TUGAS AKHIR PEMBUATAN MODUL PENGUBAH SINYAL ANALOG MENJADI SINYAL DIGITAL (Analog to Digital Converter) UNTUK PRAKTIKUM LABORATORIUM DASAR TELEKOMUNIKASI. Oleh : HELMI SALIM 060402043 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
PEMBUATAN MODUL PENGUBAH SINYAL ANALOG MENJADI SINYAL DIGITAL (Analog to Digital Converter) UNTUK PRAKTIKUM LABORATORIUM DASAR TELEKOMUNIKASI. Oleh : HELMI SALIM 060402043 Disetujui oleh: Pembimbing, MAKSUM PINEM ST,MT NIP. 19681004200012 1 001 Diketahui oleh: Atas Nama, Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Prof.Dr.Ir USMAN BAAFAI NIP : 19461022197302 1 001 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK Kemajuan dibidang komunikasi, teknologi, dan informasi telah memberikan kemudahan-kemudahan bagi kita semua. Beberapa kemudahan tersebut didapat melalui komunikasi data. Komunikasi data merupakan bentuk komunikasi digital, dimana komunikasi tersebut merupakan bit-bit biner yang kemudian diterjemahkan ke dalam kode-kode tertentu. Komunikasi data tersebut meliputi: Internet (International Networking), SMS (Short Message Service), dan e-mail (Electronic Mail). Pada komunikasi data tersebut terjadi pengkonversian sinyal analog menjadi sinyal digital. Alat yang mendukung komunikasi data tersebut dalam pengkonversiannya adalah ADC (analog to digital converter). ADC (analog to digital converter) merupakan sebuah perangkat (piranti) yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog yang bersifat kontinu menjadi sinyal digital (sinyal putusputus) yang dilambangkan dengan biner. Ada 3 tahapan dalam proses pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital yaitu: Sampling, Kuantisasi, dan Pengkodean. Dimana dalam pengkonversian ADC (analog to digital converter) ini bergantung pada tegangan (amplitudo) masukannya. Pada tugas akhir ini dibuat Modul Analog to Digital Converter. Modul ADC ini mempunyai nilai tegangan minimum yaitu 0V dengan biner 0000 0000 dan tegangan maksimum yaitu 5V dengan biner 1111 1111, serta mempunyai step kenaikan 1 bit biner dengan tegangan sebesar 0,019V. Selanjutnya Modul ADC ini disumbangkan untuk Laboratorium Dasar Telekomunikasi untuk memenuhi kegiatan praktikum ADC.
KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda dan ibunda, serta keluarga tercinta yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: PEMBUATAN MODUL PENGUBAH SINYAL ANALOG MENJADI SINYAL DIGITAL (Analog to Digital Converter) UNTUK PRAKTIKUM LABORATORIUM DASAR TELEKOMUNIKASI. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Maksum Pinem, ST.MT, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Urbanus Panggaribuan, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini. 3. Bapak Prof.Dr.Ir. Usman Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Bapak Ali Hanafiah,ST,MT yang telah memberikan masukan dan informasi dalam tugas akhir ini. 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, atas segala bantuannya. 6. Seorang yang selalu memberi semangat penulis dalam setiap hal apapun, Wulandari Fikri, terima kasih atas segalanya. 7. Paman penulis Siswanto, yang telah banyak membantu dalam pembuatan Modul ADC ini. 8. Keluarga besar Laboratorium Sistem Dasar Telekomunikasi FT USU: Bang Divo, Bang Harry, Khalid, Fajar dan Ridho. 9. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Pengaturan dan Komputer FT USU: B Muhfi, B Hans, B Haris, Rozi dan Salman. 10. Agung Permana Putra, Balemurli, Teguh Putra Utama, dan BudChan yang berperan banyak atas kerjasama, masukan, dan bantuan selama proses penulisan Tugas Akhir ini. 11. Sahabat-sahabat terbaik di Elektro: Firmanto, Bembenk, Denos, Jonathan Martua Abigael, Supenson, Boja, Mudhin wae, Randi, Andi, Taufik
kifuat, Azhary, D lhiant, Rey XP, Alfi, Fahmi, Zaimi, Angga, Ina, Liza, Pingkan, Muti, Kecy, Sanita, Dota community dan seluruh mahasiswa stambuk 2006, semoga silaturahmi kita terus terjaga. 12. Junior yang telah membantu penulis: Recky dan Yuyanto serta semua senior dan junior yang telah membantu selama proses penulisan Tugas Akhir ini. 13. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro dan semua pengurus IMTE 2009 2010. 14. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berserah diri pada Tuhan Yang Maha Esa, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan, Juli 2010 Penulis Helmi Salim NIM. 060402043
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Metode Penulisan... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 3 II. DASAR TEORI... 5 2.1 Umum... 5 2.2 Konsep Dasar Sinyal... 6 2.1.1 Sinyal Analog... 6 2.1.2 Sinyal Digital... 7 2.3 Konsep Dasar ADC... 10 1. Sampling (Pencuplikan)... 10 2. Quantizing (kuantisasi)... 11 3. Coding (pengkodean)... 11 2.4 Parameter ADC... 11
a. Laju Pencuplikan... 12 b. Signal-to-Noise Ratio (SNR)... 13 c. Signal-to-Noise-and-Distortion Ratio (SNDR)... 16 d. Dynamic Range... 17 e. Resolusi Bit (N)... 17 f. Apertur Jitter... 18 g. Differential Nonlinierity... 19 2.5 Integral Nonlinierity... 20 III. Analog to Digital Converter... 21 3.1 Umum... 21 3.2 Modul analog to digital converter... 22 3.3 Tahapan Pengerjaan analog to digital converter... 24 3.4 Komponen Elektronika... 26 3.4.1 Resistor... 26 3.4.2 Kapasitor... 28 3.4.3 IC ADC0804... 30 3.4.4 LED (Light Emitting Diode)... 32 3.4.5 Potensiometer... 35 3.5 Peralatan... 37 3.6 Langkah-langkah Pembuatan modul ADC... 37 3.6.1 Pembuatan Model PCB dengan Proteus... 38 3.6.2 Pembuatan PCB... 42 3.6.3 Instalasi Komponen... 44 IV. PENGUJIAN ANALOG TO DIGITAL CONVERTER... 46
4.1 Umum... 46 4.2 Modul-modul Percobaan... 46 4.3 Prosedur Percobaan Analog to Digital Converter... 49 4.4 Pengujian ADC dengan Software Proteus... 50 4.5 Hasil Pengujian... 52 4.6 Analisis Hasil Percobaan ADC... 57 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 59 5.1 Kesimpulan... 59 5.2 Saran... 60 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sinyal Analog... 7 Gambar 2.2 Sinyal Digital... 9 Gambar 2.3 Proses Konversi Analog ke Digital... 10 Gambar 2.4 Laju Pencuplikan (sampling rate)... 12 Gambar 2.5 Oversampling dengan LPF yang Sederhana... 13 Gambar 2.6 Ilustrasi Kuantisasi... 14 Gambar 2.7 Grafik SNR, SNDR dan Dynamic Range... 17 Gambar 2.8 ADC 3 bit yang ideal... 18 Gambar 2.9 Apertur Jitter pada Gelombang Sinus... 19 Gambar 2.10 Karakteristik Konverter A/D... 20 Gambar 3.1 Pin ADC0804... 22 Gambar 3.2 Aliran Kerja Pada Pembuatan ADC... 24 Gambar 3.3 Rangkaian ADC dengan IC ADC0804... 25 Gambar 3.4 Resistor dari Bahan Karbon... 26 Gambar 3.5 Kapasitor Dielektrik... 29 Gambar 3.6 IC ADC0804... 31 Gambar 3.7 Lambang Dari LED (Light Emitting Diode)... 33 Gambar 3.8 Berbagai Bentuk & Warna LED... 34 Gambar 3.9 Pembagian Kaki Pada Potensiometer... 35 Gambar 3.10 Potensiometer Nada dengan Tambahan Kapasitor... 36 Gambar 3.11 Hasil Perancangan dengan ISIS... 41 Gambar 3.12 Hasil Perancangan dengan ARES... 42
Gambar 3.13 Hasil Print-Out ISIS... 43 Gambar 3.14 Hasil Akhir Pembuatan PCB ADC... 43 Gambar 3.15 Analog to Digital Converter yang Telah Selesai Dikerjakan. 45 Gambar 4.1 Modul analog to digital converter... 47 Gambar 4.2 Audio Generator... 47 Gambar 4.3 Multitester Digital... 48 Gambar 4.4 Rangkaian Percobaan ADC... 50 Gambar 4.5 Rangakaian ADC dengan Proteus... 51
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Kode Warna Pada Resistor... 27 Tabel 3.2 Peralatan Pembuatan ADC... 37 Tabel 4.1 Hasil Percobaan ADC dengan Mengubah-ubah Sinyal Audio. 52 Table 4.2 Hasil percobaan ADC dengan Software Proteus... 54