5.21 Astable Multivibrator (D = 50%)

Sebuah free running atau astable multivibrator adalah pembangkit gelombang persegi. Gambar 5.76 adalah rangkaian multivibrator dan tampak seperti sebuah pembanding/comparator dengan histeresis, kecuali tegangan masukannya digantikan oleh kapasitor. Tahanan-tahanan R₁ dan R₂ membentuk sebuah pembagi tegangan yang mengumpan-balikkan sebagian keluarannya ke masukan (+) nya. Bila V_o = +V_sat seperti terlihat dalam Gambar 5.76(a), umpan-baliknya disebut tegangan ambang-atas/Upper Threshold Voltage V_UT. Berikut ini persamaan untuk mencari V_UT:

Tahanan R₁, membentuk sebuah lintassn umpan-balik ke masukan (-) nya. Bila V_o = +V_{sat ,}arus I⁺ mengalir melalui R_f untuk mengisi kapasitor C. Selama tegangan kapasitor V_C lebih kecil dari V_UT, tegangan keluarannya tetap pada +V_sat.

Bila V_C terisi sampai nilainya sedikit lebih besar dari V_UT, masukan (-) nya menjadi lebih positif daripada masukan (+) nya. Kondisi ini akan merubah tegangan keluarannya dari +V_satmenjadi -V_sat. Sehingga sekarang masukan (+) nya menjadi negatif karena tegangan umpan-baliknya negatif:

Gambar 5.76 Rangkaian Astable Multivibrator (D = 50%) Beserta aliran arusnya saat Vo = -Vsat dan +Vsat

Tepat setelah V_o menjadi -V_sat, kapasitornya mempunyai tegangan awal yang sama dengan V_UT [lihat Gambar 5.76(b)]. Sekarang arus I^- mengosongkan C menjadi 0 V dan mengisi kembali C menjadi V_LT. Bila V_c menjadi sedikit lebih negatif dari tegangan umpan-balik V_LT maka tegangan keluaran V_o berubah kembali menjadi +V_sat. Keadaan dalam Gambar 5.76(a) dicapai kembali kecuali bahwa sekarang C mempunyai muatan awal yang sama dengan V_LT. Kapasitor tersebut akan dikosongkan dari V_LT ke 0 V dan kemudian terisi kembali ke V_UT, dan proses tersebut berulang. Kerja astable multivibrator diringkaskan sebagai berikut:

Bila V_o = +V_sat, C diisi dari V_LT ke V_UT dan memindahkan V_o ke –V_sat
Bila V_o = -V_sat, C diisi dari V_UT ke V_LT dan memindahkan V_o ke +V_sat

Waktu yang diperlukan bagi C untuk diisi dan dikosongkan menentukan frekuensi multivibrator tersebut.

Bentuk-bentuk gelombang tegangan kapasitor dan keluaran untuk astable multivibrator terlihat dalam Gambar 5.77. Tahanan R₂ dipilih sama dengan 0.68 R₁ untuk menyederhanakan perhitungan waktu pengisian kapasitor. Selang waktu t₁ dan t₂ memperlihatkan bagaimana V_C dan V_o berubah terhadap waktu, masing-masing untuk Gambar 5.77(a) dan (b). Selang waktu t₁ dan t₂ sama dengan hasil kali R_f dan C. Perioda osilasi, T, adalah waktu yang diperlukan untuk satu siklus lengkap. Karena T adalah jumlah dari t₁ dan t₂.