LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DIGITAL
ADC dan ACD
OLEH:
Siti Masyitah Fitrida H12110010
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2013
A.
Judul : ADC / ACD
B.
Tujuan : Setelah melaksanakan percobaan ini, praktikan diharapkan dapat: a. Memahami proses digitalisasi dan analogisasi b. Mengenali piranti pengubah analog ke digital (ADC) dan pengubah digital ke analog (DAC)
C.
Dasar Teori C.1 ADC dan ACD Sistem
digital
mempunyai
masukan
analog.
Tegangan
berubah
berkesinambungan dari 0 sampai 3 V. pengkode merupakan alat khusus yang mengubah sinyal analog ke informasi digital. Pengkode ini kita sebut sebagai pengubah analog-ke-digital atau singkatnya pengubah A/D. pengubah A/D mengubah informasi analog ke informasi digital.sistem digital juga mempunyai pengkode. Pengkode ini merupakan jenis khusus: dapat mengubah informasi digital dari unit pengolahan digital ke keluaran analog. Sebagai contoh, keluaran analog berupa tegangan yang berubah secara berkesinambungan dari 0 sampai 3V. Pengkode ini kita sebut pengubah digital-ke-analog atau singkatnya pengubah D/A. pengubah D/A mendekode informasi digital menjadi bentuk analog. Keseluruhan system disebut sebagai system hibrida karena berisi baik peralata digital maupun analog. Pengkode dan pendekode yang mengubah analog ke digital dan dari digital ke analog disebut alat antar-muka oleh ahli para rekayasa. Istilah “antar -muka” umumnya digunakan untuk alat atau rangkaian yang mengubah dari satu mode operasi kelainnya, dalam hal ini kita mengubah antar data analog dan data digital (Tokheim,1990). Tegangan
ini
dapat
dihasilkan
oleh
transdesur.
Transdesur
didefinisikan sebagai alat yang mengubah suatu energy ke energy lain. Sebagai contohnya,
fotosel
dapat
digunakan
sebagai
input
transdesur
untuk
memberikan tegangan yang sebanding dengan intensitas cahaya. Pada contoh ini energy cahaya dapat diubah menjadi energy listrik oleh fotosel. Transdesur
lainnya bias digabungkan dengan mikrofon, speaker, ukuran strain, sel fotoresistif, sensor temperature, potensiometer, dan lilitan pembawa. Table kebenaran pengubah D/A (Tokheim,1990) :
Masukan Digital
Keluaran Analog
D C B A Volt Baris 1 0 0 0 0 0.0 Baris 2 0 0 0 1 0.2 Baris 3 0 0 1 0 0.4 Baris 4 0 0 1 1 0.6 Baris 5 0 1 0 0 0.8 Baris 6 0 1 0 1 1.0 Baris 7 0 1 1 0 1.2 Baris 8 0 1 1 1 1.4 Baris 9 1 0 0 0 1.6 Baris 10 1 0 0 1 1.8 Baris 11 1 0 1 0 2.0 Baris 12 1 0 1 1 2.2 Baris 13 1 1 0 0 2.4 Baris 14 1 1 0 1 2.6 Baris 15 1 1 1 0 2.8 Baris 16 1 1 1 1 3.0 Jika kita ingin mengubah biner dari unit pengolahan kesuatu keluaran 0 sampai 3V, pertama kali kita harus membuat table kebenaran dari semua situasiyang mungkin. Table tersebut memperlihatkan empat masukan (D,C,B,A) kedalam pengubah D/A. Masukan berbetuk biner setiap 1 berkisar +3 sampai +5V. setiap 0 berkisar 0V. keluaran diperlihatkan sebagai tegangan pada kolom paling kanan. Menurut table tersebut, bila biner 0000 muncul pada masukan pengubah D/A keluarannya adalah 0V. Bila biner 0001 adalah masukan, mak keluarannya adalah 0,4V. Kita perhatikan bahwa untuk masingmasing baris yang ditelusuri kebawah pada table, keluaran analog bertambah dengan 0,2V. Pendekode terdiri atas dua bagian : jaringan resistor dan penguat penjumlahan (Sumarna,2000).
C.2 Konverter Alat bantu digital yang paling penting untuk teknologi kontrol proses adalah yang menerjemahkan informasi digital ke bentuk analog dan juga sebaliknya. Sebagian besar pengukuran variabel-variabel dinamik dilakukan oleh piranti ini yang menerjemahkan informasi mengenai vaiabel ke bentuk sinyal listrik
analog.
Untuk menghubungkan sinyal ini dengan sebuah
komputer atau rangkaian logika digital, sangat perlu untuk terlebih dahulu melakukan konversi analog ke digital (A/D). Hal-hal mengenai konversi ini harus diketahui sehingga ada keunikan, hubungan khusus antara sinyal analog dan digital (Wijaya,2006). C.3 Konverter ADC Analog To Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode – kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/ pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer). ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS) (Sumarna,2000). .
Gambar 1. ADC dengan kecepatan sampling rendah dan kecepatan sampling tinggi
Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit. Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner).
Signal = (sample/max_value)*reference_voltage = (153/255) * 5 = 3 Volts
C.4 Komparator Bentuk komunikasi yang paling mendasar antara wujud digital dan analog adalah piranti (biasanya berupa IC) disebut komparator . Piranti ini,
yang diperlihatkan secara skematik secara sederhana membandingkan dua tegangan pada kedua terminal inputnya. Bergantung pada tegangan mana yang lebih besar, outputnya akan berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low). Komparator ini digunakan secara luas untuk sinyal alarm ke komputer atau sistem pemroses digital. Elemen ini juga merupakan satu bagian dengan konverter analog ke digital dan digital ke analog yang akan didiskusikan nanti.
Gambar 2. Sebuah komparator merubah keadaan logika output sesuai fungsi tegangan input analog Sebuah komparator dapat tersusun dari sebuah opamp yang memberikan output terpotong untuk menghasilkan level yang diinginkan untuk kondisi logika (+5 dan 0 untuk TTL 1 dan 0). Komparator komersil didesain untuk memiliki level logika yang dperlukan pada bagian outputnya. C.5 ADC Simultan ADC Simultan atau biasa disebut flash converter atau parallel converter . Input analog Vi yang akan diubah ke bentuk digital diberikan secara simultan pada sisi + pada komparator tersebut, dan input pada sisi – tergantung pada ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input – dari suatu komparator,
maka
output
memberikan output low.
komparator
adalah
high,
sebaliknya
akan
Gambar 3. ADC Simultan
Bila Vref diset pada nilai 5 Volt, maka dari gambar 3 dapat didapatkan : V(-) untuk C7 = Vref * (13/14) = 4,64 V(-) untuk C6 = Vref * (11/14) = 3,93 V(-) untuk C5 = Vref * (9/14) = 3,21 V(-) untuk C4 = Vref * (7/14) = 2,5 V(-) untuk C3 = Vref * (5/14) = 1,78 V(-) untuk C2 = Vref * (3/14) = 1,07 V(-) untuk C1 = Vref * (1/14) = 0,36
C7 0 0 0 0 0 0 0 1
D.
C6 0 0 0 0 0 0 1 1
Output Comparator C5 C4 C3 C2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
C1 0 1 1 1 1 1 1 1
Output 2 2 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1
Peralatan Utama
: Modul DAC PTE-006-24 Modul SWITCH PTE-006-29 Modul POWER SUPPLY PTE-006-29 Modul ADC 8 bit PTE-006-37 Kontak Penghubung Kabel Penghubung
Pendukung
: Catudaya Variabel Voltmeter
2 0 1 0 1 0 1 0 1
E.
Langkah Kerja 1. Pengubah Analog ke Digital a. Dibuat rangkaian pengubah analog ke digital sesuai dengan gambar 14.1
b. Diuji rangkaian tersebut dengan memberi masukan sesuai dengan table 14.1 Vin
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
0V 1V 2V 3V 4V Keterangan: A= Besar tegangan yang ditunjukkan B = Tegangan seharusnya C = Penyimpangan c. Dibuat kesimpulan dari hasil eksperimen
Desimal A(V)
B(V)
C(V)
2. Pengubah Digital ke Analog a.
Dibuat rangkaian pengubah digital ke analog sesuai dengan gambar 14.2
b. Diuji rangkaian tersebut dengan memberi masukan sesuai dengan table 14.2 Masukan D0
D1
D2
D3
D4
Keluaran D5
D6
Keterangan: A= Hasil Pengukuran B = Tegangan seharusnya C = Penyimpangan c. Dibuat kesimpulan dari hasil eksperimen
D7
A
B
C
(V)
(V)
(V)
F.
Metode Analisis Data
G.
Tabel Pengamatan
a. Tabel Pengubah Analog ke Digital Vin
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Desimal A(V)
0V
0
1
1
0
0
0
0
0
0,10
1V
0
1
1
0
1
1
0
0
1,05
2V
0
0
1
1
0
1
1
0
2,10
3V
0
0
1
1
1
0
0
1
3,20
4V
0
0
0
0
1
0
1
1
4,00
B(V)
C(V)
b. Tabel Pengubah Digital ke Analog Masukan
Keluaran A
B
C
(V)
(V)
(V)
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0,3
1
0
0
0
0
0
0
0
0,025
1
1
1
1
1
1
1
1
5
DAFTAR PUSTAKA Sumarna, 2000, “Elektronika Digital”, Jurusan Pendidikan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta Tokheim, Roger L.,1990,” Elektronika Digital”, edisi kedua, alih bahasa: Ir. Sutisno, M.Eng, Erlangga, Jakarta Widjanarka N.,Ir. Wijaya, 2006,”Elektronika Digital”, editor: Wibi Hardani,S.T, MM, Erlangga, Jakarta
LAMPIRAN
