PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PULSE CODE MODULATION MENGGUNAKAN KOMPONEN DASAR ELEKTRONIKA

Transkripsi

1 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PULSE CODE MODULATION MENGGUNAKAN KOMPONEN DASAR ELEKTRONIKA LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 Oleh: SHALLY NADYA REVICA NIM: WIDYA SEPTIYANI BR GINTING NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas kasih dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir ini merupakan persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. Adapun Laporan Tugas Akhir ini berdasarkan dari perancangan dan pembuatan suatu modulator sinyal analog untuk transmisi digital yang berjudul Perancangan dan Pembuatan Pulse Code Modulation Menggunakan Komponen Dasar Elektronika. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemui masalah ataupun kendala dalam pengerjaan proyek maupun penyusunan laporan. Namun berkat bantuan dan konsultasi dari berbagai pihak laporan ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan ini, antara lain : 1. M.Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Junaidi, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan dan Dosen Pembimbing kami dalam pembuatan Tugas Akhir ini 3. Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan 4. Ir. Elferida Hutajulu, MT., selaku Kepala Laboratorium Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan 5. Afritha Amelia, ST., MT., selaku wali kelas TK-6A iii

3 6. Semua staf pengajar di Politeknik Negeri Medan 7. Orang Tua penulis, yang telah memberi kami semangat dan dukungan moril dan materi dalam pembuatan Tugas Akhir ini 8. Teman teman seangkatan Teknik Telekomunikasi yang banyak membantu pembuatan Tugas Akhir ini 9. Semua pihak yang telah banyak membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini Dalam penyelesaian Tugas akhir ini penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih memiliki keterbatasan dalam penulisan maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya. Medan, 21 September 2015 Hormat Kami, Penulis iv

4 ABSTRAK Perancangan dan Pembuatan Pulse Code Modulation dengan Menggunakan Komponen Dasa Elektronika. Beberapa sinyal analog dapat ditransmisikan secara bersama-sama ke tempat tujuanya masing-masing melalui satu jalur komunikasi. Hal yang dapat dilakukan adalah mengubahnya ke bentuk digital dengan menggunakan perangkat modulator PCM ( Pulse Code Modulation ). Untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital PCM menggunakan perangkat ADC ( Analog To Digital Converter ) dan untuk mengubahnya kembali menjadi sinyal analog pada bagian penerima PCM menggunakan perangkat DAC ( Digital To Analog Converter ). Namun pada umumnya, perangkat tersebut telah terangkai dalam suatu perangkat sistem telekomunikasi yang kompleks dan bisa didapatkan dengan harga yang relatif mahal. Dalam tugas akhir ini penulis mencoba merancang suatu perangkat sistem telekomunikasi dengan menggunakan komponen-komponen yang lebih sederhana dan mudah didapatkan di pasaran, namun dapat berfungsi dengan semestinya. Melalui perhitungan dan pengujian, baik melalui uji software maupun pengujian tiap blok rangkaian. Akhirnya, rangkaian ini dapat bekerja sebagai perangkat modulator yang mampu mengubah sinyal informasi analog menjadi sinyal dalam bentuk digital, dan sebagai perangkat demodulator yang mampu mengubah sinyal dalam bentuk digital menjadi sinyal analog. v

5 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... I LEMBAR PENGESAHAN... II KATA PENGANTAR... III ABSTRAK... V DAFTAR ISI... VI DAFTAR GAMBAR... IX DAFTAR TABEL... XI BAB 1 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG RUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH TUJUAN MANFAAT... 4 BAB 2 TEORI DASAR MODULASI PULSA PULSE CODE MODULATION (PCM) Sample and Hold PAM vi

6 2.2.3 Kuantisasi Distorsi Kuantisasi Analog to Digital Converter (ADC) Digital Analog Converter (DAC) FILTER Filter Pasif Filter Aktif BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN GENERATOR CLOCK LOW PASS FILTER SAMPLING ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (A/D CONVERTER) DIGITAL TO ANALOG CONVERTER (D/A CONVERTER) BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN Pengujian dan Analisa Rangkaian Low Pass Filter Pengujian Rangkaian Generator Clock Pengujian Rangkaian Modulator Pengujian Rangkaian Demodulator SINTESIS BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN SIMPULAN SARAN vii

7 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN GAMBAR RANGKAIAN PCM LAMPIRAN DATA SHEET viii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Blok Diagram Proses PCM... 6 Gambar 2.2 Rangkaian Sampling (Multisim, 2013)... 8 Gambar 2.3 Gelombang Sampling dan Hold... 9 Gambar 2.4 (a) Sinyal ASli; (b) PAM Polaritas Ganda; (c) PAM Polaritas Tunggal Gambar 2.5 Sinyal yang Dicuplik dengan beberapa macam frekuensi pencuplik 11 Gambar 2.6 Kuantisasi sinyal analog menjadi 16 selang (interval) Gambar 2.7 Proses pembentukan sinyal PCM dengan penyandian 4 bit Gambar 2.8 Rangkaian IC ADC bit Gambar 2.9 Rangkaian IC DAC bit Gambar 2.10 Frekuensi Respon dengan beberapa tipe Gambar 2.11 Rangkaian LPF dan Respon Frekuensinya Gambar 2.12 Frekuensi respon low pass filter dan rangkaiannya (Multisim,2013) Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian PCM Gambar 3.2 Rangkaian Generator Clock (ISIS 7 Professional) Gambar 3.3 Rangkaian Low Pass Filter (Multisim 2013) Gambar 3.4 Sinyal yang Telah Mengalami Proses Sampling Gambar 3.5 Rangkaian Sampling(Multisim 2013) ix

9 Gambar 3.6 Rangkaian A/D Converter & Paralel to Serial Converter (ISIS 7 Professional) Gambar 3.7 Rangkaian Serial Input Parallel Output (ISIS 7 Professional) Gambar 3.8 Rangkaian Digital to Analog Converter (ISIS 7 Professional) Tabel 4.1 Respon Frekuensi Low Pass Filter Gambar 4.1 Tanggapan Frekuensi Low Pass Filter Gambar 4.2 Sinyal Masukkan Gambar 4.3 Output dari IC Gambar 4.4 Output Dari IC 74LS Gambar 4.5 Output dari IC Gambar 4.6 Output dari IC 74LS Gambar 4.7 Output dari IC 74LS121 (Q) Gambar 4.8 Output dari IC 74LS121 ( Gambar 4.9 Sinyal Keluaran Sampling and Hold pada IC Gambar 4.10 Output Pada IC Gambar 4.11 Hasil Pengujian Rangkaian ADC Gambar 4.12 Output Parallel to Serial Converter (Sinyal PCM) Gambar 4.13 Output Pada D/A Converter Gambar 4.14 Output D/A Converter Setelah Melewati Low Pass Filter x

10 DAFTAR TABEL Tabel 4. 1 Respon Frekuensi Low Pass Filter xi

11 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam telekomunikasi, sistem transmisi bertujuan untuk memindahkan informasi dari sumber atau pengirim ke tempat tujuan atau penerima.sumber informasi dapat berupa sinyal analog ataupun digital (diskrit).sumber informasi analog merupakan sinyal pesan dalam bentuk gelombang kontinyu, sedangkan sumber informasi digital mengeluarkan sinyal pesan dalam bentuk deratan simbolsimbol diskrit. Contoh sumber informasi analog adalah suara manusia yang diubah menjadi sinyal gelombang listrik oleh mikropon, sedangkan sumber informasi digital contohnya adalah output dari keyboard komputer. Ada tiga bagian penting pada setiap sistem komunikasi, yaitu pemancar (transmitter), penerima (receiver), dan media transmisi.pemancar merupakan pihak yang mengirimkan informasi yang telah diubah menjadi suatu sinyal yang dapat ditransmisikan sesuai dengan karakteristik media transmisi yang digunakan untuk mendapatkan transmisi yang efisien. Proses yang dilakukan dalam pemancar antara lain modulasi dan coding. Dalam perkembangan telekomunikasi, telah dikembangkan proses pengiriman sinyal informasi dalam sinyal analog menjadi sinyal digital. Hal ini dapat dilakukan dengan mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital melalui proses modulasi. Modulasi adalah menumpangkan frekuensi sinyal informasi 1

12 2 pada suatu frekuensi pembawa (carrier) yang mempunyai frekuensi lebih tinggi dari sinyal infromasi. Perkembangan teknologi tidak selamanya membawa pengaruh yang baik bagi dunia komunikasi tetapi juga pengaruh yang buruk.disamping biaya pembuatan yang mahal utnuk perangakat atau alat transmisi juga kecepatan yang semakin lambat karena konsumen ataupun penggnua yang semakin bertambah. Berdasarkan hal itulah diciptakan Pulse Code Modulation (PCM) yang mampu menambah kecepatan dalam transmisi. PCM (Pulse Code Modulation) adalah metode standar yang digunakan dalam jaringan telepon untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital dengan cara memodulasi sinyal analog tersebut menjadi suatu gelombang yang berupa pulsa-pulsa untuk dapat ditranmisikan. Dalam pembentukan PCM terdiri dari tiga proses, yaitu : sampling (pencuplikan), quantizing (kuantisasi), coding (pengkodean). Pada pemancar, PCM digunakan sebagai ADC (Analog Digital Converter), sedangkan pada penerima, PCM berfungsi sebagai DAC (Digital Analog Converter). Namun pada umumnya, perangkat PCM tersebut telah terangkai dalam suatu perangkat sistem telekomunikasi yang kompleks dan dengan harga yang relatif mahal.rangkaian yang kompleks tersebut tidak terlalu banyak menggunakan komponen elektronika dasar karena sudah terangkum dalam komponen IC (Integrated Circuit). Oleh karena itulah, penulis membuat Pulse Code Modulation dengan menggunakan komponen elektronika dasar, agar mengurangi biaya yang relatif mahal, dan rangkaian yang kompleks tersebut dapat diuraikan berdasarkan blok-blok rangkaian berdasarkan fungsinya, sehingga akan

13 3 lebih mudah memahami cara kerja rangkaian PCM, serta dapat menganalisa prinsip kerja pada tiap-tiap rangkaian penyusunnya. 1.2 Rumusan Masalah Sehubungan dengan latar belakang tersebut di atas maka timbul permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang Pulse Code Modulation (PCM) menggunakan komponen dasar elektronika 2. Bagaimana membuat Pulse Code Modulation (PCM) menggunakan komponen dasar elektronika 1.3 Batasan Masalah Pada tugas akhir ini, penulis membatasi masalah, yaitu : 1. Prinsip dan implementasi kerja dari Pulse Code Modulation 2. Prinsip dan implementasi kerja jaringan komunikasi suara dengan menggunakan PCM 1.4 Tujuan Tujuan yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mendeskripsikan perancangan Pulse Code Modulationdengan menggunakan komponen dasar elektronika

14 4 2. Untuk mendeskripsikan pembuatan Pulse Code Modulationdengan menggunakan komponen dasar elektronika, sehingga dapat digunakan sebagai modul belajar pada Laboratorium Teknik Telekomunikasi di Politeknik Negeri Medan 1.5 Manfaat Bila alat ini dibuat, kemudian berhasil diuji coba dan akhirnya digunakan oleh mahasiswa/i ataupun masyarakat, maka manfaat yang didapat adalah : 1. Dapat digunakan sebagai modul praktikum pada laboratorium Teknik Telekomunikasi 2. Dapat menjadi referensi untuk mahasiswa/i lain, agar nantinya modul ini dapat dikembangkan lebih jauh