KONSEP DAN DESAIN ADC BERBASIS CMOS

dokumen-dokumen yang mirip
RANGKAIAN ELEKTRONIKA ANALOG

Instrumentasi Industri dan Kontrol Proses, oleh Ir. Sutarno, M.Sc. Hak Cipta 2014 pada penulis

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

ANALISIS RANGKAIAN. Oleh: Pujiono. Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

PERANCANGAN INVERTER SEBAGAI SWITCH MOS PADA IC DAC

Tipe op-amp yang digunakan pada tugas akir ini adalah LT-1227 buatan dari Linear Technology dengan konfigurasi pin-nya sebagai berikut:

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Teknik Digital Dasar. Edisi 2. Pendekatan Praktis. Saludin Muis

KATA PENGANTAR Sistem Mikroprosesor ( Implementasi Pada Mikrokontroler 8 Bit

Perencanaan dan Pengendalian Produksi

Sistem Kendali dengan Format Vektor - Matriks

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT. modulator 8-QAM seperti pada gambar 3.1 berikut ini: Gambar 3.1 Blok Diagram Modulator 8-QAM

HUKUM ADMINISTRASI NEGARA

Konsep Dasar Multimedia

SERI PERPAJAKAN INDONESIA-6 PPnBM, Revaluasi Aktiva Tetap dan Fasilitas PPh

PENGANTAR KOMBINATORIKA DAN TEORI GRAF

PERANCANGAN TEORI & PRAKTIS POWER SUPPLY JENIS SWITCH MODE

Komunikasi Keperawatan

METODOLOGI PENELITIAN PETERNAKAN

Fisika Untuk Universitas

BAB II Dasar Teori. Gambar 2.1. Model CFA [2]

Penjadwalan. Mesin. Rosnani Ginting

Penguat Operasional OP-AMP ASRI-FILE

Hasil Oversampling 13 Bit Hasil Oversampling 14 Bit Hasil Oversampling 15 Bit Hasil Oversampling 16

METODOLOGI PENELITIAN SOSIAL

BAB II LANDASAN TEORI

Tujuan Mempelajari penggunaan penguat operasional (OPAMP) Mempelajari rangkaian dasar dengan OPAMP

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

KELISTRIKAN INDUSTRI, oleh Irwan Iftadi Hak Cipta 2015 pada penulis

MANAJEMEN PROYEK TEKNOLOGI INFORMASI

SATUAN ACARA PERKULIAHAN UNIVERSITAS GUNADARMA

PENGGUNAAN DAN PENGATURAN MOTOR LISTRIK Penulis: : Radita Arindya, S.T., M.T

BAB II TEORI DASAR SISTEM C-V METER PENGUKUR KARAKTERISTIK KAPASITANSI-TEGANGAN

SILABUS (DASAR ELEKTRONIKA) Semester II Tahun Akademik 2014/2015. Dosen Pengampu : 1. Syah Alam, S.Pd, M.T

ISBN: Cetakan Pertama, tahun Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini

BAB II DASAR TEORI. sebagian besar masalahnya timbul dikarenakan interface sub-part yang berbeda.

SATUAN ACARA PERKULIAHAN MATA KULIAH : ELEKTRONIKA ANALOG* (Ujian Utama) KODE MK / SKS : KK / 3

Power Supply Jenis Switch Mode; Perancangan Tingkat Lanjut, oleh Dr. Ir. Saludin Muis, M.Kom. Hak Cipta 2014 pada penulis

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

REENGINEERING SISTEM INFORMASI

PENGKONDISI SINYAL OLEH : AHMAD AMINUDIN

SATUAN ACARA PERKULIAHAN MATA KULIAH / KODE : ELEKTRONIKA ANALOG / IT SEMESTER / SKS : VI / 2

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

Buku ini diterbitkan atas kerjasama dengan Untirta Press

PENGANTAR SISTEM INFORMASI

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

Sistem Informasi Manajemen Sumberdaya Manusia

BAB III PERANCANGAN PENGUAT KELAS D

PENGENALAN OPERATIONAL AMPLIFIER (OP-AMP)

PENGANTAR TEKNIK INDUSTRI oleh Amin Syukron; Muhammad Kholil Hak Cipta 2014 pada penulis

Akuntansi untuk Perusahaan Jasa dan Dagang/Sigit Hermawan;

TEKNIK SISTEM KONTROL

Media dan Model-model Pembelajaran Inovatifa

Lampiran A. Praktikum Current Feedback OP-AMP. Percobaan I Karakteristik Op-Amp CFA(R in,vo max. Slew rate)

BAB III PERANCANGAN ALAT

OPERATIONAL AMPLIFIERS

DAC - ADC Digital to Analog Converter Analog to Digital Converter

ENTERPRISE RESOURCE PLANNING

TEKNOLOGI BROADCASTING TV

BAB II ANALOG SIGNAL CONDITIONING

CARA MUDAH DAN MURAH MEMBANGUN DAN MENGELOLA WEBSITE

Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2009

DEWAN PERWAKILAN DAERAH (DPD)

BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUJIAN

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

PERSONAL HYGIENE Konsep, Proses, dan Aplikasi dalam Praktik Keperawatan Oleh : Laily Isro in Sulistyo Andarmoyo

ANALISIS SISTEM PENGENDALIAN PROSES

SISTEM DIGITAL; Analisis, Desain dan Implementasi, oleh Eko Didik Widianto Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283

TEORI EKONOMI. Penulis : Dr. Nur Laily, M.Si. Drs. Ec. Budiyono Pristyadi, M.M. Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

penulisan ini dengan Perancangan Anti-Aliasing Filter Dengan Menggunakan Metode Perhitungan Butterworth. LANDASAN TEORI 2.1 Teori Sampling Teori Sampl

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

SISTEM KENDALI DENGAN MATLAB, oleh Heru Dibyo Laksono, M.T. Hak Cipta 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta Telp:

BAB VI INSTRUMEN PENGKONDISI SINYAL

'$&'LJLWDOWR$QDORJ&RQYHUWLRQ

ii Pengantar Bisnis

Teori, Kuesioner dan Analisis Data Pemasaran dan Perilaku Konsumen

Antena. Prinsip dan Aplikasi

TV DIGITAL Teori dan Sistem

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1.(a). Blok Diagram Kelas D dengan Dua Aras Keluaran. (b). Blok Diagram Kelas D dengan Tiga Aras Keluaran.

Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta Telp. : ; Fax. :

TEORI DAN PANDUAN KONSELING GIZI

ANALISIS DAN PERANCANGAN UML (Unified Modeling Language) Generated VB.6 Disertai Contoh Studi Kasus dan Interface Web

Sistem Deteksi Citra Penyakit Retinopati Diabetes Menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM. Dalam tugas akhir ini dirancang sebuah modulator BPSK dengan bit rate

PEMASARAN STRATEGIK Bagaimana Meraih Keunggulan Kompetitif

UNDANG-UNDANG REPUBLIK INDONESIA NO. 5 TAHUN 2011 TENTANG AKUNTAN PUBLIK

MODUL PRAKTIKUM SISTEM KOMUNIKASI DIGITAL

SATUAN ACARA PERKULIAHAN TEKNIK ELEKTRO ( IB ) MATA KULIAH / SEMESTER : ELEKTRONIKA ANALOG* / 6 KODE / SKS / SIFAT : IT41351 / 3 SKS / UTAMA

ii Penyusunan Anggaran Perusahaan


PRAKTIKUM PAJAK PERTAMBAHAN NILAI LANJUTAN

Penerbangan dan Bandar Udara

Operational Amplifier Karakteristik Op-Amp (Bagian ke-satu) oleh : aswan hamonangan

TEORI RESPONSI BUTIR. Penulis: : Dr. Ir. Sudaryono, M.Pd. Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

INSTRUMENTASI INDUSTRI (NEKA421)

APLIKASI EXCEL DALAM VALUASI PERUSAHAAN BERBASIS IFRS : David Wijaya

SIMULASI JARINGAN. Oleh: Andrew Fiade, S.T., M.Kom. Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Tujuan Percobaan Mempelajari karakteristik statik penguat opersional (Op Amp )

PANDUAN LENGKAP PEMBUATAN JARINGAN NIRKABEL MENGGUNAKAN SIMULATOR CISCO PACKET TRACER Oleh : Sidiq Syamsul Hidayat Titik Nurnawangsih Wahyu Novitasari

Transkripsi:

KONSEP DAN DESAIN ADC BERBASIS CMOS Penulis : Dr. Eri Prasetyo Wibowo, S.Si., MMSi. Dr. Brahmantyo Heruseto, S.Kom., MMSi. Dr. Hamzah Afandi, ST., MT. Antonius Irianto, S.ST., MT. Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013 Hak Cipta 2013 pada penulis, Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta 55283 Telp. : 0274-889836; 0274-889398 Fax. : 0274-889057 E-mail : info@grahailmu.co.id Wibowo, Eri Prasetyo, Dr., S.Si., MMSi.; Heruseto, Brahmantyo, Dr., S.Kom., MMSi.; Afandi, Hamzah, Dr., ST., MT.; Irianto, Antonius, S.ST., MT. KONSEP DAN DESAIN ADC BERASIS CMOS/Dr. Eri Prasetyo Wibowo, S.Si., MMSi.; Dr. Brahmantyo Heruseto, S.Kom., MMSi.; Dr. Hamzah Afandi, ST., MT.; Antonius Irianto, S.ST., MT. - Edisi Pertama Yogyakarta; Graha Ilmu, 2013 xxx + 464 hlm, 1 Jil.: 26 cm. ISBN: 978-602-262-112-6 1. Komputer I. Judul

KATA PENGANTAR P uji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan kemudahan sehingga bisa menyelesaikan Buku yang berjudul Konsep dan Desain ADC berbasis CMOS. Buku ini disusun sebagai buku ajar untuk matakuliah Elektronika Desain dan merupakan buku seri CMOS kelanjutan dari buku sebelumnya yang sudah ditulis oleh penulis. Buku ini disusun dengan mengambil materi dari buku-buku karya penulis terkenal di bidang desain CMOS dan juga digabungkan pengalaman penulis dalam menyelesaiakn riset yang terkaiat dengan bidang desain CMOS. Buku ini disusun dalam 6 bab, yang mencakup: Pemodelan data konverter, SNR data konverter, Bentuk-bentuk Noise di data konverter, desain sirkuit sub-mikron CMOS, Implementasi konversi data dan integrator filter CMOS. Misi dari penerbitan buku ini adalah untuk digunakan mahasiswa, dosen dan pembaca yang tertarik pada peminatan elektronika devais dan desain elektronika. Mengingat saat ini buku jenis ini sangat jarang ditulis oleh penulis dari Indonesia dan keprihatinan penulis atas ketertinggalan indonesia dalam dunia desain elektronika modern. Akhirnya sekali lagi kami mengucapkan terima kasih kepada DP2M DIKTI yang memberi dukungan dalam Hibah Kompetensi, PUREK II Universitas Gunadarma, mahasiswa Sarmag Vero dan Shinta yang banyak membantu sehingga bisa diterbitkannya buku Konsep dan Desain ADC berbasis CMOS. Tiada gading yang tak retak, kami masih menyadari bahwa buku ini masih jauh dari sempurna, saran dan kritik yang sangat membangun sangat kami harapkan. Depok, Desember 2012 Penulis

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL v vii xiii xxix 1 Pemodelan Konverter Data 1 1.1 Sampling dan Aliasing: Pendekatan Pemodelan................. 2 1.1.1 Impulse Sampling.............................. 2 1.1.1.1 Menampilkan Output Sampler Impulse di z-domain...... 17 1.1.2 Sample and Hold.............................. 22 1.2 SPICE Model untuk DAC dan ADC....................... 30 1.2.1 DAC Ideal.................................. 31 1.2.2 ADC Ideal.................................. 37 1.3 Kuantisasi Noise.................................. 41 1.3.1 Melihat Spektrum Kuantisasi Noise Menggunakan Simulasi....... 43 1.3.2 Kepadatan Spektral Tegangan Kuantisasi Noise............. 60 2 Konverter Data SNR 67 2.1 Konverter data SNR : Tinjauan.......................... 68 2.1.1 Efektif Jumlah Bit............................. 68 2.1.2 Clock Jitter................................. 74 2.1.3 TOOL : Kepadatan Spektral........................ 86

viii KONSEP DAN DESAIN ADC BERBASIS CMOS 2.2 Meningkatkan SNR menggunakan Averaging................... 95 2.2.1 Menggunakan Averaging untuk Improve SNR.............. 96 2.2.2 Pengurangan Filter ADC......................... 118 2.2.3 Interpolasi Filter untuk DAC....................... 142 2.2.4 Filter Sinc Bandpass dan Highpass.................... 150 2.3 Menggunakan Feedback untuk Memperbaiki SNR................ 154 2.3.1 Diskrit Analog Integrator......................... 156 2.3.2 Modulator.................................. 160 3 DATA KONVERTER NOISE-SHAPING 163 3.1 Prinsip Noise-Shaping............................... 163 3.1.1 Model SPICE................................ 164 3.1.2 Noise-Shaping Orde Pertama....................... 167 3.1.3 Noise-Shaping Orde-Kedua......................... 217 3.1.4 Topologi Noise-Shaping........................... 237 3.1.4.1 Modulator Orde-Tinggi..................... 237 3.1.4.2 Modulator Multi-Bit....................... 244 3.1.4.3 Kaskade Modulator........................ 251 3.1.4.4 Modulator Bandpass....................... 259 4 DISAIN SIRKUIT SUBMIKRON CMOS 263 4.1 Gambaran dan Model................................ 264 4.1.1 Alur Proses CMOS............................. 264 4.1.2 Kapasitor dan Resistor........................... 266 4.1.2.1 Menggunakan MOSFET sebagai Kapasitor........... 266 4.1.2.2 Menggunakan MOSFET Kapasitor Asli/Natural........ 268 4.1.2.3 Floating MOS Kapasitor..................... 268 4.1.2.4 Kapasitor Metal......................... 270 4.1.2.5 Resistor.............................. 274 4.1.3 Pemodelan MOSFET dengan SPICE................... 278 4.1.3.1 Pemilihan Model......................... 279 4.1.3.2 Parameter Model......................... 281

DAFTAR ISI ix 4.1.3.3 Sebuah Catatan Mengenai MOSFET L = Panjang..... 284 4.2 Perancangan Rangkaian Digital.......................... 284 4.2.1 Switch MOSFET.............................. 285 4.2.1.1 Switch Bi-directional....................... 288 4.2.1.2 Clock Comparator........................ 291 4.2.1.3 Common Mode Noise Elimination................ 294 4.2.2 Elemen Delay................................ 301 4.2.3 Penjumlah (Adder)............................. 306 4.3 Perancangan Rangkaian Analog.......................... 306 4.3.1 Pembiasan.................................. 306 4.3.1.1 Memilih Selisih Tegangan Gate................. 308 4.3.1.2 Pemilihan Panjang Channel................... 309 4.3.1.3 Transkonduktansi Sinyal Kecil, g m............... 310 4.3.1.4 Frekwensi Transisi MOSFET, f T................ 312 4.3.1.5 Beta Multiplier Dengan Referensi Self-Bias........... 312 4.3.2 Perancangan Op-Amp........................... 317 4.3.2.1 Output Swing........................... 317 4.3.2.2 Slew Rate............................. 321 4.3.2.3 Differential Output dari Op-amp................ 329 4.3.3 Rangkaian Noise.............................. 332 4.3.3.1 Thermal Noise.......................... 332 4.3.3.2 Karakteristik Spektral dari Noise Termal............ 334 4.3.3.3 Noise Equivalent Bandwidth (NEB).............. 335 4.3.3.4 Noise MOSFET.......................... 340 4.3.3.5 Performa Noise dari Source Follower.............. 340 4.3.3.6 Kinerja Noise dari Penguat Kaskade.............. 342 4.3.3.7 Kinerja noise DAI........................ 343 5 Implemetasi Konversi Data 345 5.1 Topologi R-2R untuk DACs............................ 346 5.1.1 Mode Arus DAC R-2R........................... 346 5.1.2 Mode tegangan DAC R-2R......................... 348

x KONSEP DAN DESAIN ADC BERBASIS CMOS 5.1.3 Lebar Swing Mode Arus DAC R-2R.................... 350 5.1.3.1 Analisis DNL........................... 352 5.1.3.2 Analisis INL........................... 352 5.1.3.3 Saklar............................... 353 5.1.3.4 Pengembangan DNL....................... 353 5.1.3.5 Offset Trimming DAC...................... 355 5.1.3.6 Trimming Gain DAC....................... 357 5.1.3.7 Meningkatkan INL dengan kalibrasi............... 358 5.1.4 Topologi tanpa sebuah Op-Amp...................... 359 5.1.4.1 Mode Tegangan DAC...................... 360 5.1.4.2 Dua Catatan Penting Mengenai Glitches............ 363 5.1.4.3 Mode Arus (Current Steering) DAC.............. 364 5.2 Op-Amp Dalam Data Konverter.......................... 366 5.2.1 Gain Bandwidth Product dari Topology Non-inverting Op-Amp.... 367 5.2.2 Gain Bandwidth Product dari Topology Inverting Op-Amp...... 368 5.2.3 Gain Op-Amp................................ 369 5.2.4 Unit gain frekuensi Op-Amp........................ 370 5.2.5 Offset Op-Amp............................... 371 5.2.5.1 Penambahan Sebuah Auxiliary Input Port........... 371 5.3 Implementasi ADC................................. 375 5.3.1 Implementasi S/H.............................. 375 5.3.1.1 A Single-Ended to Differential Output S/H.......... 377 5.3.2 Cyclic ADC................................. 379 5.3.2.1 Peletakan Komparator...................... 381 5.3.2.2 Implementasi Pengurangan didalam S/H............ 382 6 INTEGRATOR BERBASIS FILTER CMOS 385 6.1 Pembentuk Blok Integrator............................ 386 6.1.1 Filter lowpass................................ 386 6.1.2 Aktif RC Integrator............................. 387 6.1.3 Integrator MOSFET-C........................... 399 6.1.4 Integrator Gm-c (Transconductor-C)................... 402