BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perkembangan desain digital selama 4 dekade terakhir telah mengalami
kemajuan yang begitu pesat. Dengan kepadatan dan kecepatan kemajuan seperti
saat ini seorang digital desainer mampu membuat sistem-sistem digital yang
kompleks dengan banyak pilihan platform. Kebanyakan embededd system
menggunakan mikrokontroller sebagai basisnya. Mikrokontroller saat ini telah
memiliki kemampuan tambahan seperti ADC/DAC, timer dan komunikasi (I2C,
UART, SPI, dan CAN). Namun, untuk desain yang membutuhkan logika yang
lebih tinggi dan fungsi khusus, mikrokontroller ditambahkan dengan FPGA (Field
Programmable Gate Arrays) atau ASSP (Application Specified Standard Product)
(Dubey, 2009).
FPGA hadir sebagai alternatif platform desain digital yang lain, yang
memiliki kemampuan untuk mengkonfigurasi pada tingkat perangkat keras dan
bisa mensintesa perangkat-perangkat yang dibutuhkan kesemuanya dalam chip
tunggal. Tantangannya kedepan adalah bagaimana fungsi yang digunakan dalam
sebuah sistem mampu diimplementasikan lewat FPGA secara optimal dan tidak
kalah dibandingkan dengan platform lain misal mikrokontroller.
Hari ini kita hidup di dunia yang serba digital. Meskipun masih ada
sinyal-sinyal analog seperi suara, tegangan sensor, gelombang radio dan lain-lain,
seringkali kita tetap memproses, menyimpan dan mentransmisikannya dalam
bentuk digital. Untuk itu, sebuah sirkuit yang melakukan konversi dari digital ke
analog maupun analog ke digital sangat penting. Sudah sangat jarang sebuah
sistem yang tidak memanfaatkan fungsi konversi tersebut (Frenzel, 2010). Melihat
hal tersebut tentu fungsi ADC/DAC menjadi sangat penting dan ini menjadi
tantangan untuk mengimplementasikannya kedalam FPGA.
1
2
Hingga saat ini terus dikembangkan metode konversi sinyal digital
menjadi sinyal analog. Banyak metode DAC baik yang berdasarkan pada rasio
resistor seperti weighted resistor DAC, R2R ladder dan potentiometric DAC
atau berdasarkan modulasi sinyal seperti PWM (Pulse Width Modulation) DAC
dan delta-sigma DAC (Grimbleby, 2008). Dengan pilihan metode konversi
tersebut coba dikembangkan sebuah DAC yang dapat diprogram untuk memilih
metode
yang
digunakan
pengguna.
Ini
yang
coba
dijawab
dengan
mengimplementasikan programmable DAC.
Dengan sifat FPGA yang dapat dikonfigurasi hingga tingkat perangkat
keras, diharapkan mampu mengimplementasikan fungsi programmable DAC
dengan tingkat akurasi yang tinggi.
1.2
Rumusan Masalah
Bagaimana mengimplementasikan programmable DAC modulasi PWM
dan delta-sigma ke dalam FPGA Spartan-6 LX45 menggunakan VHDL.
1.3
Batasan Masalah
Guna mencegah pembahasan yang lebih lebar dan dikarenakan maka
dalam penelitian ini terdapat beberapa batasan masalah :
1. Implementasi programmable DAC dilakukan pada FPGA Spartan-6 LX45
yang tertanam pada papan pengembangan Atlys keluaran Digilent.
2. Implementasi programmable DAC dilakukan menggunakan VHDL
3. Programmable DAC yang dibuat dapat memilih metode modulasi yang
digunakan yaitu PWM atau delta-sigma.
4. Sinyal yang dihasilkan pada penelitian ini adalah sinusoidal, sawtooth dan
segitiga simetris yang dihasilkan oleh komputer
5. Penelitian difokuskan pada rekonstruksi bentuk sinyal dan frekuensi luaran
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasikan programmable
3
DAC dengan modullasi PWM dan delta-sigma kedalam FPGA Spartan-6 LX45
pada papan pengembang Atlys Digilent menggunakan VHDL.
1.5
Metodologi Penelitian
1.5.1
Studi pustaka
Pembuatan skripsi ini didasari kajian pustaka yang berasal dari karya
tulis ilmiah pada jurnal-jurnal internasional, laporan skripsi yang berkaitan dengan
topik, artikel-artikel pada majalah ilmiah maupun internet dan buku referensi.
1.5.2
Diskusi dan konsultasi
Dalam pengembangannya juga dilakukan diskusi dan konsultasi terutama
dengan dosen pembimbing skripsi. Selain itu diskusi dengan dosen yang
mengampu mata kuliah yang berkaitan topik. Diskusi dengan rekan-rekan
mahasiswa yang juga melakukan penelitian.
1.5.3
Eksperimen dan perancangan sistem
Penelitian skripsi ini didapatkan dari perancangan sistem dan juga hasil
eksperimen. Dibuat sebuah metode untuk mengkaji sejauh mana sistem tersebut
dapat berjalan dan bagaimana luaran dari sistem ini.
1.6
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini mengacu pada panduan penulisan tugas
akhir yang dikeluarkan oleh Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada pada tahun 2009. Penelitian skripsi ini merupakan
bentuk pengembangan sistem dengan sistematikan penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
BAB III LANDASAN TEORI
Berisikan penjelasan mengenai FPGA,VHDL, konverter digital ke analog, PWM
DAC, delta-sigma DAC dan tapis rekonstruksi
4
BAB IV METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM
Meliputi spesifikasi sistem. perancangan sistem dan pengujian sistem
BAB V IMPLEMENTASI
Meliputi implementasi perangkat keras, implementasi perangkat lunak dan
implementasi VHDL
BAB VI HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Meliputi penghasil sinyal menggunakan MATLAB, uji simulasi fungsional, hasil
implementasi programmable DAC dan analisa sinyal.
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN