Per13 Konverter

PERTEMUAN 13
KONVERTER
Sasaran
Pertemuan 13
Mahasiswa diharapkan mengerti tentang
Converter yang terdiri dari :
- Rangkaian ADC
- Rangkaian DAC
- Rangkaian Pembanding
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.
D
C
B
A
PENGUBAH A/D
Hitungan
BCD
Clock
AND
Masukan
analog
Komparator
CLK
Pengubah
D/A
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.
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
28 = 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:
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 = 2M
Perhatikan beberapa contoh berikut ini:
Contoh1
– Pengukuran pada jangkauan skala penuh = 0 sampai 10 volt
– ADC resolution adalah 12 bit : 212 = 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 : 214 = 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 : 23 = 8 quantization levels (kode)
– ADC voltage resolution adalah : (8V – (0V)) / 8 kode = 8V / 8 kode 1
volt/kode 1000 mV/kode
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.
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
. dapat di input ke tahap
output yang
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
high-end hi-fi
system
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.
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 = AB+AB
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 .
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)
Rangkaian Pembanding (Comparator)
An
Dn
En
Bn
Cn
LATIHAN SOAL-SOAL
d.
Ketentuan Pilihan :
a.
Jika Pernyataan (1) dan (2) benar
b.
Jika Pernyataan (1) dan (3) benar
c.
Jika Pernyataan (2) dan (3) benar
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
An
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
Dn
En
Cn
An
Dn
02. Pada rangkaian komparator berikut :
(1). Jika E = 1 maka A = B
Bn
(2). Jika E = 0 maka A = B
(3). Jika E = 0 maka A ≠ B
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
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 = 1/2n-1
(2). Jumlah tingkat = 2n-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 = 1/2n-1
(2). Jumlah tingkat = 2n-1
(3). Persentasi Resolusi pada n = 4 bit adalah 66,7%
THE
END