際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

Makalah adc

Download as DOCX, PDF
Albara I Arizona
Albara I Arizona

Makalah tentang apa itu ADC (Analog to Digital Converter), berisi pengertian, cara kerja adc. cocok untuk orang yang mempelajari mikrokontroler yang berbasis AVR.

1 of 9
Downloaded 60 times
P a g e | 1 MAKALAH ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC) Oleh : Albara Imamudin Arizona TT 2B - 05 TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI MALANG 2016
P a g e | 2 Contents 1. PENGERTIAN ADC.............................................................................................................................................................3 1.1 Kecepatan Sampling ADC....................................................................................................................................3 1.2 Resolusi ADC...............................................................................................................................................................3 2. CARA KERJA ADC...............................................................................................................................................................3 3. JENIS ADC................................................................................................................................................................................4 3.1 Flash ADC......................................................................................................................................................................4 3.2 Successive approximation ADC.......................................................................................................................7 3.3 Digital Ramp ADC.....................................................................................................................................................8
P a g e | 3 1. PENGERTIAN 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 sebagaiperantaraantarasensor 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. 1.1Kecepatan Sampling ADC 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). Ilustrasi Kecepatan Sampling ADC 1.2Resolusi ADC 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. 2. CARA KERJAADC Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai registerSAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru. IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin masukan yaitu Vin= Vin (+) Vin (-).
P a g e | 4 Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan (n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital converter) IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan : Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memilik 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif rendah) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika tinggi, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaranberada dalam keadaan impedansi tinggi. Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran (interrupt atauend of convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0. 3. JENIS ADC 3.1 Flash ADC Flash ADC juga dikenal sebagai parallel A/D Converter sebagai rangkaian ADC yang paling mudah dipelajari. Dibentuk dari sekumpulan komparator yang membandingkan sinyal input dengan tegangan referensi menggunakan op-amp. Resistor yang digunakan disini harus menggunakan resistor bertoleransi tinggi agar lebih akurat. Keluaran output dihubungkan ke input dari sebuah priority encoder, yang akan menghasilkan output biner. Gambar 7.2. adalah contoh rangkaian Flash ADC 3 bit.
P a g e | 5 Gambar 7.2 Rangkaian flash ADC 3 bit Prinsip kerja rangkaian flashADC 3bit,Vref adalah teganganstabil yangdisediakan oleh regulator tegangan presisi sebagai bagian dari rangkaian converter. Jika input analog melebihi tegangan referensi, output komparator akan menghasilkan kondisi tinggi secara beruntun. Sedangkan priority encoder akan menghasilkan kondisi tinggi secara beruntun. Priority encoder akan membangkitkan bilangan biner berdasarkan input yang diterima. Rangkaian ADCideal secara unik dapat mereprestasikan seluruh rentang masukan analog tertentu dengan sejumlah kode keluaran digital. Kenyataannya karena sinyal analog besifat kontinu sedangkan sinyal digital bersifat diskrit, maka ada proses kuantisasi yang menimbulkan kekeliruan. Apabila jumlah sinyal diskritnya (yang mewakili rentang masukan analog) ditambah, maka lebar undak (step width) akan semakin kecil dan fungsi transfer akan mendekati garis lurus ideal. Lebar satu undak (step) didefinisikan sebagai satu LSB (Least Significant Bit) dan unit ini digunakan sebagaiunit rujukan konversi. Satu unit LSB itu juga digunakan untuk mengukur resolusi konverter karena dapat menggambarkan jumlah bagian atau unit dalam rentang analog penuh. Gambar 7.3. menunjuk proses konversi rangkaian flash ADC.
P a g e | 6 Gambar 7.3. Proses konversi rangkaianflash ADC. Resolusi ADC selalu dinyatakan sebagai jumlah bit dalam sinyal keluaran digitalnya. Misalnya, ADC dengan resolusi n-bit memiliki 2n tingkat undak (step level). Meskipun demikian, karena undak pertama dan undak terakhir hanya setengah dari lebar penuh, maka rentang skala penuh (FSR, Full Scale Range) dibagi dalam (2n-1) lebar undak.
P a g e | 7 3.2 Successive approximation ADC Rangkaian menggunakan successive approximation ADC proses konversinya menggunakan rangkaian counter yang dikenal sebagai successive-approximation register, yaitu melalui pendekatan berturut-turut untuk mencari nilai yang paling tepat. Disamping menghitung naik deretandata biner, register ini menghitung seluruhnilai bit dimulai dariMSB dan diakhiri LSB.Gambar 7.4. menunjuk contoh rangkaian successive approximation ADC. Gambar 7.4. Contoh rangkaian successive approximation ADC. Selama prosesperhitungan,registerakan memonitor output komparator untuk melihat jika hitungan biner kurang atau lebih besar dari input sinyal analog. Perlu diingat bahwa SAR dapat mengeluarkan bilangan biner dalam format serial, sehingga dapat meniadakan penggunaan shift register. Jika diplot, cara kerja SAR dapat digambarkan seperti Gambar 7.5.
P a g e | 8 Gambar 7.5 Proses konversi rangkaian SAR ADC. 3.3Digital Ramp ADC Digital Ramp ADC merupakan jenis ADC [Analog to Digital Converter] yang bekerja berdasarkan prinsip kerja counter. input signal analog dibandingkan dengan input lain pada komparator digital. output dari komparator digital diumpankan ke LOAD counter dan ke EDGE TRIGGER NEGATIVE latches. output dari counter diumpankan ke input DAC [DAC yang digunakan adalah jenis Binary Weight Resistor] juga diumpankan ke input Latches. Output dari DAC diumpankan ke input negative komparator. penjelasan mengenai komparator digital, counter, latches, dan DAC akan dijelaskan dengan penggunaan ADC pada aplikasi high temperature thermometer.
P a g e | 9 Komparator Digital [digital comparator] adalah komparator khusus yang hanya memiliki 2 kondisi output. dua kondisi yang dimaksud adalah logik 1 atau nol. Logik 1 berarti tegangan keluaran komparator berkisar 5 volt. Logik 0 berarti tegangan keluaran komparator berkisar 0 volt. output komparatorakanberlogik 1jika hanyateganganpadainput positive komparator lebih besar dari tegangan input negative komparator. output komparator akan berlogik 0 jika tegangan pada input positive = tegangan pada input negative, atau tegangan input negative lebih besar dari tegangan input positive. input output +V > -V logik 1 [5 volt] +V = -V logik 0 [0 volt] +V < -V logik 0 [0 volt] counter adalah komponen yang melakukan pencacahan / penghitungan. counter yang digunakan yaitu counter dengan LOAD. input dari counter di groundkan [diberi tegangan 0 volt], clock diberi pulsa [pulsa maksimum yang diperbolehkan adalah 50MHz]. LOAD dihubungkan ke output komparator. ketika LOAD logik 1, maka counter melakukan penghitungan dari mulai 0. ketika LOAD berlogik 0, maka counter menghentikan penghitungan. DAC [jenis binary weight resistor] adalah pengkonversi signal digital menjadi analog dengan menggunakan beberapa resistor [tergantung jumlah bit yang akan dikonversi]. misalkan input DAC 0010, tegangan referensi DAC = 5 V, maka tegangan output [signal analognya] adalah NILAI DESIMAL DARI BINER dibagi DUA PANGKAT n-1 dikali TEGANGAN REFERENSI. jadi Vout = [2/2^3] x 5 = 2.5 volt. tegangan maksimum dari DAC ini adalah 9.375 volt. Latches adalah bagian yang menahan sementara data dari counter untuk selanjutnya diproses untuk dimunculkan pada display [7 segment atau LCD]. latches bekerja berdasarkan prinsip bistable multivibrator, yaitu multivibrator yang memiliki kondisi 2 kondisi output yaitu 0 dan 1. data dari counter akan ditahan oleh latches, ketika EDGE TRIGGER NEGATIVE dari latches mendapat transisi turun [perubahan dari logik 1 ke logik 0], maka latches akan melanjutkan data dari counter ke display.

More Related Content

Makalah adc

  • 1. P a g e | 1 MAKALAH ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC) Oleh : Albara Imamudin Arizona TT 2B - 05 TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI MALANG 2016
  • 2. P a g e | 2 Contents 1. PENGERTIAN ADC.............................................................................................................................................................3 1.1 Kecepatan Sampling ADC....................................................................................................................................3 1.2 Resolusi ADC...............................................................................................................................................................3 2. CARA KERJA ADC...............................................................................................................................................................3 3. JENIS ADC................................................................................................................................................................................4 3.1 Flash ADC......................................................................................................................................................................4 3.2 Successive approximation ADC.......................................................................................................................7 3.3 Digital Ramp ADC.....................................................................................................................................................8
  • 3. P a g e | 3 1. PENGERTIAN 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 sebagaiperantaraantarasensor 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. 1.1Kecepatan Sampling ADC 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). Ilustrasi Kecepatan Sampling ADC 1.2Resolusi ADC 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. 2. CARA KERJAADC Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai registerSAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru. IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin masukan yaitu Vin= Vin (+) Vin (-).
  • 4. P a g e | 4 Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan (n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital converter) IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan : Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memilik 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif rendah) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika tinggi, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaranberada dalam keadaan impedansi tinggi. Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran (interrupt atauend of convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0. 3. JENIS ADC 3.1 Flash ADC Flash ADC juga dikenal sebagai parallel A/D Converter sebagai rangkaian ADC yang paling mudah dipelajari. Dibentuk dari sekumpulan komparator yang membandingkan sinyal input dengan tegangan referensi menggunakan op-amp. Resistor yang digunakan disini harus menggunakan resistor bertoleransi tinggi agar lebih akurat. Keluaran output dihubungkan ke input dari sebuah priority encoder, yang akan menghasilkan output biner. Gambar 7.2. adalah contoh rangkaian Flash ADC 3 bit.
  • 5. P a g e | 5 Gambar 7.2 Rangkaian flash ADC 3 bit Prinsip kerja rangkaian flashADC 3bit,Vref adalah teganganstabil yangdisediakan oleh regulator tegangan presisi sebagai bagian dari rangkaian converter. Jika input analog melebihi tegangan referensi, output komparator akan menghasilkan kondisi tinggi secara beruntun. Sedangkan priority encoder akan menghasilkan kondisi tinggi secara beruntun. Priority encoder akan membangkitkan bilangan biner berdasarkan input yang diterima. Rangkaian ADCideal secara unik dapat mereprestasikan seluruh rentang masukan analog tertentu dengan sejumlah kode keluaran digital. Kenyataannya karena sinyal analog besifat kontinu sedangkan sinyal digital bersifat diskrit, maka ada proses kuantisasi yang menimbulkan kekeliruan. Apabila jumlah sinyal diskritnya (yang mewakili rentang masukan analog) ditambah, maka lebar undak (step width) akan semakin kecil dan fungsi transfer akan mendekati garis lurus ideal. Lebar satu undak (step) didefinisikan sebagai satu LSB (Least Significant Bit) dan unit ini digunakan sebagaiunit rujukan konversi. Satu unit LSB itu juga digunakan untuk mengukur resolusi konverter karena dapat menggambarkan jumlah bagian atau unit dalam rentang analog penuh. Gambar 7.3. menunjuk proses konversi rangkaian flash ADC.
  • 6. P a g e | 6 Gambar 7.3. Proses konversi rangkaianflash ADC. Resolusi ADC selalu dinyatakan sebagai jumlah bit dalam sinyal keluaran digitalnya. Misalnya, ADC dengan resolusi n-bit memiliki 2n tingkat undak (step level). Meskipun demikian, karena undak pertama dan undak terakhir hanya setengah dari lebar penuh, maka rentang skala penuh (FSR, Full Scale Range) dibagi dalam (2n-1) lebar undak.
  • 7. P a g e | 7 3.2 Successive approximation ADC Rangkaian menggunakan successive approximation ADC proses konversinya menggunakan rangkaian counter yang dikenal sebagai successive-approximation register, yaitu melalui pendekatan berturut-turut untuk mencari nilai yang paling tepat. Disamping menghitung naik deretandata biner, register ini menghitung seluruhnilai bit dimulai dariMSB dan diakhiri LSB.Gambar 7.4. menunjuk contoh rangkaian successive approximation ADC. Gambar 7.4. Contoh rangkaian successive approximation ADC. Selama prosesperhitungan,registerakan memonitor output komparator untuk melihat jika hitungan biner kurang atau lebih besar dari input sinyal analog. Perlu diingat bahwa SAR dapat mengeluarkan bilangan biner dalam format serial, sehingga dapat meniadakan penggunaan shift register. Jika diplot, cara kerja SAR dapat digambarkan seperti Gambar 7.5.
  • 8. P a g e | 8 Gambar 7.5 Proses konversi rangkaian SAR ADC. 3.3Digital Ramp ADC Digital Ramp ADC merupakan jenis ADC [Analog to Digital Converter] yang bekerja berdasarkan prinsip kerja counter. input signal analog dibandingkan dengan input lain pada komparator digital. output dari komparator digital diumpankan ke LOAD counter dan ke EDGE TRIGGER NEGATIVE latches. output dari counter diumpankan ke input DAC [DAC yang digunakan adalah jenis Binary Weight Resistor] juga diumpankan ke input Latches. Output dari DAC diumpankan ke input negative komparator. penjelasan mengenai komparator digital, counter, latches, dan DAC akan dijelaskan dengan penggunaan ADC pada aplikasi high temperature thermometer.
  • 9. P a g e | 9 Komparator Digital [digital comparator] adalah komparator khusus yang hanya memiliki 2 kondisi output. dua kondisi yang dimaksud adalah logik 1 atau nol. Logik 1 berarti tegangan keluaran komparator berkisar 5 volt. Logik 0 berarti tegangan keluaran komparator berkisar 0 volt. output komparatorakanberlogik 1jika hanyateganganpadainput positive komparator lebih besar dari tegangan input negative komparator. output komparator akan berlogik 0 jika tegangan pada input positive = tegangan pada input negative, atau tegangan input negative lebih besar dari tegangan input positive. input output +V > -V logik 1 [5 volt] +V = -V logik 0 [0 volt] +V < -V logik 0 [0 volt] counter adalah komponen yang melakukan pencacahan / penghitungan. counter yang digunakan yaitu counter dengan LOAD. input dari counter di groundkan [diberi tegangan 0 volt], clock diberi pulsa [pulsa maksimum yang diperbolehkan adalah 50MHz]. LOAD dihubungkan ke output komparator. ketika LOAD logik 1, maka counter melakukan penghitungan dari mulai 0. ketika LOAD berlogik 0, maka counter menghentikan penghitungan. DAC [jenis binary weight resistor] adalah pengkonversi signal digital menjadi analog dengan menggunakan beberapa resistor [tergantung jumlah bit yang akan dikonversi]. misalkan input DAC 0010, tegangan referensi DAC = 5 V, maka tegangan output [signal analognya] adalah NILAI DESIMAL DARI BINER dibagi DUA PANGKAT n-1 dikali TEGANGAN REFERENSI. jadi Vout = [2/2^3] x 5 = 2.5 volt. tegangan maksimum dari DAC ini adalah 9.375 volt. Latches adalah bagian yang menahan sementara data dari counter untuk selanjutnya diproses untuk dimunculkan pada display [7 segment atau LCD]. latches bekerja berdasarkan prinsip bistable multivibrator, yaitu multivibrator yang memiliki kondisi 2 kondisi output yaitu 0 dan 1. data dari counter akan ditahan oleh latches, ketika EDGE TRIGGER NEGATIVE dari latches mendapat transisi turun [perubahan dari logik 1 ke logik 0], maka latches akan melanjutkan data dari counter ke display.