�ݺ�ߣ

PENUKAR E2002/5/
Objektif am:
Pelajar dapat mempelajari konsep-konsep asas, jenis-jenis penukar analog ke digital
dan penukar digital ke analog dan kegunaan.
Objektif khusus:
Selepas mempelajari unit ini, pelajar dapat:-
2
UNIT 5
Rajah 4.2.2(a) :
Litar skematik
DAC asas 4-bit
PENUKAR
Contoh: Injap
OBJEKTIF
 Menerang kegunaan penukar digital ke analog dan penukar analog ke digital
sebagai antaramuka diantara sistem analog dan sistem digital.
 Melakar rajah blok dan litar penukar digital ke analog dan penukar analog ke
digital.
 Menulis ungkapan am keluaran bagi penukar digital ke analog dan penukar
analog ke digital.
 Menerangkan dan membandingkan kebaikan litar penukar digital ke analog
R/2R dengan litar penukar digital ke analog beberat binari.
 Mengetahui dan membezakan spesifikasi yang ditetapkan oleh pengeluar
bagi penukar digital ke analog dan penukar analog ke digital.
 Mentakrifkan resolusi, ketepatan, ralat offset, masa penetapan dan
monotonik bagi penukar digital ke analog.
 Mentakrifkan resolusi, ketepatan dan masa penukaran bagi penukar analog
ke digital.
 Melukis litar penukar penghampiran berturutan dan penukar tanjakan digital.
 Menerangkan perbezaan antara penukar analog ke digital jenis tanjakan
digital dan penghampiran berturutan.

PENUKAR E2002/5/
5.1 PENGENALAN
Pernahkah anda mengguna meter pelbagai analog dan digital? Sebagai
seorang pelajar yang mengambil kursus elektrik tentunya anda pernah
menggunakan kedua-dua meter pelbagai ini. Dari penglihatan anda apa yang
boleh anda bezakan diantara kedua-dua jenis paparan ini. Sudah tentu anda
akan menjawab bahawa paparan pada meter digital lebih tepat dari bacaan
penunjuk meter pelbagai analog anda. Perbezaan lain diantara isyarat analog
dan digital ialah isyarat analog mempunyai hingar yang lebih. Isyarat analog
adalah boleh diukur pada suatu masa yang dikehendaki yakni ianya selanjar,
jika ianya dibandingkan dengan isyarat digital yang bertukar selangkah demi
selangkah (diskrit). Isyarat digital juga mempunyai kaitan rapat dengan
nombor binari. Anda boleh melihat contoh kedua-dua bentuk isyarat ini pada
rajah 5.1.
Di dalam perkembangan sains dan teknologi, semua maklumat yang hendak
diproses mesti tepat dan cepat. Oleh kerana semua maklumat disekeliling
3
Rajah 5.1 : Perbezaan isyarat digital dan analog
Isyarat digital Isyarat analog
INPUTINPUT

PENGERAK
(e.g. Injap)
kuantiti fizikal
Keluaran analogKeluaran digital
TRANSDUSER
SISTEM
DIGITAL
(eg. komputer) DAC.
.
.
.
.
.
masukan analog
Rajah 5.2 : Penggunaan ADC Dan DAC Sebagai Antaramuka Diantara Komputer Dengan Dunia Analog
Pengawalan
kuantiti
fizikal
ADC
masukan digital
PENUKAR E2002/5/
kita adalah selanjar maka suatu litar yang berupaya menukarkan isyarat
analog kebentuk digital diperlukan.
Litar yang berupaya menukarkan isyarat analog ke isyarat digital ialah
Penukar analog ke digital (ADC - Analog-to-Digital Converter). Penukar digital
ke analog (DAC - Digital-to-Analog Converter) pula digunakan bagi menukar
isyarat digital ke analog.
Kebanyakan angkubah-angkubah fizikal di alam ini adalah dalam bentuk
isyarat analog iaitu isyarat yang boleh diukur pada sesuatu had yang selanjar
bagi nilai-nilai isyarat tersebut. Contoh-contoh isyarat ini ialah suhu, tekanan,
kadar aliran dan lain-lain.
Jika sesuatu isyarat analog dijadikan masukan kepada sesuatu sistem digital
atau sebaliknya, suatu peranti antaramuka seperti penukar analog kedigital
(ADC) dan penukar digital ke analog adalah perlu digunakan.
Rajah 5.2 adalah suatu contoh yang anda dapat lihat dimana penukar analog
ke digital (ADC) dan penukar digital ke analog (DAC) berfungsi sebagai
antaramuka diantara sistem digital dan sistem analog. Rajah ini juga
menunjukkan lima elemen yang terlibat secara langsung apabila komputer
digunakan untuk mengawal sesuatu pembolehubah fizikal. Sekarang kita
akan melihat fungsi ke lima-lima elemen ini.
a) Transduser
Satu alat yang menukar satu bentuk tenaga kebentuk tenaga yang lain.
Transduser elektrik menukar suatu isyarat fizikal ke isyarat elektrik.
Contohnya termistor ( suhu ke elektrik (mV)), tolok terikan (tekanan ke
4

PENUKAR E2002/5/
rintangan) dan lain-lain. Keluaran dari transducer adalah arus atau voltan
analog yang berkadar terus dengan pembolehubah fizikal.
b)ADC (Analog to Digital Converter)
Isyarat keluaran transducer (analog) adalah masukan bagi ADC. ADC
menukar isyarat analog ke isyarat digital. Keluaran digital ini mengandungi
bit-bit nombor yang mewakili nilai bagi masukan analog. Contoh:
ADC menukar nilai 800 - 1500 mV dari transducer ke nilai binari yang
nilainya berjulat dari 010100002 (8010) ke 100101102 (15010).
c) Komputer
Isyarat keluaran dari ADC dihantarkan ke komputer, dimana ia
memproses nilai masukan digital merujuk kepada arahan aturcara yang
sedang dilaksanakannya. Aturcara tersebut melakukan operasi pengiraan
atau operasi-operasi lain.
d)DAC (Digital to Analog Converter)
Isyarat keluaran dari komputer disambungkan ke DAC, dimana DAC
menukarkan isyarat ini kebentuk arus atau voltan analog. Contoh :
Komputer mengeluar isyarat keluaran digital berjulat 00000000 ke
11111111, di mana DAC menukarkannya ke voltan berjulat 0 ke 10V.
e) Pengerak (Actuator)
Isyarat analog dari penukar digital ke analog (DAC) disambungkan ke
peranti atau litar yang bertindak sebagai pengerak yang mengawal
pembolehubah fizikal. Kalau pembolehubah ini ialah suhu air, pengerak ini
mungkin terdiri dari sebuah injap (kawalan elektrik) yang mengatur aliran
air panas ke tangki berdasarkan voltan analog dari penukar digital ke
analog (DAC). Kadar aliran ini berkadar terus dengan isyarat analog,
dengan 0 volt sebagai tiada aliran dan 10 volt adalah kadar aliran
maksima.
Penukar analog ke digital (ADC) dan penukar digital ke analog (DAC)
bertindak sebagai antaramuka (interface) diantara sistem digital dan
analog. Fungsi ini menjadi semakin penting dengan adanya
mikrokomputer yang murah dalam bidang kawalan proses.
5

PENUKAR E2002/5/
5.2 PENUKAR DIGITAL KE ANALOG (DAC)
Sekarang kita akan membincang dengan lebih terperinci tentang litar penukar
digital ke analog atau untuk menyenangkan perbincangan kita untuk penukar
digital ke analog kita akan menggunakan singkatan DAC dan untuk penukar
analog ke digital pula kita akan menggunakan singkatan ADC.
Fungsi DAC ialah menukar sesuatu masukan digital ke keluaran analog, anda
boleh melihat rajah blok DAC seperti yang ditunjukkan pada rajah 5.3.
5.2.1Rajah Blok Penukar Digital Ke Analog
Rajah 5.4 menunjukkan rajah blok DAC yang mengandungi litar
rangkaian perintang dan penguat penjumlah. Anda akan mempelajari
6
Keluaran analogMasukan digital
A
B
C
D
DAC 4-bit V
1s
2s
4s
8s
Rajah 5.3: Rajah Blok Bagi DAC
DAC
A
B
C
D
Rangkaian
perintang
1s
2s
4s
8s
Rajah 5.4: Rajah Blok Bagi DAC, Menunjukkan Rangkaian Perintang Dan Penguat Penjumlah
Penguat
Penjumlah
Vout
V0ut

PENUKAR E2002/5/
dua jenis litar DAC, dimana ianya mempunyai perbezaan pada litar
rangkaian perintang.
a) Rangkaian perintang (Resistor network)
Litar ini terdiri dari suis-suis dan perintang-perintang. Masukan binari
atau digital adalah suis yang dilabelkan dengan 20
, 21
dan
seterusnya. Dua jenis litar rangkaian perintang yang akan anda
pelajari, yang pertama ialah rangkaian perintang pemberat binari
dimana nilai perintang mengikut pemberatan nombor binari.
Rangkaian perintang yang kedua ialah R/2R, dimana nilai perintang-
perintang yang digunakan ialah R dan 2R sahaja.
b) Penguat penjumlah (Summing Amplier)
Terdiri dari penguat kendalian (op-amp) yang direka supaya litarnya
beroperasi sebagai penguat penjumlah. Menghasilkan jumlah
pemberatan bagi voltan-voltan masukan dimana keluarannya adalah
voltan atau arus analog yang dapat diukur oleh meter.
5.2.2Litar Skematik Penukar Digital Ke Analog
a) Perintang Pemberat Binari
Litar pada rajah 5.5 adalah litar penukar digital ke analog jenis
perintang pemberat binari 4-bit. Kita boleh mengira nilai-nilai
perintang tersebut dengan menggunakan pemberatan nombor
binari. Contohnya;
Merujuk pada rajah 5.5, nilai perintang yang paling tinggi
nilainya (150K = R 1) ialah merupakan perintang masukan
digital, bit yang paling kecil (least significant bit), dan nilai-nilai
perintang yang lain ialah;
R2 = 11
1
2
150K
2
R
= = 75kΩ,⇒ Bit ke 21
7

PENUKAR E2002/5/
3
3
1
4
2
22
1
3
2keBit18.75k
8
150K
2
R
R
2keBit,37.5k
4
150K
2
150K
2
R
R
⇒Ω===
⇒Ω====
Sekarang kita akan analisa litar untuk dapatkan keluaran, Vout
bagi beberapa masukan digital.
i. Masukan binari = 0001.
R1 = 150K, RF = 20K, ∴Gandaan voltan (AV) =
0.133
150K
20K
R
R
1
F
==
Vout = Vref X AV = 3 X 0.133 = 0.4V
ii. Masukan binari = 0110
R2 = 75K, R3 = 37.5K, ∴RT = (R2 selari degan R3) = 25K
∴ AV = 20K/25K = 0.8, Vout = Vref X AV = 3 X 0.8 = 2.4V
ATAU
8
20K
RF
18.7K 150K37.5K 75K
R4
R3
R2
R1
3V
ABCD
VV
VOU
T
-
+
Vou
t
Rajah 5.5: Litar Penukar Digital Ke Analog Jenis Beberat Binari
-
+
Vout

PENUKAR E2002/5/
RIN =
1234 R
1
R
1
R
1
R
1
1
+++ dan Vout = Vref RF RIN, Vout dapat
dicari dengan menggantikan dengan nilai RIN iaitu jumlah jumlah
rintangan ketika masukan binari tertentu.
Secara ringkasnya kita dapat melihat keluaran yang terhasil
adalah seperti ditunjukkan pada jadual 5.1.
Jadual 5.1
Bil.
Desimal
Masukan binari
Vout (V)
D C B A
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0.4
2 0 0 1 0 0.8
3 0 0 1 1 1.2
4 0 1 0 0 1.6
5 0 1 0 1 2.0
6 0 1 1 0 2.4
7 0 1 1 1 2.8
8 1 0 0 0 3.2
9 1 0 0 1 3.6
10 1 0 1 0 4.0
11 1 0 1 1 4.4
12 1 1 0 0 4.8
13 1 1 0 1 5.2
14 1 1 1 0 5.6
15 1 1 1 1 6.0
b) R-2R
Litar ini berbeza dengan litar DAC perintang beberat binari
(rajah 5.5) kerana ianya hanya menggunakan dua nilai
perintang, iaitu R dan 2R. Keburukan yang dapat kita lihat pada
litar rajah 5.3.2(a) ialah terlalu banyak perintang yang perlu
disediakan. Contohnya, jika DAC 12 bit dengan nilai perintang
MSB (bit yang paling besar)nya ialah 1KΩ maka perintang
LSBnya akan melebihi 2MΩ. Dengan teknologi fabrikasi litar
terkamil, adalah rumit untuk menghasilkan rintangan yang
mempunyai nilai-nilai julat terlalu besar dengan nilai arus yang
kecil dan boleh tetapkan nisbah yang tepat dalam suhu yang
9

PENUKAR E2002/5/
pelbagai. Oleh sebab itulah litar DAC R/2R kerap digunakan
bagi mendapatkan ketepatan dan kejituan yang tinggi.
Litar rajah 5.6 adalah contoh litar DAC 2-bit R/2R. Sekarang
mari kita analisa litar dan dapatkan persamaan am bagi
keluaran, Vout.
Suis A adalah suis masukan LSB dan suis B adalah suis
masukan MSB.
Kitakan akan mencari persamaan keluaran bagi kesemua
keadaan masukan.
Salah satu kaedah menganalisa litar ini ialah dengan mencari
resolusi bagi litar ini. Resolusi [resolusi dan skil-penuh anda
akan pelajari pada topik spesifikasi DAC] bagi litar ini ialah ialah
Vref/3 iaitu dengan mensetkan masukan 012 =110. Keluaran skil
penuh bagi litar ialah dengan mensetkan masukan 112 = 310
akan menghasilkan Vout = ref
ref
V3
3
V
=× . Maka ungkapan am
bagi bagi litar ini ialah Vout =
R
R
B
12
V f
inn
ref
××
−
, dimana n =
bilangan bit dan Bin = masukan digital yang ditukarkan ke
nombor desimal.
10
V
out
+
-
2R
2R
Rf
Rajah 5.6: Litar DAC R/2R 2-bit
Vref
2R
R
A B
Kaedah lain ialah menggunakan Hukum Thevenin.
Adakah anda masih lagi ingat bagaimana Hukum Thevenin
digunakan untuk menyelesaikan teori litar! Sekarang kita akan cari
ungkapan bagi Vout
menggunakan kaedah Hukum Thevenin…… Kita
mulakan dengan masukan digital 01dengan merujuk pada rajah 5.7.
Raja 5.7: Litar DAC R-2R 2 Bit Ketika Masukan 012
I6
= Vref
/4R = -Io
VOUT (01)
= Io
X Rf
= Vref
/(4R) x Rf
= (Vref
/4)
Vth1
VOUT
+
-
2
R
2
R
Rf
Vref
2R
R
A B
I1
I(1+
2)
I3
A
I1
= Vref
/2R, I2
= 0/2R = 0.
I3
= I1
+ I2
= Vref
/2R
Rth
= 2R 2R = R, Vth1
= Vref
/2
2R
2R
2R
B
-
I2
I
2
VOUT
+
-
2
R
Rf
I(1+
2)
R
-
VREF
/4
I6
IO
VREF
/2
I4
= Vref
/2R = 0/2R = 0.
I5
= Vref
/(2 X 2R) = Vref
/(4R)
Rth
= 2R 2R = R, Vth2
= Vref
/4
I2
Vth
2 VOUT
+
-
2
R
Rf
I4
2R
R
B
R
2R
B
-
I5

PENUKAR E2002/5/
a) Dari rajah 5.7 , bila masukan 012 = 110, Vout =
R
R
4
V fref
b) Masukan 102, litar adalah seperti rajah 5.8.
Dari rajah 5.8, bila masukan 102 = 210, Vout =
R
R
2
V fref
c) Masukan 112, litar adalah seperti rajah 5.9.
Dari rajah 5.9 , bila masukan 112 = 310, Vout =
R
R
4
3V fref
Kita boleh mendapatkan persamaan am bagi keluaran sebagai;
V0ut = V00 + V01 + V10 + V11 = 0 +
R
R
4
V fref
+
R
R
2
V fref
+
R
R
4
3V fref
∴ V0ut = [ ]3210
R
R
4
V fref
+++
∴Kesimpulannya, dari apa yang telah kita buktikan dari
penganalisaan litar di atas, keluaran Vout = in
f
n
ref
B
R
R
2
V
, n =
bilangan bit dan Bin = masukan binari yang telah ditukarkan ke
desimal.
11
Rajah 5.8: Litar DAC R/2R 2 Bit Ketika Masukan 102
I6
= Vref
/2R = -Io
VOUT (10)
= Io
X Rf
= Vref
/(2R) x Rf
= (Vref
/2)
Vth1
VOUT
+
-
2
R
2
R
Rf
Vref
2R
R
A I1
I(1+
2)
I3
A
I1
= Vref
/2R= I2
= 0/2R = 0.
I3
= I1
+ I2
= Vref
/2R = 0
Rth
=2R 2R = R, Vth1
= 0
2R
2R
2R
-
I2
VOUT
+
-
2
R
Rf
I(1+
2)
R
-VREF
/2
I6 IO
0
I4
= Vref
/2R.
I5
= 0
Rth
= R, Vth2
= Vref
/2
I2
Vth
2 VOUT
+
-
2
R
Rf
I4
2R
R
B
I(1+
2)
R
2R
B
-
I5
I
2
B
Vref

PENUKAR E2002/5/
Sekarang mari kita lihat apakah ungkapan keluaran Vout untuk DAC
R/2R 4-bit seperti yang ditunjukkan pada rajah 5.10.
12
VOUT
+
-
Rf
Rajah 5.10: Litar DAC R/2R 4-bit
5V
2R
RR
2R
C D
2R
2R
A
R
2R
B
I7
= 3Vref
/4R = -Io
VOUT (11)
= Io
X Rf
= 3Vref
/(4R) x Rf
= (3Vref
/4)
Vth1
VOUT
+
-
2
R
2
R
Rf
Vref
2R
R
A I1
I(1+
2)
I3
A
I1
= Vref
/2R, I2
= 0
I3
= I1
+ I2
= Vref
/2R
Rth
= 2R//2R = R,
Vth1
= Vref
/2
2R
2R
2R
-
I2
VOUT
+
-
2
R
Rf
I(1+
2)
R
-3VREF
/4
I7
IO
Vref
/2
I4
= Vref
/2R.
I5
= Vref
/4R,
I6
= I4
+ I5
= 3Vref
/4R
Rth
= 2R//2R = R,
Vth2
= 3Vref
/4
I
2
Vth
2 VOUT
+
-
2
R
RfI4
2R
R
B
I(1+
2)
R
2R
B
-
I5
I
2
B
Vref
Rajah 5.9: Litar DAC R-2R 2 Bit Ketika Masukan 112

PENUKAR E2002/5/
Jadual 5.2
Masukan keluaran,VOUT
D C B A VOUT= in
f
n
ref
B
R
R
2
V
=
inin BB
R
R
16
5
2
5
4
=
0 0 0 0 0
0 0 0 1 0.3125
0 0 1 0 0.6250
0 0 1 1 0.9375
0 1 0 0 1.2500
0 1 0 1 1.5625
0 1 1 0 1.8750
0 1 1 1 2.1875
1 0 0 0 2.5000
1 0 0 1 2.8125
1 0 1 0 3.1250
1 0 1 1 3.4375
1 1 0 0 3.75
1 1 0 1 4.0625
1 1 1 0 4.375
1 1 1 1 4.6875
5.2.3 Spesifikasi Penukar Digital Ke Analog
Kebanyakan penukar digital ke analog boleh didapati dalam bentuk
litar terkamil (IC). Adalah penting bagi anda mengetahui beberapa
ciri atau spesifikasi dari pengeluar untuk diapplikasikan pada mana
-mana litar. Terdapat lima spesifikasi bagi DAC yang akan kita
bincangkan.
13
1001 ………..0000 …
Bin
1V
0V
Pembilang 4-bit
DAC
Resolusi
(1 V)
A
B
D
C
jam
o
VOUT
Skil-penuh=15V
Rajah 5.11: Gelombang Keluaran Bagi DAC 4-Bit

PENUKAR E2002/5/
Rajah 5.11 menunjukkan DAC menerima masukan digital dari
pembilang mod 16. DAC 4-bit ini mempunyai resolusi 1 V dan voltan
keluaran maksima atau voltan skil-penuh 15 V. Sekarang mari kita
pelajari spesifikasi bagi penukar digital ke analog.
i. Resolusi (Resolution).
Ditakrifkan sebagai perubahan terkecil yang dicapai dalam
keluaran analog sebagai keputusan perubahan dalam masukan
digital.
Pengeluar biasanya merujuk resolusi bagi DAC adalah dalam
nombor bit. Contohnya, DAC 10-bit mempunyai resolusi 10 bit.
DAC 10-bit mempunyai resolusi yang lebih kecil berbanding
DAC 8-bit.
Resolusi boleh di ungkapkan dalam dua keadaan, iaitu samada
dalam Voltan atau Ampere dan juga peratus. Resolusi dalam
voltan atau Ampere dikenali juga sebagai saiz langkah. Anda
boleh melihat pada rajah 5.11 di atas, bentuk gelombang
keluaran melawan masukan digital adalah berbentuk sebuah
tangga yang mempunyai sebanyak 15 anak tangga dan 16
tempat memijak. 15 anak tangga ini di kenali sebagai jumlah
langkah. Jadi saiz langkah atau resolusi untuk penukar digital
ke analog dalam rajah ini ialah 1 V. Untuk pengetahuan anda
juga selalunya resolusi ini adalah sama nilainya dengan nilai
keluaran ketika masukan digital yang terawal iaitu 00012.
14
Resolusi = saiz langkah = LSB bagi bit masukan
% Resolusi = 100
12
1
×
−n = 100
penuhskalatanvol
langkahsaiz
× , dimana;
n = bilangan bit masukan, (2n
– 1) = jumlah langkah

PENUKAR E2002/5/
Contoh 5.1
Penukar digital ke analog 10-bit mempunyai saiz langkah 10 mV. Cari voltan skil-
penuh dan peratus resolusi.
Penyelesaian
Bilangan bit = 10
Jumlah saiz langkah = 2
10
- 1 = 1023 langkah
Maka, voltan keluaran skil-penuh = 10mV x 1023 = 10.23 V.
% resolusi = 100
penuhskalatanvol
langkahsaiz
× = %1.0100
V23.10
mV10
=×
atau % resolusi = 100
langkahjumlah
1
× = %1.0100
1023
1
=×
ii.Ketepatan (Accuracy)
Pengeluar penukar digital ke analog mempunyai beberapa cara
untuk menakrifkan ketepatan. Dua daripadanya yang sering
dirujukkan ialah ralat linear (Linearity Error) dan ralat skil-penuh
(Full-scale Error).
a. Ralat Skil-penuh
Lencongan maksima keluaran DAC dari nilai idealnya.
Contoh 5.2
DAC 4-bit seperti pada rajah 5.12 mempunyai ketepatan ±0.01%FS dan skil-penuh
bagi DAC ini ialah 15V. Maka ±0.01% x 15 = ± 1.5mV.
15

PENUKAR E2002/5/
Ini bermakna keluaran DAC ini akan berbeza dari nilai ideal sebanyak 1.5mV.
b. Linearity Error (Ralat Linear)
Lencungan maksima saiz langkah dari saiz langkah ideal.
Contoh 5.3
i. DAC 4-bit dalam rajah 5.11 mempunyai saiz langkah 1V. Jika penukar ini
mempunyai ralat linear sebanyak ±0.01%FS. Ini bermakna nilai sebenar saiz
langkah akan berbeza dari nilai idealnya sebanyak 1.5mV.
ii. Sesuatu DAC 8-bit mempunyai skil-penuh 2mA dan ketepatan ± 0.5%FS .
Berapakah julat keluaran bagi masukan 10000000?
Penyelesaian ii.
Saiz langkah = A84.7
255
mA2
µ=
100000002 = 12810, keluaran ideal pada masukan 128 = 128 x 7.84µA = 1004 µA.
∴Ralat = ±0.5% X 2mA = 10µA.
Keluaran sebenar akan melencung sebanyak 1004 µA.
Maka julat keluaran sebenarnya ialah 994 µA hingga 1014 µA.
iii. Masa Penetapan @ pengenapan(‘Settling Tim’e)
Kelajuan bagi penukar digital ke analog selalunya dirujuk pada
masa penetapan, iaitu masa yang dikehendaki oleh keluaran
penukar digital ke analog untuk berubah dari sifar ke skil-penuh
semasa masukan binari berubah dari semua sifar hingga semua
satu. Sebenarnya masa penetapan ini diukur pada masa
keluaran penukar digital ke analog settle pada nilai lingkungan
16

PENUKAR E2002/5/
2
1
saiz langkah skil-penuhnya. Biasanya masa penetapan bagi
penukar digital ke analog arus lebih singkat dari masa
pengenapan penukar digital ke analog voltan. Ini adalah kerana
masa suapbalik penguat kendalian yang digunakan sebagai
penukar arus ke voltan.
Contohnya, jika penukar digital ke analog mempunyai resolusi
10mV. Masa penetapan diukur pada masa keluaran tetap pada
lingkungan 5mV skil-penuhnya.
iv. Voltan Offset (‘Offset Voltage’)
Keluaran penukar digital ke analog yang ideal adalah 0 volt bila
masukan binari adalah semua kosong. Dalam praktikal
selalunya ada nilai voltan yang kecil pada masa ini.
Contoh 5.4
Jadual 5.3
Masukan Keluaran Ideal (mV) Keluaran
sebenar(mV)
0000 0 2
0001 100 102
1000 800 802
1111 1500 1502
Penukar digital ke analog 4-bit mempunyai ralat offset +2mV dan saiz langkah
100mV. Jadual 5.3 menunjukkan perbezaan diantara nilai keluaran ideal dan
sebenar, iaitu nilai sebenar bertambah sebanyak 2mV dari nilai idealnya.
17

PENUKAR E2002/5/
Kebanyakan penukar digital ke analog mempunyai pelarasan offset
luaran yang akan melaraskan ke 0 V seperti yang dikehendaki.
v. Monotocinity
Penukar digital ke analog dikatakan monotonik jika keluarannya
samada bertambah atau sama jika masukan binari bertambah
dari satu nilai kenilai yang lain. Monotonik penting dalam sistem
gelung tertutup untuk menghindari penghayunan (oscillation).
Contoh 5.5
18
Untuk menguji kefahaman anda, sila buat aktiviti berikut. Jika anda tidak berpuas hati
dengan jawapan anda, sila membuat ulang kaji pada input yang anda rasa masih kabur!
Untuk menguji kefahaman anda, sila buat aktiviti berikut. Jika anda tidak berpuas hati
dengan jawapan anda, sila membuat ulang kaji pada input yang anda rasa masih kabur!
Bin
Bin
Vout
Rajah 5.12 : a Dan b Monotonik Tetapi c Tidak Monotonik
Bin
Vout
Vout
b ca
AKTIVITI 5A

PENUKAR E2002/5/
5.1 Takrifkan isyarat analog dan isyarat digital.
5.2 Takrifkan transduser.
5.3 Berpandukan rajah 5.2 , apakah transduser yang akan digunakan jika ianya
adalah sistem kawalan suhu.
5.4 Fungsi penukar analog ke digital ialah menukar isyarat __________ ke
isyarat __________.
5.5 Lakarkan rajah blok am bagi penukar digital ke analog.
5.6 Lakarkan litar penukar digital ke analog beberat binari 5-bit dengan nilai
perintang yang paling tinggi ialah 50 kΩ dan RF= 1kΩ.
5.7 Merujuk pada litar soalan 5.6 di atas, diberi Vref = 5V, Cari:-
aVout jika masukan ialah 00001.
bVout jika masukan ialah 11101.
cVout maksima.
5.8 Rajah A5.8 merupakan satu litar penukar digital kepada analog perintang
beberat binari 3-bit.
aJika diberi R1 = 100 KΩ dan Rf = 3R
2
1
, berapakah nilai-nilai perintang bagi
R2 dan R3.
bJika masukan ialah 101 dan 110, cari nilai-nilai keluaran.
cSatu penukar digital ke analog yang dapat mengatasi masalah di atas ialah
penukar _____. Lakarkan litar ini dan terangkan SATU kebaikannya.
5.9 Takrifkan resolusi, ketepatan dan monotociti bagi suatu penukar digital ke
analog.
19
VOUT
+10V
-10V
+
-
R1
100kΩ
R2
R3
Rf
AC B
Rajah A5.8
Vin = 3V

PENUKAR E2002/5/
5.10 Takrifkan voltan skil-penuh dan voltan ofset bagi suatu penukar digital ke
analog.
5.11 Sebuah voltmeter disambung pada keluaran, Vout seperti ditunjukkan pada
rajah A5.8. Kirakan;
aNilai resolusi meter dalam volt.
bNilai keluaran skil penuh.
cPeratus resolusi.
5.12 Merujuk pada litar soalan 5.8 c , jika diberi Vref = 5 V dan Rf =R. Kira:-
aJumlah langkah c Saiz langkah
bVout , jika masukan ialah 100 d Voltan skil-penuh.
5.13 Rajah A5.13 adalah graf Vout melawan Bin bagi suatu penukar digital ke
analog. Tandakan ♦ jika penukar digital ke analog adalah monotonik.
5.1 Isyarat analog adalah isyarat yang selanjar dengan masa.
Isyarat digital adalah isyarat yang bertukar selangkah demi langkah (diskrit).
20
SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS BERIKUT!
TETAPI………, JIKA ANDA GAGAL MENDAPAT JAWAPAN YANG BETUL SILA BUAT ULANG KAJI
ATAU MENDAPAT PENJELASAN DARI PENSYARAH ANDA!…………………
MAKLUMBALAS 5A
Bin
Rajah A5.13
Bin
Vout
B =
Vout
A =
Bin
Vout
C =
Vout
D = Bin

PENUKAR E2002/5/
5.2 Transduser ialah suatu alat yang menukar satu bentuk tenaga ke bentuk
tenaga yang lain.
5.3 Termistor, termokapel dan lain-lain.
5.4 Digital, analog
5.5 Rujuk pada mukasurat 6 (rajah 5.3).
5.6
5.7 a 0.1 V b 2.9 V c 3.1 V
5.8 a R2 = 50 k, R3 = 25 k b 0.15 V, 0.16 V
c R/2R, Kejituan yang lebih tinggi
21
3.125k
6.25k 12.5k 25K RF
= 1kΩ
50K
Vref
V
V
V
OU
T
-
+
out+
-
Vout
VOUT
+
-
Rf
Vref
2R
R
C
2R
2R
A
R
B
2R

PENUKAR E2002/5/
5.9 Rujuk pada mukasurat 16,17 dan 18.
5.10 Rujuk pada mukasurat 18. Voltan skil-penuh ialah voltan keluaran ketika
masukan binari semua 1.
5.11 a 0.375V b 7 c 2.625V d 14.29%
5.12 a 7 b 2.5V c 0.625V d 5V
5.13 A,B dan D.
22
SEKARANG MARI KITA KE
INPUT BERIKUTNYA!

PENUKAR E2002/5/
5.3 PENUKAR ANALOG KE DIGITAL
Fungsi penukar analog kedigital ialah suatu proses penukaran masukan
isyarat analog ke keluaran digital. Rajah 5.13 adalah merupakan rajah blok
am bagi penukar analog ke digital . Jadual 5.4 menunjukkan contoh penukar
analog ke digital yang mempunyai saiz langkah 0.2V dan voltan skil-penuh
3V.
Kita akan mempelajari dua jenis litar penukar analog ke digital iaitu litar
Tanjakan Digital (Digital Ramp Converter) dan Penghampiran Berturutan
(Successive Approximation Converter).
Jadual 5.4: Jadual bagi contoh suatu ADC yang mempunyai saiz langkah 0.2V dan
voltan skil-penuh, VFS = 3V
Masukan
Analog (Vin)
Keluaran Digital
Masukan
Analog (Vin)
Keluaran Digital
D C B A D C B A
0 0 0 0 0 1.6 1 0 0 0
0.2 0 0 0 1 1.8 1 0 0 1
0.4 0 0 1 0 2.0 1 0 1 0
0.6 0 0 1 1 2.2 1 0 1 1
0.8 0 1 0 0 2.4 1 1 0 0
1.0 0 1 0 1 2.6 1 1 0 1
1.2 0 1 1 0 2.8 1 1 1 0
1.4 0 1 1 1 3.0 1 1 1 1
23
MSB
LSB0 – 3V
Klok
C
ADC
D
B
A
Masukan
Voltan
analog
Rajah 5.13: Rajah Blok Bagi ADC
INPUTINPUT

PENUKAR E2002/5/
a) Penukar Tanjakan Digital (DRC)
Rajah 5.14 menunjukkan contoh litar penukar analog ke digital
tanjakan digital 4-bit. Ianya terdiri daripada pembanding voltan, logik
kawalan, pembilang 4-bit dan litar penukar digital ke analog (DAC).
Pembanding voltan digunakan untuk membandingkan voltan
masukan analog dan voltan keluaran dari DAC.
Litar logik kawalan digunakan untuk meresetkan pembilang, apabila
masukan ‘START’ diberikan logik tinggi. Litar pembilang digunakan
untuk membenarkan jam menambah satu langkah demi langkah
sehingga keluaran DAC (VA') lebih besar atau sama dengan
masukan analog (VA). Litar ini dipanggil ADC tanjakan digital kerana
isyarat VA ialah langkah-demi-langkah (step-by-step), iaitu seperti
sebuah tangga. Mari kita analisa litar rajah 5.15.
Jika VA adalah positif, operasi bagi litar 5.14 adalah seperti berikut;
I) Satu denyut positif ‘Start’ dibekalkan, pembilang diresetkan ke
sifar. Keluaran get DAN adalah rendah, jadi pembilang tiada
menerima sebarang picuan klok.
II) Bila pembilang pada sifar, VA’ = 0, jadi keluaran pada
pembanding voltan adalah tinggi. Bila denyut kembali rendah
dan picuan jam diberi keluaran get DAN akan tinggi (sebab
semua masukan adalah dalam keadaan logik tinggi) dan ini
membenarkan pembilang membilang.
III) Keluaran DAC, VA’ bertambah dalam bentuk voltan langkah
(step voltage) yang setara dengan saiz langkah atau resolusi.
24
VOUT
Pembanding
voltan
Rajah 5.14: Litar Logik Penukar Tanjakan Digital 4-Bit
DAC
START
CK
Pembilang
Mod 16
reset
Keluaran
digital
VA’
VA
Masukan
analog
+
-
Jam = A
VA
> VA’ = 1
VA
< VA’ = 0
Q0
Q3
Q1
Q2
B

PENUKAR E2002/5/
IV)Proses ini akan berterusan sehingga VA’ ≥ VA. Keluaran
pembanding akan menjadi rendah , pembilang akan terhenti
pada kiraan yang diwakili oleh VA. Proses penukaran adalah
lengkap, keadaan penukaran pada keluaran pembanding dari
tinggi ke rendah telah menandakan proses penukaran selesai
(EOC – End Of Conversion).
Contoh 5.6
Sekarang mari kita melihat contoh penukaran bagi masukan analog, VA = 0.75 V
menggunakan penukar tanjakan berdigit 4-bit yang mempunyai saiz langkah 0.2V.
Dari jadual 5.5, kita telah dapati bahawa penukar tanjakan digital ini memerlukan 4
langkah atau 4 denyut jam untuk menukar masukan analog 0.75 V ke keluaran
digital 0100 dan memerlukan 2 langkah atau dua denyut jam untuk menukar
masukan 0.33V ke keluaran digital 0010.
Kita boleh membuat kesimpulan bahawa jika lebih tinggi nilai masukan analog maka
lebih lama masa yang diperlukan untuk menukar ke keluaran digital.
25

PENUKAR E2002/5/
Jadual 5.5: Menunjukkan Satu Contoh Operasi Penukaran Bagi Masukan Analog 0.75V dan 0.33 Vmenggunakan penukar
tanjkan digital 4-bit
Kitar Row Peranti Keadaan Masukan Keluaran
1
1 Pembanding VA = 0.75V, VA’ = 0V, VA > VA’ ‘1’
2 Get DAN aktif A = denyut jam, B = ‘1’ Denyut pertama
3 Pembilang 1 denyut jam 0001
4 Paparan Q0=’1’, Q1= Q2= Q3=’0’ 0001
5 DAC 0001 VOUT = 0.2V
2
6 Pembanding VA = 0.75V, VA’ = 0.2V,VA > VA’ ‘1’
7 Get DAN aktif A = denyut jam, B = ‘1’ Denyut 2 ke pembilang
9 Paparan Q1 = ’1’, Q0= Q2= Q3=’0’ 0010
10 DAC 0010 VOUT = 0.4V
3
14 Paparan Q1= Q0 = ’1’, Q2= Q3=’0’ 0011
15 DAC 0011 VOUT = 0.6V
4
16 Pembanding VA = 0.75V, VA’ = 0.6V,VA > VA’ Tinggi
19 Paparan Q0= Q1= Q3=’0’ , Q2=’1’ 0100
20 DAC 0100 VOUT = 0.8V
5
21 Pembanding VA = 0.75V, VA’ = 0.8V,VA < VA’ ‘0’
22 Get DAN tak aktif A = denyut jam, B = ‘0’ Tiada Denyut
23 Pembilang Q0= Q1= Q3=’0’ , Q2=’1’ 0100
24 Paparan Keluaran pembilang 0100
Masukan analog VA = 0.33 V
1
1 Pembanding VA = 0.33V, VA’ = 0V, VA > VA’ ‘1’
4 Paparan Q0=’1’, Q1= Q2= Q3=’0’ 0001
5 DAC 0001 VOUT = 0.2V
2
8 Pembilang 1 denyut jam Membilang 0010
9 Paparan Q0=’0’, Q1=1’’ ,Q2= Q3 = ’0’ 0010
10 DAC 0010 VOUT = 0.4V
11 Pembanding VA = 0.33V, VA’ = 0.4V,VA < VA’ ‘0’
26

PENUKAR E2002/5/
12 DAN = ‘’0 A = denyut jam, B = ‘0’ Tiada denyut
13 Pembilang Membilang 0010
14 Paparan Q0=’0’, Q1=1’’ ,Q2= Q3 = ’0’ 0010
5.3.1 Spesifikasi Penukar Tanjakan Digital
i. Resolusi dan ketepatan
Resolusi dan ketepatan bagi penukar analog ke digital adalah
sama seperti resolusi dan ketepatan bagi penukar digital ke
analog.
ii. Masa penukaran , TC (Conversion Time)
Masa penukaran adalah masa yang diambil untuk menukar
masukan analog kekeluaran digital. Bagi penukar tanjakan
digital, pembilang membilang dari 0 hingga VA’ ≥ VA. Masa
untuk proses penukaran selesai, bergantung kepada nilai
masukan analog, VA. Lebih besar nilai VA maka lebih banyak
langkah dan lebih lama masa penukarannya. Sekarang kita
akan lihat ungkapan bagi masa pertukaran bagi penukar
tanjakan digital.
Contoh 5.7
ADC tanjakan digital mempunyai nilai-nilai berikut:
Frekuensi klok = 1 MHz, VT (Voltan ‘threshold sensitivity’ = ( VA’ - VA) = 0.1 mV,
Voltan Skil-penuh DAC 10-bit = 10.23V. Cari nilai-nilai berikut;
a) Jika VA = 3.568 V, berapakah nilai keluaran setaranya.
b) Masa penukaran.
27
Tc(max) = (2
n
– 1) jam/kitaran = Jumlah langkah X Tmasukan
TC (max), iaitu masa penukaran maksima terjadi apabila VA ≥ VFS .
Tc(ave) = TC (max)/ 2 ≈ (2
n
– 1) jam/kitaran

PENUKAR E2002/5/
c) Resolusi bagi penukar dalam volt dan peratus.
Penyelesaian
a) Jumlah langkah = 2
10
– 1 = 1023 langkah
∴Saiz langkah = resolusi = mV10
1023
23.10
langkahjumlah
VFS
==
Ini bermakna VA’ bertambah sebanyak 10 mV / langkah bila kita
menggunakan pembilang menaik.
VA = 3.568 V, VT = 0.1mV; Maka VA’ mesti mencapai 3.5681 Vatau lebih
sebelum keluaran pembanding bertukar ke rendah.
Maka ini akan menghasilkan :-
langkah35781.356
mV10
5681.3
== ⇒ [Ingat! Rumus ini adalah sama dengan
keluaran DAC dibahagi dengan jumlah langkah, sebelum ini kita telah tahu
jumlah langkah = voltan skil-penuh /saiz langkah]
Semasa tamat proses penukaran, keluaran pembilang ialah 35710 =
01011001012, iaitu keluaran digital ketika VA = 3.568V.
b) Dari a) di atas kita telah ketahui bahawa 357 langkah diperlukan untuk
mendapat keluaran 01011001012. Maka 357 kitar jam terjadi pada kadar 1 µs.
Maka ini akan memberi masa penukaran sebanyak 357 µs.
c) Resolusi = saiz langkah DAC = 10 mv, %Resolusi = %1.0100x
1023
1
=
b) Penukar Penghampiran Berturutan (SAC)
ADC jenis ini digunakan secara meluas berbanding dengan penukar
tanjakan digital. Diantara perbezaan diantara penukar penghampiran
berturutan dan tanjakan digital ialah;
28

PENUKAR E2002/5/
1. SAC mempunyai masa penukaran yang lebih pendek dan tetap
(tidak bergantung kepada nilai masukan analog).
2. Litar SAC menggunakan litar pendaftar bagi menyediakan
masukan ke blok DAC dimana pengawal logik (‘control logic’)
mengubah kandungan pendaftar bit-ke-bit sehingga data-data pada
pendaftar sama dengan masukan analog, VA (dalam lingkungan
resolusi bagi penukar). Rajah 5.15 merupakan rajah blok bagi
penukar penghampiran berturutan.
Proses penukaran analog ke digital bagi SAC adalah seperti berikut:
1. Logik kawalan (berada dalam blok alat daftar SAC) mensetkan
MSB pendaftar ke logik tinggi dan bit-bit yang lain ke logik rendah.
Ini akan menghasilkan satu nilai VA’ pada keluaran DAC yang
pemberatan sama dengan MSB tadi. Jika VA’ > VA, keluaran
pembanding akan ‘low’ dan ini akan menyebabkan logik kawalan
meresetkan MSB ke’low’. Jika VA’ < VA MSB masih ‘high’.
2. Logik kawalan mensetkan bit yang berikutnya ke ‘1’. Ini
menghasilkan nilai VA’ yang baru. Jika nilai ini lebih besar dari VA ,
keluaran pembanding akan ‘low’ dan logik kawalan akan
29
VA’
VA
Successive-approximation
register (SAR)
MSB LSB
Cp
Output register
8-Bit D/A
Converter (DAC)
jam
Vref
= 10V
Masukan
analog
START
(Data ready end-of-
conversion)
DR
+
-
Q7
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
Q0
Keluaran
digital
Vout
Rajah 5.15 : Contoh Rajah Blok Penukar Penghampiran Berturutan 8-Bit

PENUKAR E2002/5/
meresetkan bit tersebut ke 0. Jika sebaliknya, bit tersebut
dibiarkan ‘1’.
3. Proses ini berterusan bagi setiap bit dalam pendaftar. Proses ini
memerlukan 1 klok per bit. Selepas semua bit telah diuji pendaftar
akan simpan nilai bersamaan digital bagi VA.
Contoh 5.8
Penukar SAC 4-bit dengan saiz langkah 1V telah digunakan bagi menukar nilai
masukan , VA = 9.9 V. Tunjukkan setiap langkah penukaran.
Penyelesaian
Jadual 5.6 : Contoh Proses Penukaran Bagi VA = 9.9 V Menggunakan SAC 4-Bit
Langkah Pendaftar VA’ (V) VA (V) Pembanding
Keadaan mula 0000 0 9.9 ‘1’
Setkan MSB kepada ‘1’, VA’ < VA 1000 8 9.9 ‘1’
Biarkan ‘1’ setkan bit berikutnya ke
‘1’, VA’ > VA
1100 12 9.9 ‘0’
Resetkan bit ke 2 dan setkan bit
berikutnya. ’,VA’ > VA
1010 10 9.9 ‘0’
Resetkan bit ke 3 dan setkan
LSB ,VA’ < VA
1001 9 9.9 ‘1’
Keluaran yang di papar 1001
Merujuk kepada Jadual 5.6, kita telah lihat bahawa setiap bit telah diuji sehingga
nilai VA’ > VA. Maka masa penukaran tidak bergantung kepada masukan, iaitu masa
penukaran bagi SAC adalah tetap.
30
SEKARANG MARI KITA MELIHAT CONTOH BAGAIMANA MASUKAN
ANALOG, VA = 9.9 V DITUKAR KEKELUARAN DIGITAL
MENGGUNAKAN SAC 4-BIT.

PENUKAR E2002/5/
5.3.2 Masa Penukaran Bagi Penukar Analog Ke
Digital
Untuk membuat penukaran, suatu SAC n-bit memerlukan n kitaran
klok, tanpa ditentukan oleh VA. Ini kerana litar kawalan akan
mencuba setiap bit.
Sekarang mari kita bandingkan masa penukaran maksima Tc(mak)
bagi DRC dan SAC 10-bit, diberi frekuensi jam ialah 500 kHz.
s2
k500
1
f
1
T
T
1
f
in
in
in
in µ===⇒=
Untuk DRC, Tc(mak) = (2n
– 1) X (1 kitar jam) = 1023 X 2 µs = 2046
µs.
Untuk SAC, Tc(mak) = n X (1 kitar jam) = 10 X 2 µs = 20 µs.
Dari perbandingan di atas kita telah dapati SAC adalah 100 kali
lebih cepat dari DRC.
31
UNTUK MEMANTAPKAN LAGI PELAJARAN ANDA, SILA
SELESAIKAN AKTIVITI BERIKUT……..
JIKA ANDA TIDAK BERPUAS HATI DENGAN
PENCAPAIAN ANDA, SILA BERJUMPA DENGAN
PENSYARAH SEGERA!

PENUKAR E2002/5/
5.14 Fungsi penukar analog ke digital ialah menukar isyarat _________ ke isyarat
___________.
5.15 Lakarkan rajah blok am bagi penukar analog ke digital.
5.16 Lakarkan litar penukar analog ke digital tanjakan digital 6-bit.
aTerangkan secara ringkas operasi litar.
bJika penukar ini mempunyai saiz langkah 0.4 V dan frekuensi masukan
jam ialah 1MHz. Cari:-
i) Keluaran jika voltan masukan ialah 1.1V.
ii) Masa penukaran yang diperlukan untuk pertukaran 1.1V
iii) Masa penukaran maksima.
5.17 Suatu penukar tanjakan digital 5-bit mempunyai skil-penuh 3.1 V. Berapakah;
aNilai voltan setara Va bagi digit 10000.
b % Resolusi
cFrekuensi klok jika masa penukaran maksima ialah 32µs.
5.18 Terangkan perbezaan diantara penukar penghampiran berturutan dan
penukar tanjakan digital.
5.19 Lakarkan litar penukar penghampiran berturutan 6-bit.
aTerangkan operasi litar.
32
AKTIVITI 5B

PENUKAR E2002/5/
bJika penukar ini mempunyai saiz langkah 0.1V dan frekuensi masukan
1MHz. Cari:-
i) Keluaran jika voltan masukan ialah 3.1V.
ii) Masa penukaran untuk voltan masukan 3.1V.
iii) Masa penukaran maksima.
5.20 Berapakah masa penukaran bagi ADC 15-bit jika frekuensi jam ialah 2.4
Mhz:-
aPenukar penghampiran berturutan.
bPenukar tanjakan digital.
33
SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS
BERIKUT!
TETAPI………, JIKA ANDA GAGAL MENDAPAT
JAWAPAN YANG BETUL SILA BUAT ULANG KAJI ATAU
MENDAPAT PENJELASAN DARI PENSYARAH ANDA
DENGAN SEGERA !!!!!…………………

PENUKAR E2002/5/
5.14 Analog, digital
5.15 Rajah 5.13
5.16 Rajah 5.14 kecuali pembilang 6-bit atau mod 64 dan DAC 6-bit.
a Rujuk pada mukasurat 21 - 22
b i 0000112 ii 3 µs iii 63 µs
5.17 a 1.6V b 3.22% c 9.7 MHz
5.18
SAC DRC
a) Masa penukaran tetap Masa penukaran mengikut Va
b) Tcmak = n bit X 1 kitaran
jam, lebih laju
Tcmak = jumlah langkah X 1
kitaran jam, lagi tinggi nilai Va
lebih lama masa penukaran
c) Litar menggunakan
pendaftar
Litar menggunakan
pembilang
5.19 Rujuk rajah 5.15, kecuali pendaftar 8-bit diganti dengan pendaftar 6-bit dan
DAC 8-bit digantikan dengan DAC 6-bit.
a Lihat muka surat 29 – 30.
b i Bout = 011111ii 6 µs iii 6µs
5.20 a 6.25 µs b 13.65 ms
34
MAKLUM BALAS 5B

PENUKAR E2002/5/
Soalan 1
Berpandukan rajah S5.1, kirakan:-
a Saiz langkah, %resolusi, jumlah langkah dan voltan keluaran skil-penuh.
b Voltan keluaran (VOUT) jika masukan adalah 00110, 01001, 10001 dan 01111.
Soalan 2
Masukan binari 1110110101 bagi DAC 10-bit menghasilkan arus keluaran sebanyak
25mA.
a Berapakah arus keluaran jika masukan binari ialah 1000001111?
b Berapakah resolusi bagi DAC ini dalam Ampere dan peratus.
35
PENILAIAN KENDIRI
UNTUK MENGUKUR PRESTASI ANDA, ANDA MESTILAH MENJAWAP
SEMUA SOALAN PENILAIAN KENDIRI INI UNTUK DINILAI OLEH
PENSYARAH ANDA.
VOUT
+
-
80k40k
10k
20k
20k
Rajah S5.1
5V 160k

PENUKAR E2002/5/
Soalan 3
DAC 4-bit menghasilkan voltan keluaran 4.5 V bagi masukan 1001. Apakah nilai
voltan keluaran jika masukan ialah 0011. Berapakah resolusi bagi DAC ini dalam
sebutan volts dan peratus.
Soalan 4
Takrifkan resolusi dan ketepatan bagi sesuatu DAC.
Soalan 5
Berapakah bilangan bit yang diperlukan bagi DAC jika keluaran skil-penuh ialah
10mA dan resolusi adalah kurang dari 40µA.
Soalan 6
Apakah peratus resolusi dan saiz langkah bagi penukar rajah S5.6.
Soalan 7
Rajah S5.7 menunjukkan litar penukar digital ke analog R/2R 2-bit.
a Apakah jumlah langkah, saiz langkah dan peratus resolusi bagi penukar ini
jika Vref = 8V dan RF = 2R.
b Jika masukan litar penukar digital ke analog (a) ialah :-
i) Pembilang ke atas (up counter) 2-bit,
ii) Dan pembilang ke bawah (down counter) 2-bit,
Lakarkan gelombang-gelombang voltan keluaran Voutmelawan Bin.
36
3 bit ripple
counter
DAC
1 kHz
jam
Vout
Rajah S5.6
2V
0V

PENUKAR E2002/5/
Soalan 8
Rujuk Rajah S5.8.
a Namakan litar A.
b Jika litar A adalah penukar yang mempunyai Vref = 3V. Kirakan:-
i) Saiz langkah
ii) Peratus Resolusi
iii) Voltan keluaran jika masukan digital ialah 00000101
Soalan 9
Berapa lamakah untuk menukar skil-penuh bagi penukar tanjakan digital 8-bit
menggunakan frekuensi klok 100 kHz?
Soalan 10
Apakah saiz ADC yang diperlukan untuk menyediakan sekurang-kurangnya
resolusi 3 mV dan voltan skil-penuh ialah 15 V.
Soalan 11
Suatu ADC tanjakan digital 6-bit mempunyai skala-penuh 6.2 V. Berapakah;
a Nilai voltan setara Va bagi digit 110001.
37
Vout
RF
-
R
2R2R
2R
Vref
+
op-amp
Rajah S5.7
Pembilang
8 bit
LITAR
A
Low Pass
Filter
jam
RajahS5.8

PENUKAR E2002/5/
b % Resolusi.
c Frekuensi jam jika masa penukaran maksima ialah 40µs.
Soalan 12
Suatu ADC tanjakan berdigit 8-bit mempunyai skala-penuh 12 V. Berapakah;
a Nilai voltan setara Va bagi digit 11001101
b % Resolusi.
c Frekuensi klok jika masa penukaran maksima ialah 4µs.
Soalan 13
Apakah masa penukaran bagi penukar penghampiran berturutan 12-bit jika
frekuensi klok ialah 2.5 MHz.
Soalan 14
Berapakah nilai kitaran jam yang dikehendaki bagi proses penukaran penukar
penghampiran berturutan 8-bit?
Soalan 15
Berapakah masa penukaran maksima bagi penukar 13-bit jika frekuensi klok ialah
4.5 Mhz:-
a Penukar tanjakan digital
b Penukar penghampiran berturutan
38
SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS BERIKUT!
JIKA ANDA GAGAL MENDAPAT 80% JAWAPAN YANG
BETUL SILA BUAT ULANG KAJI ATAU MENDAPAT
PENJELASAN DARI PENSYARAH ANDA!…………………

PENUKAR E2002/5/
Soalan 1
a) 0.625V, 3.22%, 31, 19.375V
b) 3.75V, 5.625V, 10.625V, 9.375V
Soalan 2
a) 14.89mA
b) 28.25 µA, 0.098%
Soalan 3 : 1.5V, 0.5V, 6.7%
Soalan 4
Resolusi ialah perubahan terkecil bagi keluaran analog terhadap masukan digital.
Ketepatan dapat ditakrifkan kepada dua;
Ralat Skil-penuh : Lencongan maksima keluaran penukar dari nilai idealnya.
Ralat Linear: Lencungan maksima saiz langkah dari saiz langkah ideal.
Soalan 5 : 8 bit
Soalan 6 : 2V, 7 langkah, 285.7mV, 14.29%
Soalan 7
a) 3 langkah, 4V, 33.3%
39
MAKLUMBALAS

PENUKAR E2002/5/
b)
Soalan 8
a) Penukar digital ke analog (DAC)
b) i 11.7mV ii 0.39% iii 58.6 mV
Soalan 9 : 2.55 ms
Soalan 10 : n ≤ 12 bit
Soalan 11
a) 4.82V b) 1.59% c) 1.59 MHz
Soalan 12
a) 9.65V b) 0.39% c) 63.75MHz
Soalan 13 : 4.8µs
Soalan 14 : 8 kitaran jam
Soalan 15
a) 1.82ms b) 2.89 µs
40
Vout
12V
0V 01 10 11 Bin
Vout
-12V
0V
01 10 11
Bin

PENUKAR E2002/5/ 41
Anda sudah berpuashati dengan
unit ini !!!!!!! Kalau sudah mari
kita ke unit 6

�ݺ�ߣ

Unit5 (1)

Recommended

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Unit5 (1) (20)

Unit5 (1)