Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Widget Atas Posting

Box 1 , scroll ke bawah

Box 2 , scroll ke bawah

Box 3 , scroll ke bawah

Box 4

Rangkaian ADC, Analog To Digital Converter

Pengertian Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter)

Analog to digital converter merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi untuk mengkonversi besaran sinyal analog menjadi sinyal digital, sehingga dapat diterima, dikendalikan dan diolah oleh perangkat digital seperti microprosessor, microcontroler, arduino uno, raspberry pi dan rangkaian digital lainnya. Sinyal analog dari luar akan masuk ke sebuah tranduser atau sensor untuk diubah menjadi besaran listrik, kemudian masuk ke dalam rangkaian ADC untuk diubah menjadi sinyal digital.

Sinyal analog secara kontinyu memberikan nilai tegangan yang berbeda beda, sementara untuk sinyal digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu logika 1 dan logika 0, sehingga perlu adanya suatu rangkaian yang dapat menjembatani keduanya. Sebelum lebih jauh kita bahas tentang ADC, ada baiknya kita bahas juga apa itu sinyal analog dan apa itu sinyal digital.

Macam Macam sinyal, Perbedaan dan Contohnya

Sinyal Analog 

Sinyal analog atau isyarat analog adalah suatu besaran bernilai kontinyu yang berubah dalam suatu nilai waktu. Sinyal analog memiliki nilai tegangan listrik yang berubah ubah seiring dengan waktu, misalnya sinyal sinusoidal dari sumber listrik PLN. Besaran sinyal tersebut akan berubah seiring perubahan waktu, dari nilai nol, naik hingga nilai tertinggi, kemudian menuju nilai nol kembali. 

Sinyal Digital

Sinyal Digital adalah sampling dari sinyal analog berupa urutan urutan bilangan yang hanya memiliki nilai nol dan satu, sehingga mudah diolah dan tidak rentan terhadap gangguan dari luar (Noise atau derau) . Sinyal digital memiliki tingkat akurasi dan presisi yang lebih baik dari pada sinyal analog.

Perbedaan sinyal analog dan digital

Sinyal analog dan sinyal digital memiliki perbedaan yang mendasar. Pada sinyal analog, memiliki nilai kontinyu, sedangkan pada sinyal digital memiliki nilai diskrit. Perbedaan sinyal analog dan digital dapat diilustrasikan dalam gambar berikut:
sinyal analog dan digital
Gambar 2. Sinyal Analog dan Digital

Contoh sinyal analog dan digital

Sinyal analog memiliki data yang terkandung dalam gelombang dan selalu berubah terhadap waktu. Contoh sinyal analog adalah tekanan akustik saat kita berbicara, seperti pada saluran telepon konvensional. 
komunikasi telepon analog

Gambar 2 Contoh penggunaan sinyal analog pada komunikasi telepon konvensional

Sinyal digital terdapat data yang mengandung symbol symbol, contoh sinyal digital bias kita jumpai pada komunikasi data, dimana dalam system ini data yang dikirim dan diterima berupa binary signal dengan nilai nol dan satu

Gambar 2 Contoh penggunaan sinyal Digital pada komunikasi Modem


Rangkaian Komparator

Komparator merupakan salah rangkaian dari komponen Operational  Amplifier LM 741 atau LM 339 yang membentuk rangkaian ADC. Rangkiaan Komparator memiliki dua input analog, yaitu input positif dan input negatif. Sebuah komparator dapat membandingkan kedua sinyal input, satu kaki diberi tegangan referensi (V ref) dan yang lainnya diberi tegangan input (Vin). Perbandingan kedua sinyal input inilah yang akan menentukan status logika output, yaitu nol dan satu.

Tegangan referensi, Vref dibandingkan dengan tegangan input, Vin diterapkan pada input lainnya. Untuk komparator LM339, jika tegangan input kurang dari tegangan referensi, (Vin < Vref) outputnya adalah "OFF", dan jika lebih besar dari tegangan referensi, (Vin > Vref) output akan "ON". Dengan demikian komparator membandingkan dua tingkat tegangan dan menentukan mana salah satu dari keduanya yang lebih tinggi.
Gambar 3 Rangkaian Komparator dengan LM 741


Pada gambar di atas, v ref didapatkan dari pembagi tegangan R1 dan R2, sehingga bila kedua nilai R tersebut sama maka besarnya V ref adalah setengah dari Vcc atau Vcc/2. Bila Vin kurang dari Vref maka outputnya akan tinggi atau berlogika satu, dan bila Vin lebih dari V ref, maka outputnya akan rendah atau berlogika Nol

Penambahan resistor pada rangkiaan tersebut dapat secara efektif membagi tegangan sesuai dengan besar tahanan resistor, namun semakin banyaknya resistor maka diperlukan juga lebih banyak komparator. Jumlah komparator yang diperlukan untuk membuat n Bit ADC adalah 2n-1, sehingga bila kita akan membuat ADC dengan 2 bit maka diperlukan komparator sebanyak  (2 x 2) -1 = 3 komparator.

Rangkaian ADC 2-bit dengan LM 741

Rangkaian ADC 2 bit dapat dibangun dengan tiga buah komparator dengan penambahan 4 buah Resistor sebagai pembagi tegangan. masing masing Kaki komparator di hubungkan ke v input, sedangkan kaki yang lainnya dihubungkan ke resistor pembagi tegangan.


Gambar 4. Rangkaian ADC 2 bit dengan 3 Buah Komparator

Gambar 5. Tabel keadaan Input dan outpur dari Rangkaian ADC

Cara Kerja Analog to Digital Converter 2 bit dengan 3 komparator

Tanda "X" di atas adalah "don’t care", bisa berlogika "0" atau logika "1". Pada rangkaian ADC 2-bit sederhana tersebut bisa diasumsikan bahwa tegangan Vin adalah antara 0 sampai 4 volt, dan Vref ditetapkan 1 Volt di setiap Resistor.  Jadi, bagaimana cara kerja converter analog to digital ini agar  berfungsi menghasilkan representasi digital dari sebuah  sinyal input analog? berikut ulasannya:
  1. Pada saat Vin bernilai antara 0 dan 1 Volt, input pada ketiga komparator lebih kecil dari tegangan referensi (Vref), output akan bernilai rendah dan encoder akan menghasilkan kode biner 00 pada pin Q0 dan Q1.
  2. Pada Saat V in naik dan melebihi nilai 1 Volt, namun kurang dari 2 volt, maka nilai vin adalah antara 1 volt dan 2 volt (1 Volt < Vin < 2 Volt), komparator 1 yang memiliki input tegangan referensi 1 volt, akan mendeteksi perbedaan tegangan tersebut yang menyebabkan kondisi output Tinggi, Encoder akan mengkodekan perubahan input pada D1 dan menghasilkan keluaran 01 pada pin Q0 dan Q1
  3. Encoder mengalokasikan prioritas pada tiap inputnya, output encoder akan memprioritaskan input yang aktif, sehingga saat D1 lebih tinggi dibandingkan D0, semua input selain D1 dianggap rendah dan di abaikan.Bila ada dua atau lebih input yang bernilai 1 pada saat yang bersamaan, kode output D0 dan D1 hanya akan sesuai dengan input prioritas tertinggi yang ditunjuk.
  4. Pada saat Vin meningkat di atas 2 Volt, komparator 2 mendeteksi perubahan dan akan menghasilkan output tinggi. d2 memiliki prioritas dari pada D1 dan D0 sehingga encoder akan menghasilkan keluaran dengan kode biner 10,
  5. Pada saat Vin meningkat di atas 3 Volt, komparator 3 mendeteksi perubahan dan akan menghasilkan output tinggi. D3 memiliki prioritas dari pada D1 dan D0 sehingga encoder akan menghasilkan keluaran dengan kode biner 11, jelas karena Vin mengurangi atau mengubah antara setiap tingkat tegangan referensi, setiap komparator akan menghasilkan kondisitinggi atau rendah ke encoder yang inturn menghasilkan kode biner 2-bit antara 00 dan 11 relatif terhadap Vin,
Demikian artikel tentang Rangkaian ADC, Analog to Digital Converter, semoga bermanfaat, jika ada diskusi, silakan tuliskan di kolom komentar.