ADC

ADC 

A.      ADC

I.     Topik: ADC (Analog to Digital Converter)

II. Tujuan : Setelah melakukan  kegiatan pembelajaran diharapkan mahasiswa

dapat :

2.1.  Mengklasifikasikan jenis-jenis ADC

2.2.  Membuat  rangkaian  ADC 4 bit untuk pengkonfersi sinyal

2.3.  Membuat  rangkaian  ADC 8 bit untuk pengkonfersi sinyal

III. Pendahuluan

Kegiatan pembelajaran untuk topik ADC sebagai pengkondisi sinyal membahas tentang: klasifikasikan jenis-jenis ADC, membuat  rangkaian  ADC 4 bit untuk pengkonfersi sinyal dan membuat  rangkaian  ADC 8 bit untuk pengkonfersi sinyal.

IV. Materi

4.1.Klasifikasi jenis-jenis ADC

Fungsi ADC (Analog to Digital Converter)adalah mengubah (mengkonversi) sinyal analog menjadi sinyal digital.

Blok diagram ADC ditunjukkan pada gambar 7. 1. 

Gambar 7.1 Blok diagram ADC

Metode  konversi sinyal analog menjadi digital, dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu flash ADC dan successive approximation

(a) 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.

Gambar 7.2 Rangkaian flash ADC 3 bit

Prinsip kerja rangkaian flash ADC 3 bit,Vref adalah tegangan stabil yang disediakan 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 sebagai unit 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.

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.

(b)  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 deretan data biner, register ini menghitung seluruh nilai bit dimulai dari MSB dan diakhiri LSB.Gambar 7.4. menunjuk contoh rangkaian successive approximation ADC.

 

        Gambar 7.4.  Contoh rangkaian successive approximation ADC.

Selama proses perhitungan, register akan 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.

 

Gambar 7.5 Proses konversi rangkaian SAR  ADC.

4.2. Rangkaian  ADC 4 bit

Rangakain ADC 4 bit memiliki 1 input siyal analog dan  4 output sinyal digital. Dalam  contoh rangkaian ini menggunakan 15 komparator IC LM358 untuk kemudian masuk ke IC 74148 yang dikonversi menjadi 6 keluaran output. Dari 6 keluaran output IC 74148 akan masuk ke IC 7408, dimana IC ini adalah IC aktif low, sehingga perlu di invers  dengan IC 7404.

Tabel 7.1 Tabel kebenaran 7404

 

Gambar 7.6.ADC 4 bit menggunakan komparator

Tabel 7.2 Tabel kebenaran 7408

 

Tabel 7.3 Tabel kebenaran 74148 27

4.3. Rangkaian  ADC 8 bit

Suatu rangkaian ADC 8 bit memiliki 8 output digital dan memiliki 1 inputan analog. Dalam rangkaian ini menggunakan IC ADC 8 bit yaitu IC 0804. IC ini bisa langsung mengkonversi nilai inputan analog menjadi digital. Dengan masukan tegangan analog maksimal 5 volt.

Contoh IC ADC 8 bit yang mampu menerima 8 input dan banyak digunakan adalah ADC 0808 meskipun lebih mahal dibandingkan ADC 0804. ADC ini selain mampu diprogram untuk mulai konversi melalui pena SC (Start Conversion), mampu juga berjalan dalam mode free running, artinya ia akan konversi terus menerus sinyal input yang masuk dengan cara menghubungkan pena EOC (End Of Conversion) ke SC. Gambar 7.8. menunjukan contoh ADC 8 bit yang menggunakan ADC 0804 dan Gambar 7.9. menunjukan contoh ADC 8 bit yang menggunakan ADC 0808.

Gambar 7.7ADC 8 bit dengan IC ADC 0804

Gambar 7.8ADC 8 bit dengan IC ADC 0808

V. Pendalaman Materi

1. Apa yang dimaksud dengan ADC 8 bit?

2. Bagaimanakah prinsip kerja ADC 8 bit 0804?

3. Berapa nilai per 1 desimal ADC 8 bit?

4. Gambarkan rangkaian sederhana ADC 8 bit dengan IC 0804

5. Lengkapi konversi analog ke digital  tabel 7.4 dengan cara menentukan nilai dari masing-masing nilai biner pada tabel, jika diketahui nilai Vin = 0,66V=1 desimal =biner (0001)

Tabel 7.4. Tabel ADC tabel soal no 5

Bobot Desimal	Bobot Biner				Vin (Volt)
	D1	D2	D1	D0
1	0	0	0	1	0,66
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15