La&rat&r$um E%etr&n$a 3 "e'artemen F$*$a Fau%ta* Matemat$a -an I%mu Pen+etahuan A%am Un$#er*$ta* In-&ne*$a "e'& 2016 MODUL 3 THE 555 TIMER
TUJUAN
Menghitung frekuensi dan duty cycle dari sebuah pewaktu astable 555
Menghitung lebar pulsa dari pewaktu monostable 5555
Menguji sinyal keluaran dari voltage-controllrd oscillator
Membuat sebuah generator pulsa detak menggunakan sebuah pewaktu 555
TEORI DASAR
IC timer 555 adalah sebuah sirkuit terpadu yang digunakan untuk berbagai timer dan multivibrator . IC ini didesain dan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun !"# dan diperkenalkan pada tahun !" oleh $ignetics. %ama aslinya adalah $&555'%&555. 555 mendapatkan namanya dari tiga resistor 5 k( yang digunakan pada sirkuit awal. IC ini biasanya menggunakan lebih dari )# transistor* ) diode dan 5 resistor dalam sekeping semikonduktor silikon yang dipasang pada kemasan +I, - pin.
1. RS Flip-flop
R$ lip/flop mempunyai dua masukan data* $ dan R. 0ntuk menyimpan suatu bit tinggi* 1nda membutuhkan $ tinggi2 untuk menyimpan bit rendah* 1nda membutuhkan R tinggi. Membangkitkan dua buah sinyal untuk mendri3e flip/flop merupakan suatu kerugian dalam berbagai penerapan. 4abel dibawah merupakan keringkasan suatu kemungkinan/kemungkinan masukan'keluaran bagi flip/flop R$. ondisi masukan yang pertama adalah R$ 6 ##. Ini berarti tidak diterapkan pemicu. +alam hal ini keluaran 7 mempertahankan nilai terakhir yang dimilikinya.
Tabel Inpu Oupu RS Flip-Flop
ondisi masukan yang kedua adalah R$ 6 # berarti bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan $. $eperti kita ketahui* hal ini mengeset flip/flop dan menghasilkan keluaran 7 bernilai . ondisi masukan yang ketiga adalah R$ 6 # ini menyatakan bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan R. eluaran 7 yang dihasilkan adalah #. ondisi masukan R$ 6 merupakan masukan terlarang. ondisi ini berarti menerapkan suatu pemicu pada kedua masukan $ dan R pada saat yang sama. Hal ini merupakan suatu pertentangan karena mengandung pengertian bahwa kita berupaya untuk memperoleh keluaran 7 yang secara serentak sama dengan dan sama dengan #.
RS Flip-Flop Te!pa"u
eluaran masing/masing gerbang %8R mendri3e salah satu masukan pada gerbang %8R yang lain. +emikian pula* masukan/masukan $ dan R memungkinkan kita mengeset atau mereset keluaran y. $eperti sebelumnya* masukan $ yang tinggi mengeset 7 ke 2 masukan R yang tinggi mereset 7 ke #. 9ika R dan $ kedua/duanya rendah* keluaran tetap tergrendel :latched; atau tertahan pada keadaan terakhirnya. ondisi pertentangan yakni R dan $ kedua/duanya tinggi pada saat yang sama juga masih terlarang.
Gambar Rangkaian RS Flip-Flop Terpadu
onsep R$ lip/lop < . R dan $ keduanya rendah berarti keluaran 7 tetap berada pada keadaan terakhirnya secara tak terbatas akibat adanya aksi penggrendelan internal. ). Masukan $ yang tinggi mengeset keluaran 7 ke * kecuali jika keluaran ini memang telah berada pada keadaan tinggi. +alam hal ini keluaran tidak berubah* walaupun masukan $ kembali ke keadaan rendah. =. Masukan R yang tinggi mereset keluaran 7 ke #* kecuali jika keluaran ini memang telah rendah. eluaran 7 selanjutnya tetap pada keadaan rendah* walaupun masukan R kembali ke keadaan rendah. >. Memberikan R dan $ keduanya tinggi pada saat yang sama adalah terlarang karena merupakan pertentangan :ondisi ini mengakibatkan masalah pacu* yang akan dibahas kemudian. #. Muli$ib!ao! +alam sistim digital*
pewaktuan adalah hal yang
sangat
diperhatikan. Multi3ibrator adalah rangkaian yang dapat menghasilkan sinyal kontinyu* yang digunakan sebagai pewaktu dari rangkaian/ rangkaian digital sekuensial. +engan input clock yang dihasilkan oleh sebuah multi3ibrator*rangkaianseperti counter* shift register maupun memory dapat menjalankan fungsinya dengan benar.
?erdasarkanbentuk sinyal output yang dihasilkan* ada = macam multivibrator <
Multivibrator
bistable<
di
trigger oleh
sebuah
sumber
dari
luar
:e@ternalsource; pada salah satu daridua state digital.Ciri khas dari multi3ibrator ini adalah statenya tetap bertahan pada nilai tertentu* sampai adatrigger kembali yang mengubah ke nilai yangberlawanan. $R lip/flop adalah contoh multi3ibrator bistable. ) Multivibrator astable< adalah oscillator free running yang bergerak di dua level digital pada frekuensi tertentu dan duty cycle tertentu. = Multivibrator
monostable<
disebut
juga
multivibrator
one-shoot *
menghasilkan pulsa output tunggal pada waktu pengamatan tertentu saat mendapat trigger dari luar.
$ebuah multivibrator astable sederhana :atau free-running oscillator ; dapat dibuat dari in3erter Schmitt trigger ">HC> dan rangkaian RC seperti gambar A.
$edangkan bentuk gelombang yang dihasilkandari rangkaian pada gambar A. ditunjukkan pada gambar A.)
Multi3ibrator 1stable dapat
dibuat dariIC timer
multiguna
555.
+inamakan 555 karena di dalamchip IC/nya terdapat tiga buah resistor yang masing/masing bernilai 5 kB terpasang dari CChingga Dround. ungsi dari ketiga resistor ini adalah sebagai pembagi tegangan. 1pabila IC 555 tersebut digunakansebagai multi3ibrator astable*maka rangkaian yang dibuat adalah seperti gambar =.=.
Dambar A.=. IC 555 sebagai Multi3ibrator 1stable
$edangkan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh IC555 sebagai Multi3ibrator 1stable adalah sebagai berikut <
Dambar A.>. ?entuk gelombang yang dihasilkan dari rangkaian gambar A.=
+imana <
$edangkan
,ada multi3ibrator monostable* kondisi one/shootmempunyai satu state stabil* dimana ini terjadi jika clock berada pada negati3e edge trigger:tergantung jenis IC/nya;. $aat mendapat trigger* 7 menjadi E8Fpada panjang ttertentu:tw;* selanjutnya berubah ke nilai sebaliknya :HIDH;* hingga bertemu lagi dengan negati3e edge triggerberikutnya dari clock. $alah satu IC Multi3ibrator monostable adalah ">). ?lok diagramdasar dari ">) seperti ditunjukkan pada gambar =.5.
Menghitung frekuensi dan duty cycle pada gambar A." untuk nilai hambatan seperti pada tabel A.. Mencatat hasil untuk nilai f dan +
•
M
enghubungkan rangkaian dengan Ra 6 # kB dan Rb 6 ## kB •
Menghitung F dan 4. Mencatat f dan d pada tabel A..
•
Mengamati tegangan yang melewati capasitor.
•
Mengulangi langkah ) sampai > untuk hambatan yang berbeda seperti pada tabel A.. ,olae-)on!olle" O()illao!
•
Menghubungkan C8 seperti pada gambar A.-.
•
Mengamati nilai keluaran dengan oscilloskop •
Mengubah nilai potensiometer dan mengamati apa yang terjadi. Mancatat nilai frekuensi minimum dan maksimum
Mono(abel 555 Ti'e!
•
Menghitung lebar pulsa untuk nilai R seperti pada tabel A.). Mencatat hasil F
•
Menghubungkan rangkaian seperti pada gambar A.! dengan R == kB Mengamati nilai keluaran pada $chmitt trigger :pin A;.
•
Mengatur frekuensi masukan gelombang sinusoidal menjadi kHz. Mengatur tingkat gelombang sinus sampai mendapatkan nilai duty cycle mendekati !# . Mengamati keluaran dari pewaktu 555. Menghitung lebar
•
pulsa. Mencatat nilai F pada tabel A.) Mengulangi langkah # sampai ) untuk nilai R sesuai pada tabel A.)
•
VCC 5V 8
7
1
5
U2
R2 10kΩ
VCC
3
4 6
V1
OUT
3
2
2
5
555
7
15 Vpk 1kHz 0°
4
R3 1kΩ
741 R1 10kΩ
6
C1 10nF
C2 10nF
1
Dambar A.! rangkaian monostable 555 timer R kB
F :cal;
==
>"
A-
Sa*oo /ene!ao! •
Menghitung harga arus pada gambar A.# untuk nilai R yang lain seperti pada tabel A.=. Mencatat hasilnya
•
Menghitung kemiringan pada tegangan kapasitor dalam
F :meas;
satuan 3olt per millisekon. Mencatat $ pada tabel A.=. •
Menghubungkan rangkaian seperti gambar A.# dengan sebuah R 6 # kB. Hal ini hampir sama dengan gambar A.! kecuali untuk sumber arus ,%,
•
Mengatur generator 1C menjadi kHz. Mengatur tingkat gelombang untuk mendapatkan duty cycle mendekati !# .
•
Mengamati tegangan keluaran. Menghitung tegangan ramp dan waktu. emudian mencari kemiringan tegangan per millisekon. Mencatat nilai $ pada tabel A.=.
•
Mengulangi langkah A samapai - untuk nilai R sesuai pada tabel A.= VCC 5V 8
7
1
5
R4 4.7kΩ
U2 VCC
3
4 6
V1
OUT
3
2
2
5
R5 47kΩ Q1
555
2N3906G
7
15 Vpk 1kHz 0°
4
R3 1kΩ
741 R1 10kΩ
6
R8 22kΩ
C2 10nF
1
C1 10nF
Dambar A.# rangkaian sawtooth generator R* kB
I :cal;* m1
$ :cal;* 'ms
4abel A.= hasil percobaan sawtooth generator Muli(i'
oltage/controlled oscillator
$ :meas;* 'ms
1stable operation
$awtooth generator
Monostable operation
Refe!en(i
Modul &lektronika ) Maini* 1nil . Digital Electronics Principles, Devices and Application. )##" 9ohn Filey $ons http<''prima.lecturer.pens.ac.id'&lka+igit)'Modul>.pdf http<''elektronika/dasar.web.id'rs/flip/flop'
