Fig. 12.41 Dan Fig. 12.42



                                               [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]



1. Pendahuluan[Back]

Dalam dunia elektronik digital modern, komunikasi antara sistem digital dan dunia nyata yang bersifat analog menjadi sangat krusial. Sebagian besar sinyal di lingkungan sekitar kita, seperti suhu, suara, tekanan, dan cahaya, merupakan sinyal analog yang bersifat kontinu. Namun, perangkat digital seperti mikroprosesor dan mikrokontroler hanya dapat memproses data dalam bentuk digital (diskrit). Oleh karena itu, dibutuhkan suatu mekanisme untuk menjembatani perbedaan tersebut, yaitu melalui rangkaian konversi data seperti konverter digital-ke-analog (D/A) dan analog-ke-digital (A/D).

Konverter D/A memungkinkan sistem digital menghasilkan sinyal analog, sedangkan konverter A/D memungkinkan sistem digital membaca dan menginterpretasi sinyal analog. Keduanya memiliki peranan penting dalam berbagai aplikasi, mulai dari sistem kontrol otomatis, instrumentasi, komunikasi data, hingga pemrosesan sinyal audio dan video.

Dalam bab ini, akan dibahas prinsip kerja serta aplikasi dari berbagai jenis konverter data, seperti konverter D/A tipe resistor-weighted dan R-2R, serta konverter A/D tipe counter, flash, dan successive approximation. Selain itu, pembahasan juga mencakup contoh penggunaan beberapa IC konverter populer, seperti ADC-0800 dan ADC-0808, yang umum digunakan dalam sistem elektronik terintegrasi. Pemahaman terhadap prinsip kerja dan karakteristik masing-masing konverter ini menjadi dasar penting dalam merancang sistem elektronik yang efisien dan akurat dalam menangani sinyal analog dan digital.


2. Tujuan[Back]

  1. Mempelajari dan memahami prinsip kerja rangkaian Digital to Analog Converter (DAC), khususnya DAC-0800, serta prinsip kerja Analog to Digital Converter (ADC), khususnya ADC-0808.

  2. Memahami cara merancang dan mensimulasikan rangkaian DAC dan ADC menggunakan perangkat lunak Proteus.

  3. Mengetahui fungsi dan penerapan DAC dan ADC dalam sistem elektronik untuk mengubah sinyal digital menjadi analog dan sebaliknya.


3.Alat dan Bahan[Back]

1. ALAT  

a. Instrumen 

Generator  

Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :
Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

2. BAHAN

  • Resistor

 

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V = IR). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 

 Spesifikasi


  • dac 80

DAC80, sebagai konverter, berfungsi untuk mengubah data digital menjadi sinyal analog yang dapat digunakan oleh perangkat audio seperti speaker, amplifier, atau headphone. Dalam konteks ini, DAC80 memungkinkan perangkat yang memiliki output digital, seperti komputer atau pemutar media, untuk menghasilkan sinyal audio yang dapat diputar pada perangkat analog.     

4)Dasar Teori[Back]

Dalam sistem elektronik, informasi dapat disajikan dalam bentuk sinyal analog atau sinyal digital. Sinyal analog merupakan sinyal yang kontinu terhadap waktu dan memiliki nilai yang bervariasi secara terus menerus, sedangkan sinyal digital adalah sinyal diskrit yang hanya memiliki dua tingkat tegangan, yaitu logika tinggi (1) dan logika rendah (0).

Agar sistem digital seperti mikrokontroler atau komputer dapat berinteraksi dengan lingkungan yang bersifat analog, dibutuhkan dua jenis rangkaian konversi data, yaitu Digital to Analog Converter (DAC) dan Analog to Digital Converter (ADC).

1. Digital to Analog Converter (DAC)

DAC (Digital to Analog Converter) adalah rangkaian yang mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. DAC menerima input berupa bilangan biner dan mengubahnya menjadi tegangan atau arus analog yang proporsional dengan nilai digital tersebut.

Beberapa jenis rangkaian DAC yang umum digunakan antara lain:

  • Weighted Resistor DAC: Menggunakan resistor dengan nilai berbeda sesuai bobot bit digital.

  • R-2R Ladder DAC: Menggunakan jaringan resistor dengan dua nilai resistansi (R dan 2R) yang disusun dalam bentuk ladder untuk menyederhanakan desain dan meningkatkan akurasi.

Salah satu contoh IC DAC yang banyak digunakan adalah DAC-0800, yang bekerja dengan prinsip arsitektur current-steering dan menghasilkan keluaran arus analog yang dapat dikonversi ke tegangan melalui rangkaian eksternal.

2. Analog to Digital Converter (ADC)

ADC (Analog to Digital Converter) adalah rangkaian yang mengubah sinyal analog menjadi data digital. Rangkaian ini memungkinkan sistem digital membaca sinyal analog dan mengolahnya dalam bentuk bilangan biner.

Terdapat beberapa jenis ADC, di antaranya:

  • Counter-type ADC: Menggunakan pencacah naik (up-counter) untuk menemukan nilai digital yang sesuai dengan tegangan analog input.

  • Successive Approximation ADC: Menggunakan metode pendekatan bertahap dengan membandingkan tegangan input terhadap keluaran DAC internal untuk menghasilkan nilai digital secara efisien.

  • Flash ADC: Menggunakan sejumlah besar komparator untuk menghasilkan konversi yang sangat cepat, namun memerlukan banyak komponen.

Contoh IC ADC yang umum digunakan adalah ADC-0800 dan ADC-0808, yang merupakan ADC tipe successive approximation dengan resolusi 8-bit. ADC-0808 memiliki keunggulan tambahan berupa multiplexer 8-kanal yang memungkinkan pembacaan dari beberapa input analog secara bergantian.

3. Peran DAC dan ADC dalam Sistem Elektronik

Penggunaan DAC dan ADC sangat penting dalam berbagai aplikasi, seperti sistem audio, pengukuran sensor, komunikasi data, dan sistem kendali otomatis. DAC digunakan untuk menghasilkan sinyal analog seperti suara atau gerakan motor berdasarkan data digital, sedangkan ADC digunakan untuk membaca data dari sensor fisik dan mengubahnya menjadi informasi digital yang dapat diproses oleh sistem.


Soal 1

Fungsi utama dari rangkaian Digital to Analog Converter (DAC) adalah:

A. Mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital
B. Menyimpan data digital dalam bentuk memori
C. Mengubah data digital menjadi sinyal analog
D. Memperkuat sinyal analog agar dapat diterima oleh mikrokontroler

Jawaban: C. Mengubah data digital menjadi sinyal analog

Soal 2

Berikut ini adalah kelebihan dari ADC tipe successive approximation, kecuali:

A. Waktu konversi lebih cepat dibanding counter-type
B. Hasil konversi lebih akurat untuk resolusi tinggi
C. Cocok untuk sinyal input yang cepat berubah-ubah
D. Menggunakan banyak komparator untuk bekerja cepat

Jawaban: D. Menggunakan banyak komparator untuk bekerja cepat
(Penjelasan: Itu adalah ciri khas Flash ADC, bukan successive approximation.)

Soal 3

IC ADC0808 memiliki fitur tambahan yang membedakannya dari ADC0800, yaitu:

A. Output analog arus
B. Komparator ganda internal
C. Multiplexer 8-kanal internal
D. Penguat operasional pada output

Jawaban: C. Multiplexer 8-kanal internal


Problem 1 – Konversi Digital ke Analog (DAC)

Soal:
Sebuah DAC 8-bit memiliki tegangan referensi maksimum sebesar 5 V. Hitung besar tegangan analog keluaran jika input digital yang diberikan adalah 11001010.

Solusi:

  1. Konversi bilangan biner ke desimal:
    11001010₂ = 202₁₀

  2. Hitung resolusi DAC:
    Resolusi = Vref / (2⁸ − 1) = 5 V / 255 ≈ 0,0196 V per step

  3. Hitung tegangan keluaran:
    Vout = 202 × 0,0196 V ≈ 3,96 V

Jawaban akhir:
Tegangan keluaran analog adalah sekitar 3,96 V

Problem 2 – Konversi Analog ke Digital (ADC Successive Approximation)

Soal:
Sebuah ADC 8-bit tipe successive approximation digunakan untuk mengubah tegangan analog sebesar 2,75 V. Tegangan referensi maksimum adalah 5 V. Hitung nilai digital (dalam biner) yang dihasilkan oleh ADC.

Solusi:

  1. Hitung resolusi ADC:
    Resolusi = Vref / (2⁸ − 1) = 5 V / 255 ≈ 0,0196 V per step

  2. Hitung nilai desimal hasil konversi:
    Nilai digital = Vin / resolusi = 2,75 / 0,0196 ≈ 140,3
    Karena ADC mengambil nilai terdekat di bawah, maka nilai digital = 140

  3. Konversi ke biner:
    140₁₀ = 10001100₂

Jawaban akhir:
Nilai digital yang dihasilkan adalah 140 (10001100₂)

Problem 3 – Perbandingan Waktu Konversi ADC

Soal:
Bandingkan waktu konversi rata-rata antara ADC counter-type dan ADC successive approximation 8-bit, jika keduanya bekerja pada frekuensi clock 1 MHz.

Solusi:

  1. Waktu 1 clock cycle = 1 / 1 MHz = 1 µs

  2. Waktu konversi rata-rata counter-type:
    = (2⁸ − 1) / 2 × 1 µs = 255 / 2 × 1 µs = 127,5 µs

  3. Waktu konversi successive approximation:
    = 8 × 1 µs = 8 µs

5)Percobaan[Back]


a)Prosedur[Back]

  1. Buka proyek baru di Proteus atau lanjutkan dari rangkaian sebelumnya.

  2. Masukkan komponen:

    • ADC0808

    • Potensiometer (sebagai input analog variabel)

    • LogicState (untuk START, ALE, dan CLK)

    • Oscilloscope atau Logic Analyzer

    • Power supply (+5V dan ground)

  3. Rangkai skema ADC0808:

    • Hubungkan input analog (IN0) ke potensiometer yang diberi sumber 0–5V.

    • Sambungkan pin START, ALE, dan CLK ke LogicState atau clock generator.

    • Sambungkan pin EOC (End of Conversion) ke indikator (misalnya LED).

    • Sambungkan 8 output data digital ke Logic Analyzer untuk melihat hasil biner.

  4. Berikan sumber clock dan kontrol:

    • Tambahkan clock generator 100 kHz–1 MHz ke pin CLK ADC0808.

    • Atur LogicState untuk memberikan sinyal START dan ALE secara manual saat simulasi berjalan.

  5. Jalankan simulasi:

    • Ubah tegangan input dari potensiometer dan amati perubahan nilai digital di output (via Logic Analyzer).

    • Cocokkan nilai tegangan input dengan hasil biner yang ditampilkan.



b)Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja[Back]

 


ADC-0800 merupakan konverter analog ke digital 8-bit tipe successive approximation yang bekerja dengan membandingkan sinyal input analog (Vin) dengan keluaran dari DAC internal yang dibentuk oleh jaringan resistor (R-network). Proses konversi dimulai saat sinyal "Start Conversion" diaktifkan, kemudian register successive approximation secara bertahap mencoba semua kemungkinan nilai biner dari MSB ke LSB. Nilai biner ini digunakan oleh DAC internal untuk menghasilkan tegangan referensi yang dibandingkan dengan Vin melalui komparator. Jika tegangan DAC lebih besar dari Vin, bit tersebut diset ke 0; jika lebih kecil, diset ke 1. Proses ini diulang selama 8 siklus clock hingga diperoleh hasil digital akhir. Data digital output tersedia dalam bentuk 8-bit komplementer dan dapat dibaca ketika sinyal “End of Conversion” (EOC) aktif, serta output berada dalam kondisi tri-state yang memungkinkan koneksi ke bus data bersama.


Fig 12.42




6.Video[Back]

  











7.File Download[Back]



Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

   BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2024 Oleh  : MUHAMMAD RHAKA AULIA (2310953009) Dosen Pengampu  : Dr. Darwison, MT Referens...