PWM Generation and Reconstruction

IC 555

NE555 merupakan komponen elektronika yang cukup terkenal dan sederhana. Pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai timer dengan operasi rangkaian monostable dan pulse generator (pembangkit pulsa) dengan operasi rangkaian astable. Secara keseluruhan IC 555 tersusun dari 2 komparator tegangan, 1 flip-flop bistable, 1 transistor penghubung dan 3 resistor pembagi tegangan.

Fungsi masing-masing kaki pin IC NE555

                                                    

Pin (ground) : merupakan kaki yang dihubungkan dengan ground dan merupakan titik 0 V.

Pin 2 (trigger): merupakan salah satu input komparator bagian bawah yang akan dibandingkan dengan input lain pada komparator tersebut yang telah didefinisikan nilainya sebesar  1/3 tegangan supply.

Pin 3 (output)  : output pada IC

Pin 4 (reset)           : digunakan untuk membuat output IC dalam kondisi low (reset) untuk semua kondisi input. Reset akan terjadi saat pin ini diberikan tegangan sebesar ≤ 0,7 V.

Pin 5 (control): digunakan untuk mengatur tegangan ambang sebesar 2/3 tegangan supply. Saat tidak digunakan pin ini dihubungkan pada titik ground melalui sebuah kapasitor 0,01 uF yang berguna untuk mengurangi noise.

Pin 6 (threshold): saat tegangan di pin ini berubah dari low ke high dan besarnya lebih dari 2/3 tegangan supply,  maka komparator bagian atas akan me-reset flip-flop sehingga akan menghasilkan output IC dalam kondisi low.

Pin 7 (discharge): merupakan jalur pembuangan arus yang berasal dari kaki kolektor transistor NPN yang terdapat pada IC.

Pin 8 (VCC)          : sebagai input sumber tegangan DC

Dalam aplikasi rangkaian, IC 555 mempunyai 3 mode operasi dasar yaitu:

1.            Monostable

Output rangkaian monostable hanya berupa satu pulsa high, yaitu saat input sinyal yang diumpankan pada pin trigger berubah dari kondisi high ke low. Rangkaian ini juga biasa disebut rangkaian one-shoot.

2.            Astable

Output rangkaian astable berupa gelombang kotak yang berosilasi pada frekuensi dan periode tertentu, tergantung dari komponen RC yang digunakan.

3.            Bistable

Output rangkaian bistable mempunyai 2 kondisi output yang dipengaruhi oleh input pada pin trigger dan reset. Atau dapat dikatakan output rangkaian bistable serupa dengan output rangkaian astable tanpa menggunakan komponen RC.

Cara Kerja

 Gambar IC 555.

Pada gambar diatas, internal IC 555 terdiri dari 2 buah komparator, 3 buah resistor sebagai pembagi tegangan, 1 buah flip-flop SR dan 1 buah transistor. Secara umum cara kerja internal IC ini dapat dijelaskan bahwa ketika pin 4 sebagai reset diberi tegangan 0V atau logika low (0), maka ouput pada pin 3 pasti akan berlogika low juga. Hanya ketika pin 4 (reset) yang diberi sinyal atau logika high (1), maka output NE555 ini akan berubah sesuai dengan tegangan threshold (pin 6) dan tegangan trigger (pin 2) yang diberikan. Ketika tegangan threshold pada pin 6 melebihi 2/3 dari supply voltage (Vcc) dan logika output pada pin 3 berlogika high (1), maka transistor internal (Tr) akan turn-on sehingga akan menurunkan tegangan threshold menjadi kurang dari 1/3 dari supply voltage. Selama interval waktu ini, output pada pin 3 akan berlogika low (0). Setelah itu ketika sinyal input atau trigger pada pin 2 yang berlogika low (0) mulai berubah dan mencapai 1/3 dari Vcc, maka transistor internal (Tr) akan turn-off. Switching transistor yang turn-off ini akan menaikkan tegangan threshod sehingga output IC NE555 ini yang semula berlogika low (0) akan kembali berlogika high (1).

PWM

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi duty cycle untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya.

Konsep dasar PWM

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitude sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi antara 0% hingga 100%.

 

 Gambar 2.7. Output sinyal PWM

PWM dengan IC 555

Salah satu cara untuk mengirimkan informasi analog adalah dengan menggunakan pulsa-pulsa tegangan atau pulsa-pulsa arus. Dengan modulasi pulsa, sinyal informasi diubah menjadi pulsa-pulsa persegi dengan frekuensi dan amplitude tetap, tapi dengan lebar pulsa sebanding dengan amplitude sinyal informasi. Salah satu teknik modulasi pulsa yang digunakan adalah teknik modulasi durasi atau lebar dari waktu tunda positif ataupun waktu tunda negatif pulsa-pulsa persegi tersebut. Metode tersebut dikenal dengan nama Pulse Width Modulation (PWM).