, ketika tegangan pada terminal pembalik lebih besar dari Xvsat, keluaran akan jenuh pada tegangan saturasi negatif. Jika Anda memasukkan angka-angka pada persamaan di atas, Anda dapat menemukannya.
Untuk pemahaman yang lebih baik, jika kita melihat fungsi transfer dari rangkaian pemicu Schmitt, maka akan terlihat seperti gambar di bawah ini.
Di sini, tegangan ambang batas atas direpresentasikan sebagai VUT dan tegangan ambang bawah direpresentasikan sebagai VLT. Seperti yang Anda lihat, ketika tegangan input lebih besar dari tegangan ambang atas, output akan beralih dari tegangan saturasi positif ke tegangan saturasi negatif. Setiap kali input kurang dari tegangan ambang bawah, output akan beralih dari tegangan saturasi negatif ke tegangan saturasi positif. Ini adalah kerja dasar dari rangkaian pemicu Schmitt.
Dalam semua skenario di atas, kami telah memberikan semua sinyal secara eksternal. Jika kita memberikan umpan balik ke input dengan bantuan kapasitor dan resistor, maka kita dapat menggunakan rangkaian pemicu Schmitt sebagai multivibrator Astabil. Skema rangkaian multivibrator Astable Op-amp ini bisa kamu lihat di bawah ini.
Cara kerja Multivibrator Astabil menggunakan Op-amp:
Sekarang, kita akan berasumsi bahwa output dari rangkaian berada dalam tegangan saturasi positif juga karena kita telah menempatkan resistor R3 sebagai umpan balik, arus akan mulai mengalir melalui resistor R3, dan kapasitor akan mulai mengisi daya dengan lambat. Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, ini ditunjukkan dengan garis putus-putus hitam. Ketika kapasitor mengisi tegangan ambang atas, output akan beralih dari tegangan saturasi positif ke tegangan saturasi negatif. Ketika itu terjadi, kapasitor akan mulai melepaskan daya menuju tegangan saturasi negatif. Sekarang ketika tegangan pada terminal non-pembalik sedikit lebih dari pada terminal pembalik, output akan kembali beralih dari tegangan saturasi negatif ke tegangan saturasi positif. Dengan cara ini dengan proses pengisian dan pemakaian,rangkaian ini dapat menghasilkan sinyal Astabil pada output.
Di sirkuit ini, periode waktu tergantung pada nilai resistor dan kapasitor. Itu juga tergantung pada tegangan ambang atas dan bawah dari op-amp. Ini adalah cara kerja rangkaian multivibrator Astabil berbasis Op-amp. Sekarang kita telah memahami dasar-dasarnya, kita dapat melanjutkan ke perhitungan rangkaian.
Perhitungan untuk Sirkuit Multivibrator Astabil berbasis Op-amp
Jangka waktu atau singkatnya frekuensi keluaran ditentukan oleh nilai resistor R3, kapasitor C1, dan nilai rasio resistor umpan balik. Untuk mempermudah, kami menghitung nilai resistor dan kapasitor dengan duty cycle 50%. Jika tegangan atas dan bawah berbeda, maka siklus kerja bisa lebih atau kurang dari 50%. Kami akan mengasumsikan frekuensi keluaran rangkaian adalah 1KHz. Karena frekuensinya 1KHz, periode waktu T akan menjadi 1ms, yang dapat kita temukan dengan mudah dari rumus T = 1 / F.
Untuk menghitung jangka waktu, rumus di bawah ini dapat digunakan.
T = 2RC * logn ((1 + X) / (1-X))
Di mana R adalah Resistansi, C adalah kapasitansi, dan kita harus menggunakan fungsi Logaritma Alami untuk menghitung nilainya. Alasan mengapa kita harus menggunakan fungsi logaritma natural berada di luar cakupan artikel ini karena untuk itu kita harus membuktikan rumus yang ditunjukkan di atas.
Sekarang, kita akan mempertimbangkan nilai untuk R1 = R2 = 10K, C = 0.1uF dan kita akan mencari nilai untuk R3. Kita tahu bahwa F = 1KHz.
Setelah kalkulasi selesai, kita memiliki semua nilai, dan sekarang kita dapat melanjutkan untuk membuat rangkaian aktual dan mengujinya dengan osiloskop.
Komponen yang Diperlukan untuk Membangun Sirkuit Multivibrator Astabil Berbasis Op-amp
Karena ini adalah multivibrator Astable sederhana, persyaratan komponen untuk proyek ini sangat sederhana, dan Anda bisa mendapatkannya dari toko hobi setempat. Daftar komponen diberikan di bawah ini.
- IC Op-amp LM358 - 1
- Resistor 10K - 2
- 4.7K Resistor - 1
- Kapasitor 0.1uF - 2
- 1N4007 Diode - 4
- 1000uF, Kapasitor 25V - 2
- 4.5V - 0 - 4.5V Transformer - 1
- Kabel AC - 1
- Breadboard - 1
- Menghubungkan Kabel
Sirkuit Multivibrator Op-amp - Skema
Diagram rangkaian untuk Sirkuit Multivibrator Astabil berbasis Op-amp diberikan di bawah ini.
Menguji Sirkuit Multivibrator Astabil Op-amp
Setup pengujian untuk rangkaian multivibrator berbasis Op-amp ditunjukkan di atas. Seperti yang Anda lihat, kami telah menggunakan transformator dengan empat dioda dan dua kapasitor untuk menghasilkan catu daya polaritas ganda, dan kami telah menggunakan dua resistor 10K, satu resistor 4,7K, dan kapasitor 0,1uF untuk membangun rangkaian di sekitar Op-LM358. amp. Gambar rangkaian yang jelas ditunjukkan di bawah ini.
Setelah rangkaian selesai, saya mengeluarkan osiloskop Hantek saya untuk mengukur frekuensi, dan itu sekitar 920Hz. Itu sedikit lepas, tapi itu karena nilai resistor dan kapasitornya. Dengan itu, kami menyelesaikan proyek. Cuplikan dari output ditampilkan di bawah ini.
Saya harap Anda menyukai artikel ini dan mempelajari sesuatu yang baru. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang artikel tersebut, Anda dapat bertanya di forum Elektronik kami.