PERTEMUAN 13 KONVERTER Sasaran Pertemuan 13 Mahasiswa diharapkan mengerti tentang Converter yang terdiri dari : - Rangkaian ADC - Rangkaian DAC - Rangkaian Pembanding 1
Data di dalam mikroprosesor selalu berbentuk digital. Untuk mendapatkan data digital dari masukan yang berbentuk analog, dibutuhkan konverter analog ke digital. Sebaliknya, setelah CPU selesai memproses data, diperlukan suatu konversi dari jawaban digital ke dalam tegangan atau arus analog. Konversi ini membutuhkan sebuah konverter digital ke analog. Perbatasan antara dunia digital dan analog disebut Perantara analog. PENGUBAH A/D Clock AND Hitungan BCD CLK D C B A Masukan analog Komparator Pengubah D/A 2
ADC atau A/D Konverter analog-todigital (disingkat ADC, A/D atau A to D) adalah electronic integrated circuit (IC Elektronik), yang merubah continuous signals (sinyal analog) menjadi sinyal digital (discrete digital). Tipikal, ADC adalah peralatan elektronik ( electronic device) yang merubah input analog berupa tegangan (voltage) atau arus ( current ) menjadi bilangan digital (digital number). Sistem digital sebagai output menggunakan kode biner yang berbeda seperti binary, Gray code atau komplement-dua binary. Beberapa peralatan nonelektronik atau bagian alat elektronik seperti rotary encoders, dapat dimasukkan sebagai jenis ADC. 3
Konsep Resolusi Resolusi pada konverter menunjukkan jumlah bilangan diskret yang dihasilkan dari range input analognya. Nilai niali tersebut biasnya tersimpan secara elektronik berbentuk binair, sedangkan resolusi biasanya diekspresikan dalam bentuk bit. In consequence, the number of discrete values available, or "levels", is usually a power of two. Sebagai contoh ADC dengan resolusi 8 bit dapat mewakili kode input analog pada level yang berbeda satu dari 256, karena 2 8 = 256. Nilai-nilai yang dapat diwakili antara 0 hingga 255 (range untuk unsigned integer) atau dari -128 sampai 127 (range untuk signed integer), tergantung dari aplikasi yang digunakan. Resolusi dapat berarti sifat elektronik yang dinyatakan dalam volt. Tegangan Resolusi ADC sama dengan tegangan total yang diukur pada rangenya dibagi dengan jumlah digit pada interval diskrit dengan rumus sbb: 4
dimana : Q adalah resolusi dalam volt per step (volts per output code) EFSR adalah range pengukuran skala penuh ( full scale voltage range) = VRefHi VRefLo VRefHi = tegangan referensi Height VRefLo = tegangan referensi Low M adalah resolusi ADC dalam bit. N: Interval pada jumlah yang tersedia dari nomor level (output codes), which is: N = 2 M Perhatikan beberapa contoh berikut ini: Contoh1 Pengukuran pada jangkauan skala penuh = 0 sampai 10 volt ADC resolution adalah 12 bit : 2 12 = 4096 quantization levels (kode) ADC voltage resolution adalah : (10V - 0V) / 4096 kode = 10V / 4096 kode 0.00244 volt/kode 2.44 mv/kode Contoh 2 Pengukuran pada jangkauan skala penuh = -10 sampai +10 volt ADC resolution adalah 14 bit : 2 14 = 16384 quantization levels (kode) ADC voltage resolution adalah : (10V (-10V)) / 16384 kode = 20V / 16384 kode 0.00122 volt/kode 1.22 mv/kode Contoh 3 Pengukuran pada jangkauan skala penuh = 0 sampai 8 volt ADC resolution adalah 3 bit : 2 3 = 8 quantization levels (kode) ADC voltage resolution adalah : (8V (0V)) / 8 kode = 8V / 8 kode 1 volt/kode 1000 mv/kode 5
PENGUBAH D/A 8 4 2 1 D C B A Jaringan resistor Op-Amp V Pengubah digital-ke-analog adalah perangkat elektronika yang dapat mengubah sinyal digital (biasanya dalam notasi biner) ke bentuk sinyal analog (baik sebagai arus, tegangan, maupun muatan listrik). Alat pengubah digital-ke-analog ini sering dikenal sebagai DAC (Digital to Analog Converter) yang banyak dijumpai pada rangkaian elektronika dan instrumentasi. Proses pengubahan DAC ini berlawanan dengan proses ADC. 6
Beberapa Aplikasi DAC 1. Audio Top-loading CD player and external digital-toanalog converter. Kebanyakan Audio Modern menyimpan signal dalam bentuk sinyal digital (Contoh MP3 and CD) dan dapat diubah ke sinyal analog untuk mendengar dari output speaker. pada audio CD player, digital music player, dan PC sound card. Pada keadaan normal digital output CD player (atau dedicated transport) dapat merubah signal ke line-level output yang. dapat di input ke tahap preamplifier. Contoh lainnya digital-to-analog converter pada digital speaker seperti USB speaker, serta sound card DAC dijumpai pada audio CD player, digital music player, dan PC sound card. Secara khusus stand-alone DAC dapat dijumpai pada alat system high-end hi-fi 7
2. Video Sinyal dari sumber seperti komputer, dapat di ubah ke sinyal analog yang dapat dilihat pada layar monitor. Pada tahun 2007, input analog lebih banyak digunakan daripada sinyal digital, tapi ini dapat diubah ke bentuk flat panel displays dengan koneksi DVI and/or HDMI. Video DAC diproduksi sebagai Digital Video Player dengan output analog with. DAC biasanya terintegrasi dengan beberapa jenis memory (RAM), yang mengandung Tabel Konversi untuk Koreksi Gamma, kontras dan brightness, tuntuk membuat device yang disebut RAMDAC. Device dihubungkan dengan DAC yang disebut digitally controlled potentiometer, digunakan untuk mengendalikan sinyal analog yang bersifat digital. 8
Pembanding pada rangkaian digital Pembanding (Comparator) adalah rangkaian untuk membandingkan apakah suatu bilangan lebih besar atau lebih kecil dari bilangan yang lainnya. Perhatikan persamaan berikut : E = A B + A B Jika E = 1 maka A = B Jika E = 0 maka A B _ A B jika C = AB _ A B jika D = AB Pada alat elektronik, comparator adalah alat untuk membandingkan dua tegangan atau arus yang dihubungkan dengan indikasi output yang lebih besar. Comparator Voltase umumnya lebih cepat pada general-purpose op-amp (GP-OP-AMP). Tampilan tambahan dari (GP-OP-AMP) seperti keakuratan, tegangan dalam referensi, dan penyesuai internal hysteresis dengan gerbang pulsa sebagai input. 9
Input voltage tidak dapat dilakukan pada jangkauan Pada kasus Gerbang TTL /CMOS sebagai output comparator seperti chip LM339, input negative tidak diizinkan atau pada jangkauan voltase: Dimana: V+, V- = Non Inverting Input Voltage (Volt) Vs = tegangan suply (Volt) Vcc = tegangan sumber, catu daya (Volt) 10
Rangkaian Pembanding (Comparator) An Dn En Bn Cn THE END Saran dan Ralat dapat dikirim melalui email ke komisitk_bsi@yahoo.com 11
LATIHAN SOAL-SOAL Ketentuan Pilihan : a. Jika Pernyataan (1) dan (2) benar b. Jika Pernyataan (1) dan (3) benar c. Jika Pernyataan (2) dan (3) benar d. Jika Pernyataan (1), (2), dan (3) benar 01. Berikut ini adalah rangkaian yang ada pada sebuah pengubah A/D : (1). Pencacah BCD (2). Pembanding tegangan (3). Gerbang And 02. Pada rangkaian komparator berikut : (1). Jika E = 1 maka A = B (2). Jika E = 0 maka A = B (3). Jika E = 0 maka A B An Bn Dn En Cn 12
An Dn 02. Pada rangkaian komparator berikut : (1). Jika E = 1 maka A = B (2). Jika E = 0 maka A = B (3). Jika E = 0 maka A B Bn En Cn 03. Setelah CPU selesai memproses data, diperlukan suatu konversi dari jawaban digital ke dalam tegangan atau arus analog dan proses sebaliknya. Konversi ini membutuhkan interface : (1). Konverter analog ke digital (2). Komparator dan transduser (3). Konverter digital ke analog 03. Setelah CPU selesai memproses data, diperlukan suatu konversi dari jawaban digital ke dalam tegangan atau arus analog dan proses sebaliknya. Konversi ini membutuhkan interface : (1).Konverter analog ke digital (2).Komparator dan transduser (3).Konverter digital ke analog 04. Penguat operational (op-amp) digunakan pada piranti (1).Konverter A/D (2).Konverter D/A (3).Tegangan output selalu digrounded 13
04. Penguat operational (op-amp) digunakan pada piranti (1).Konverter A/D (2).Konverter D/A (3).Tegangan output selalu digrounded 05. Cara mengukur kualitas konverter D/A dengan resolusinya dan tingkatnya manakah yang merupakan pernyataan yang benar tentang hal tersebut (1). Resolusi = 1/2 n -1 (2). Jumlah tingkat = 2 n -1 (3). Persentasi Resolusi pada n = 4 bit adalah 66,7% 05. Cara mengukur kualitas konverter D/A dengan resolusinya dan tingkatnya manakah yang merupakan pernyataan yang benar tentang hal tersebut (1). Resolusi = 1/2 n -1 (2). Jumlah tingkat = 2 n -1 (3). Persentasi Resolusi pada n = 4 bit adalah 66,7% 14