a. Mengetahui jenis-jenis A/D Converter
b. Mengetahui rangkaian A/D Converter
2. Alat dan Bahan
1. LED
LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju
2. Op-amp
Op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan arus searah yang memiliki bati sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu
3. Gerbang NOR
Gerbang NOR (NOT OR) memiliki dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Untuk memperoleh keluaran tinggi, semua masukan harus berkeadaan rendah. Artinya NOR hanya mengenal masukan yang semua bitnya nol (rendah).
Tabel Kebenaran
Hasil lengkap seluruh operasi dirangkum dalam tabel kebenaran. Gerbang NOR hanya mengenali masukan yang semua bitnya sama dengan 0. Dengan kata lain semua masukannya harus rendah untuk memperoleh keluaran tinggi. |
4. Gerbang NAND
Gerbang NAND terdiri dari dua atau lebih dari masukan dan sebuah sinyal keluaran. Semua masukan harus berharga tinggi untuk menghasilkan keluaran rendah.
Tabel Kebenaran
Hasil lengkap seluruh operasi dirangkum dalam tabel kebenaran. Gerbang NAND hanya mengenali salah satu atau lebih masukan dengan bit sama dengan 0. Artinya paling sedikit salah satu masukannya harus rendah untuk menghasilkan keluaran tinggi (1) |
5. Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam rangkain
3. Teori
ADC (Analog To Digital Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC (Analog To Digital Convertion) dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC. ADC (Analog To Digital Converter) berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital.
Converter
Alat bantu digital yang paling penting untuk teknologi kontrol proses adalah yang menerjemahkan informasi digital ke bentuk analog dan juga sebaliknya. Sebagian besar pengukuran variabel-variabel dinamik dilakukan oleh piranti ini yang menerjemahkan informasi mengenai vaiabel ke bentuk sinyal listrik analog. Untuk menghubungkan sinyal ini dengan sebuah komputer atau rangkaian logika digital, sangat perlu untuk terlebih dahulu melakukan Konversi analog ke digital (A/D). Hal-hal mengenai konversi ini harus diketahui sehingga ada keunikan, hubungan khusus antara sinyal analog dan digital.
ADC
(Analog to Digital Convertion)
Analog To Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode – kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/ pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).
ADC memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.
Kecepatan
Sampling ADC
Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan “seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu”. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).
Ilustrasi
Kecepatan Sampling ADC
Resolusi
ADC
Resolusi ADC menentukan “ketelitian nilai hasil konversi ADC”. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit.
Prinsip
Kerja ADC
Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner).
signal = (sample/max_value) * reference_voltage
= (153/255) * 5
= 3 Volts
Komparator
ADC
Bentuk komunikasi yang paling mendasar antara wujud digital dan analog adalah piranti (biasanya berupa IC) disebut komparator. Piranti ini, yang diperlihatkan secara skematik pada gambar dibawah, secara sederhana membandingkan dua tegangan pada kedua terminal inputnya. Bergantung pada tegangan mana yang lebih besar, outputnya akan berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low). Komparator ini digunakan secara luas untuk sinyal alarm ke komputer atau sistem pemroses digital. Elemen ini juga merupakan satu bagian dengan konverter analog ke digital dan digital ke analog yang akan didiskusikan nanti.
Konsep
Kompataror Pada ADC (Analog to Digital Converter)
Gambar diatas memperlihatkan sebuah komparator merubah keadaan logika output sesuai fungsi tegangan input analog. Sebuah komparator dapat tersusun dari sebuah opamp yang memberikan output terpotong untuk menghasilkan level yang diinginkan untuk kondisi logika (+5 dan 0 untuk TTL 1 dan 0). Komparator komersil didesain untuk memiliki level logika yang dperlukan pada bagian outputnya.
Jenis-Jenis
ADC (Analog to Digital Converter)
ADC
Simultan
ADC Simultan atau biasa disebut Flash converter atau Paralel Converter. Input analog Vi yang akan diubah ke bentuk digital diberikan secara simultan pada sisi + pada komparator tersebut, dan input pada sisi – tergantung pada ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input – dari suatu komparator, maka output komparator adalah high, sebaliknya akan memberikan output low.
ADC
Simultan
V(-) untuk C7 = Vref * (13/14) = 4,64
V(-) untuk C6 = Vref * (11/14) = 3,93
V(-) untuk C5 = Vref * (9/14) = 3,21
V(-) untuk C4 = Vref * (7/14) = 2,5
V(-) untuk C3 = Vref * (5/14) = 1,78
V(-) untuk C2 = Vref * (3/14) = 1,07
V(-) untuk C1 = Vref * (1/14) = 0,36
Misal :
Vin diberi sinyal analog 3 Volt, maka output dari C7=0, C6=0, C5=0, C4=1, C3=1, C2=1, C1=1, sehingga didapatkan output ADC yaitu 100 biner
Tabel
Output ADC Simultan
Counter
Ramp ADC
Blok
Diagram Counter Ramp ADC
Misal akan dikonversi tegangan analog 2 volt, dengan mengasumsikan counter reset, sehingga keluaran pada DAC juga 0 volt. Apabila konversi dimulai maka counter akan naik dari 0000 ke 0001 karena mendapatkan pulsa masuk dari Clock oscillator dimana saat itu keluaran Comparator = 1, karena mendapatkan kombinasi biner dari counter 0001 maka tegangan keluaran DAC naik dan dibandingkan lagi dengan tegangan masukan demikian seterusnya nilai counter naik dan keluaran tegangan DAC juga naik hingga suatu saat tegangan masukan dan tegangan keluaran DAC sama yang mengakibatkan keluaran komparator = 0 dan Clock tidak dapat masuk. Nilai counter saat itulah yang merupakan hasil konversi dari analog yang dimasukkan.
Kelemahan dari counter tersebut adalah lama, karena harus melakukan trace mulai dari 0000 hingga mencapai tegangan yang sama sehingga butuh waktu.
SAR
(Successive Aproximation Register)
ADC
Blok
Diagram SAR ADC
Untuk mempermudah pengertian dari metode ini diberikan contoh seperti pada timing diagram gambar 6 Misal diberi tegangan analog input sebesar 6,84 volt dan tegangan referensi ADC 10 volt sehingga apabila keluaran tegangan sbb :
Jika D7 = 1 Vout=5 volt
Jika D6 = 1 Vout=2,5 volt
Jika D5 = 1 Vout=1,25 volt
Jika D4 = 1 Vout=0,625 volt
Jika D3 = 1 Vout=0,3125 volt
Jika D2 = 1 Vout=0,1625 volt
Jika D1 = 1 Vout=0,078125 volt
Jika D0 = 1 Vout=0,0390625 volt
Timing
diagram urutan Trace SAR ADC
Uraian diatas merupakan konsep dasar dari ADC (Analog to Digital Converter), untuk pengembangan atau aplikasi ADC dan ADC dalam bentuk lain akan ditulis dalam artikel berbeda dengan tujuan dapat memberikan penjelasan yang lebih lengkap dari ADC (Analog to Digital Converter)
Gambar 12. 34
Gambar 12.35
Gambar 12. 36
Gambar 12.39 dan 12.40
4. Rangkaian
ADC simultan atau biasa disebut flash converter atau paralel converter.
Input analog Vi yang akan diubah ke bentuk digital diberikan secara simultan
pada sisi + paa komparator tersebut, dan input pada sisi – tergantung pada
ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input-dari suatu komparator,
maka output komparator adalah high, sebaliknya akan memberikan output low. ADC ini mempunyai output 2 bit.
Prinsip Kerja
ADC simultan atau biasa disebut flash converter atau paralel converter. Input analog Vi yang akan diubah ke bentuk digital diberikan secara simultan pada sisi + paa komparator tersebut, dan input pada sisi – tergantung pada ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input-dari suatu komparator, maka output komparator adalah high, sebaliknya akan memberikan output low. ADC ini mempunyai output 3 bit.
3. (Gambar 12.31) Rangkaian Half-flash ADC
Prinsip kerja
dari rangkaian diatas terdapat 4 logic state dan 2 led. komparator digunaka untuk memperkuat tegangan yang masuk pada gerbang NOR yang akan digunakan pada NAND
apabila D 1,2,3,4 = 1,1,1,1 maka led akan mati
apabila D 1,2,3,4 = 1,1,0,0 maka led akan hidup namun redup
apabila D 1,2,3,4 = 1,0,0,0 maka Led akan hidup
apabila D 1,2,3,4 = 1,0,1,0 maka led akan hidup namun redup
apabila D 1,2,3,4 = 1,0,0,1 maka led akan mati
apabila D 1,2,3,4 = 0,0,1,1 maka led akan hidp namun redup
4. (Gambar 12.32) Counter type ADC
Prinsip Kerja
Input untuk clock berasal dari 2 sumber yang terhubung ke gerbang and, input pertama merupakan clock, input ke2 merupakan hasil counter yang diubah menjadi analog (DAC), kemudian output analog ini akan masuk ke komparator lalu komparator ke gerbang and, sehingga didapatkan pencacahan (counter).
1. (Gambar 12.29) 2 bit simultaneous A/D Converter
2. (Gambar 12.30) 3 bit simultaneous A/D Converter
4. (Gambar 12.32) Counter Type ADC
6. Link Download
Download video
(Gambar 12.29) 2 bit simultaneous A/D Converter (Download)
(Gambar 12.30) 3 bit simultaneous A/D Converter (Download)
(Gambar 12.31) Half flash ADC (Download)
(Gambar 12.32) Counter type ADC (Download)
(Gambar 12.29) 2 bit simultaneous A/D Converter (Download)
(Gambar 12.30) 3 bit simultaneous A/D Converter (Download)
(Gambar 12.31) Half flash ADC (Download)
(Gambar 12.32) Counter type ADC (Download)
(Gambar 12.32) Counter type ADC (Download)
Download datasheet
74HC4040 (Download)
Download file Materi (Download)
Download Soal Example dan Problem(Download)
Download datasheet
74HC4040 (Download)
Download file Materi (Download)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar