Dalam kehidupan sehari-hari ,
apa pun yang berhubungan seperti suara, tekanan, tegangan atau kuantitas
terukur, biasanya dalam bentuk analog, Jadi bagaimana jika kita ingin salah
satu antarmuka sensor analog dengan kontroler digital ? Harus ada sesuatu yang
menerjemahkan input analog ke output digital yaitu rangkaian Analog to digital
converter. Biasanya kita menyebutnya ADC (analog ke digital).
ADC adalah proses pengubahan sinyal analog menjadi digital. Proses
pengubahan terjadi pada konverter atau pengubah yang dikenal dengan analog
to digital converter. Proses pengubahan ini dikenal juga dengan nama sistem
akusisi data. Terdapat 4 macam ADC yang memenuhi standar industri, yaitu integrating,
tracking converter, successive approximation dan flash/paralel. Keempat
jenis ADC tersebut mawakili beberapa pertimbangan diantaranya resolusi,
kecepatan konversi dan biaya.
Menurut cara pengkonversiannya, ADC dapat dikelompokkan dalam
beberapa jenis yaitu:
1.
Tipe integrating
Tipe integrating
menawarkan resolusi tertinggi dengan biaya terendah. ADC tipe ini tidak
dibutuhkan rangkaian sample hold. Tipe ini memiliki kelemahan yaitu
waktu konversi yang agak lama, biasanya beberapa milidetik.
Gambar 1. ADC Tipe Integrating
Sistem ini mempunyai dua selang waktu, yaitu t1 dan t2. selang waktu t1 mempunyai
panjang tertentu. Dalam selang waktu ini isyarat masukan dihubungkan dengan
saklar S1, yang membuat keluaran integrator VINT menjadi positif. Nilai tegangan VINT yang dicapai
pada akhir selang t1 bergantung pada nilai tegangan masukan Vin bila Vin (t1) akan besar
pula.
Dalam waktu t2 tegangan masukan Vin dilepas dan S1 dihubungkan dengan Vref (positif) akibatnya tegangan keluaran VINT akan turun dengan kemiringan
tertentu (ditentukan oleh Vref/Rc). Bila VINT mencapai harga nol maka komparator akan berbalik keadaan dan t2 akan berakhir.
Gambar 2. Diagram Timing Pada ADC Integrating
Bila Vref dan t1 tetap, maka Vin t2, selang waktu t2 dicacah dengan suatu pencacah yang akan menghasilkan keluaran biner
ataupun BCD. Keluaran ini adalah keluaran digital untuk isyarat analog Vin. Oleh karena ada dua kemiringan pada diagram pewaktuan, pengubah A/D
integrasi juga dikenal sebagai pengubah A/D kemiringan rangkap (dual slope). Kekurangan
pencacah A/D integrasi terletak pada waktu konversi yang sama, yaitu pada orde
10 ms atau lebih. Pengubah A/D integrasi banyak digunakan pada multimeter
digital, dimana waktu konversi tidaklah terlalu mengganggu.
2. Tipe tracking
Tipe tracking menggunakan prinsip up down counter
(pencacah naik dan pencacah turun). Binary counter (pencacah biner) akan
mendapat masukan clock secara kontinyu dan hitungan kan bertambah atau
berkurang tergantung pada kontrol dari pencacah apakah sedang naik (up
counter) atau sedang turun (down counter). ADC tipe ini tidak
menguntungkan jika dipakai pada sistem yang memerlukan rangkaian sample hold.
ADC tipe ini sangat tergantung pada kecepatan clock pencacah, semakin
tinggi nilai clock yang digunakan, maka proses konversi akan semakin
singkat.
Gambar 3 ADC Tipe Pencacah
Begitu ada perintah mulai konversi maka pencacah
dibuat reset, sehingga keluaran pengubah D/A menjadi nol. Selanjutnya keluaran
D/A dibandingkan masukan analog. Selama Vin > VDAC keluaran komparator tetap tinggi sehingga pencacah terus bekerja. Setelah
pengeluaran D/A lebih tinggi dari masukan analog, maka keluaran komparator
menjadi rendah, dan pencacah dibuat berhenti mencacah. Keluaran pencacah
menyatakan kode digital amat panjang, yaitu 2n perioda clock. Untuk konversi 10 bit diperlukan 28 = 1024 perioda clock. Keuntungan adalah rangkaian sederhana.
Suatu modifikasi
dari pengubah A/D pencacah adalah yang disebut pengubah A/D pelacakan (Tracking
ADC), yang juga dikenal sebagai pengubah A/D servo. Pada pengubah A/D ini
digunakan pencacah naik turun (Up-Down Counter). Dengan tambahan sedikit
rangkaian logika ADC ini dapat mengikuti atau melacak masukan analog yang
berubah.
3. Tipe flash/ paralel
Tipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan
100 MHz dengan rangkaian kerja sederhana. Sederetan tahanan mengatur masukan inverting
dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari konverter
sebelumnya jadi untuk tegangan masukan Vin denagn full scale range,
komparator dengan bias di bawah Vin akan mempunyai keluaran rendah.
Keluaran komparator ini tidak dalam bentuk biner murni.
Suatu dekoder dibutuhkan untuk membentuk suatu keluaran yang biner. Beberapa
komparator berkecepatan tinggi, dengan waktu tunda (delay) kurang dari 6
ns banyak digunakan karena itu dihasilkan kecepatan konversi yang sangat
tinggi. Jumlah komparator yang dibutuhkan untuk suatu konversi n bit adalah 2n-1.
Gambar 4. ADC Tipe Paralel
4. Tipe successive approximation
Tipe successive
approximation merupakan suatu konverter yang paling sering ditemukan dalam
dasar perangkat keras yang menggunakan ADC. Tipe ini memiliki kecepatan
konversi cukup tinggi meskipun dari segi harga relatif mahal. Prinsip kerja
konverter tipe ini adalah dengan membangkitkan pertanyaan yang pada intinya
berupa tebakan nilai digital terhadap
nilai tegangan analog yang dikonversikan. Apabila resolusi ADC ini adalah 2n
maka diperlukan maksimal n kali tebakan
Gambar 5. Tipe Aproximasi
Komparator
digunakan untuk membandingkan keluaran D/A dengan masukan analog Vin. Keluaran
komparator digunakan untuk mencek register pendekatan berurutan (Successive Approximation Register –
SAR). Untuk register ini dapat digunakan IC MSI . Seperti misalnya AM 2502
buatan Advance Micro Device. Cara kerja register ini adalah sebagai berikut :
Setelah
menerima pulsa mulai konversi, SAR akan mengeluarkan bit-bit untuk diubah
menjadi tegangan analog oleh suatu pengubah D/A. perhatikan gambar 13.b kiri
yang menunjukan diagram timing keluaran pengubah D/A. mula SAR akan
mengaktifkan MSB, yang akan menghasilkan suatu tegangan analog pada keluaran
pengubah D/A. tegangan ini dibandingkan dengan Vin. Bila V1 < Vin maka MSB dibiarkan tinggi(“1”), bila V1 > Vin maka MSB dibuat “0”. Pada contoh kita V1 < Vin sehingga MSB dibuat “1”. Selanjutnya bit no 2
diaktifkan dibuat 1 dan keluaran pengubah D/A yang baru dibandingkan lagi
dengan Vin . pada contoh V2 < Vin sehingga bit no 2 dibuat juga 1. kemudian bit no 3 dibuat 1. terakhir
bit no 4 (LSB) dibuat “1”. Akan tetapi V4 > Vin, maka bit no 4 dibuat 0. keadaan akhir pada keluaran SAR adalah (1110)2 menyatakan keluaran digital untuk Vin.
1 komentar:
good job gan
Isolasi Double tape
Posting Komentar