Laporan ADC Dan ACD

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DIGITAL

ADC dan ACD

OLEH:

Siti Masyitah FitridaH12110010

PROGRAM STUDI FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS TANJUNGPURAPONTIANAK

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 DigitalKeluaran Analog

D C B A VoltBaris 1 0 0 0 0 0.0Baris 2 0 0 0 1 0.2Baris 3 0 0 1 0 0.4Baris 4 0 0 1 1 0.6Baris 5 0 1 0 0 0.8Baris 6 0 1 0 1 1.0Baris 7 0 1 1 0 1.2Baris 8 0 1 1 1 1.4Baris 9 1 0 0 0 1.6Baris 10 1 0 0 1 1.8Baris 11 1 0 1 0 2.0Baris 12 1 0 1 1 2.2Baris 13 1 1 0 0 2.4Baris 14 1 1 0 1 2.6Baris 15 1 1 1 0 2.8Baris 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 masing-

masing 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 komparator adalah high, sebaliknya akan

memberikan output low.

Gambar 3. ADC Simultan

Bila Vref diset pada nilai 5 Volt, maka dari gambar 3 dapat didapatkan :

V(-) untuk C7 = Vref * (13/14) = 4,64V(-) untuk C6 = Vref * (11/14) = 3,93V(-) untuk C5 = Vref * (9/14) = 3,21V(-) untuk C4 = Vref * (7/14) = 2,5V(-) untuk C3 = Vref * (5/14) = 1,78V(-) untuk C2 = Vref * (3/14) = 1,07V(-) untuk C1 = Vref * (1/14) = 0,36

Output Comparator Output TranslatorC7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 22 21 20

0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 10 0 0 0 0 1 1 0 1 00 0 0 0 1 1 1 0 1 10 0 0 1 1 1 1 1 0 00 0 1 1 1 1 1 1 0 10 1 1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1

D. 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

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 Desimal A(V) B(V) C(V)

0 V

1 V

2 V

3 V

4 V

Keterangan:

A= Besar tegangan yang ditunjukkan

B = Tegangan seharusnya

C = Penyimpangan

c. Dibuat kesimpulan dari hasil eksperimen

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 Keluaran

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7A

(V)

B

(V)

C

(V)

Keterangan:

A= Hasil Pengukuran

B = Tegangan seharusnya

C = Penyimpangan

c. Dibuat kesimpulan dari hasil eksperimen

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) B(V) C(V)

0 V 0 1 1 0 0 0 0 0 0,10

1 V 0 1 1 0 1 1 0 0 1,05

2 V 0 0 1 1 0 1 1 0 2,10

3 V 0 0 1 1 1 0 0 1 3,20

4 V 0 0 0 0 1 0 1 1 4,00

b. Tabel Pengubah Digital ke Analog

Masukan Keluaran

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7A

(V)

B

(V)

C

(V)

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