RANGKAIAN DIGITAL TO ANALOG CONVERTER (DAC) DAN ANALOG TO DIGITAL CONVERTER Pertemuan 10, Elektronika Dasar
POKOK BAHASAN 1. Digital to analog converter 2. Istilah dalam DAC 3. Analog to Digital Converter 4. Prinsip Sampling Analog to Digital 5. Jenis Rankaian ADC
RESISTOR (REVIEW) Jika R lebih dari satu komponen maka harus dicari nilai ekivalennya Untuk Resistor yang disusun secara seri hubungannya adalah: Rs = R1+ R2+...+ Rn-1+ Rn Rs = Tahanan Total (Ω) Jika Resistor Dihubungkan secara Pararel 1/Rp = 1/ R1+1/ R2+ +1/ Rn-1+1/ Rn
Merupakan Alat yang digunakan untuk mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal analog Sinyal digital hanya memiliki 2 angka (biner) yaitu 1&0 Sinyal analog memliki angka desimal (0-9) Digital to analog Converter menggunakan bilangan biner sebagai input dengan menggunakan switch/saklar
KONVERSI BINER KE ANALOG Jika ada bilangan biner yang terdiri dari m bit, maka dapat diganti menjadi nilai desimal dengan rumus Cth nm nm-1 nm-2..n0 Analog = nm x 2^m Dimana m=0,1,2,3, 1001 = 1x2^0+0X2^1+0X2^2+1X2^3 = 1+0+0+8 = 9
TABEL
DAC DAN ADC Konversi dari digital ke analog atau dari analog ke digital adalah cara agar dunia digital dan dunia fisik dapat terhubung, sehingga apa yang terjadi secara fisik dapat diterjemahkan secara digital. Dan apa yang diterima secara digital dapat dinyatakan kembali dalam dunia fisik. Converter adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran, tanpa harus mengubah nilai
HUBUNGAN DAC DAN ADC
JENIS DAC Jenis DAC Binary Weight Resistor R-2R Ladder Perbedaan kedua converter D/A ini adalah pada besaran resistor yang dihubungkan terhadapnya. Kedua jenis ini sama-sama menggunakan operational amplifier dengan memanfaatkan sistem switching.
Jenis Binary Weight Resistor
Nilai S adalah 0 jika saklar terbuka dan 1 jika saklar tertutup Nilai R dibuat secara betingkat (geometri)
PEMASANGAN R
CONTOH Hitung Vout untuk kondisi saklar berikut, jika RF= 10 KΩ dan V in = E= 4.5 V No So S1 S2 S3 Vot 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 3 0 0 1 0 4 0 0 1 1 5 0 1 0 0
DAC JENIS R-R2 LADDER Vout= -(Rf/Rin)Vin
PEMASANGAN R-2R
MENCARI VOUT
SO, S1, S2, S3 TERBUKA
SO, S1, S3 TERBUKA S2 TERTUTUP
SO, S1, S3 TERBUKA S2 TERTUTUP
ISTILAH DALAM DAC Resolusi Merupakan nilai sebuah bilangan biner dengan jumlah N bit yang merepresentasikan suatu nilai analog dari 0-A Dalam hal ini ada 2 N angka yang mungkin, resolusi dirumuskan Resolusi = A / 2 N
CONTOH Temperature range of 0 K to 300 K to be linearly converted to a voltage signal of 0 to 2.5 V, then digitized with an 8-bit A/D converter 2.5 / 2 8 = 0.0098 V, or about 10 mv per step 300 K / 2 8 = 1.2 K per step
Akurasi (accuracy) Merupakan penyimpangan terjauh dari garis nominal
ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC) Berfungsi untuk mengubah nilai analog menjadi digital Konversi ini dibutuhkan karena sinyal digital memiliki keuntungan yaitu memiliki noise yang lebih kecil, mudah diperbaiki dan dapat diamplifikasi dengan mudah, dan memungkinkan untk mengadopsi perhitungan algoritma untuk perhitungan perubahan keadaan.
METODE PENGKOVERSIAN Pulse Code Modulation (PCM) Delta Modulation (DM)
PULSE CODE MODULATION (PCM)
PROSES YANG ADA 1. Sampling 2. Quantization 3. Binary encoding Before we sample, we have to filter the signal to limit the maximum frequency of the signal as it affects the sampling rate. Filtering should ensure that we do not distort the signal, ie remove high frequency components that affect the signal shape.
SAMPLING Pensamplingan dilakukan setiap T S detik dimana T S merupakan interval waktu untuk mengambil sampling. Frekuensi sampling adalah banyak sampling yang diambil dalam setiap satuan waktu diformulasikan f s = 1/T s Ada 3 metode pensamplingan yaitu: Ideal - an impulse at each sampling instant Natural - a pulse of short width with varying amplitude Flattop - sample and hold, like natural but with single amplitude value
GAMBAR PENSAMPLINGAN
TEORI NIQUIST Sampling rate harus bernilai minimal dua kali frekuensi tertinggi yang terdapat dalam sinyal. fs= sampling rate fs= 2 f F = Frekuensi Maksimal Contoh sebuah gelombang sinus disampling dengan berbagai tingkat (rate)
PENSAMPLINGAN GELOMBANG SINUS
CONTOH A complex low-pass signal has a bandwidth of 200 khz. What is the minimum sampling rate for this signal? Solution The bandwidth of a low-pass signal is between 0 and f, where f is the maximum frequency in the signal. Therefore, we can sample this signal at 2 times the highest frequency (200 khz). The sampling rate is therefore 400,000 samples per second.
QUANTIZATION Hasil sampling akan menunjukkan amplitudo minimal dan amplitudo max. yang besarnya infinite, sehingga perlu dipetakan dalam bentuk yang finite This is achieved by dividing the distance between min and max into L zones, each of height = (max - min)/l 4.33
QUANTIZATION LEVELS The midpoint of each zone is assigned a value from 0 to L-1 (resulting in L values) Each sample falling in a zone is then approximated to the value of the midpoint. 4.34
QUANTIZATION ZONES Assume we have a voltage signal with amplitutes V min =-20V and V max =+20V. We want to use L=8 quantization levels. Zone width = (20 - -20)/8 = 5 The 8 zones are: -20 to -15, -15 to -10, -10 to -5, -5 to 0, 0 to +5, +5 to +10, +10 to +15, +15 to +20 The midpoints are: -17.5, -12.5, -7.5, -2.5, 2.5, 7.5, 12.5, 17.5 4.35
ASSIGNING CODES TO ZONES Each zone is then assigned a binary code. The number of bits required to encode the zones, or the number of bits per sample as it is commonly referred to, is obtained as follows: n b = log 2 L Given our example, n b = 3 The 8 zone (or level) codes are therefore: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, and 111 Assigning codes to zones: 000 will refer to zone -20 to -15 001 to zone -15 to -10, etc. 4.36
DELTA MODULATOR Comparator membandingkan pulse sinyal masukan dan sinyal feedback Jika masukan > Feedback nilai 1 Jika Masukan < Feedback nilainya 0
CONTOH
PEMAKAIAN Jenis DM dapat dipakai untuk jumlah bit yang lebih banyak Memiliki keakuratan yang lebih baik