BAB 5. Sistem Digital - Your Blogrudy- .Sistem digital, sinyal digital, sistembilangan biner,...

download BAB 5. Sistem Digital - Your Blogrudy- .Sistem digital, sinyal digital, sistembilangan biner, Rangkaian Logika, Analog to Digital Converter dan Digital to Analog Converter. 5.1. Perbedaan

of 23

  • date post

    30-Jan-2018
  • Category

    Documents

  • view

    234
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of BAB 5. Sistem Digital - Your Blogrudy- .Sistem digital, sinyal digital, sistembilangan biner,...

  • DIKTAT KULIAH

    Elektronika Industri & Otomasi

    (IE-204)

    BAB 5.

    Sistem Digital

    Diktat ini digunakan bagi mahasiswa

    Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik

    Universitas Kristen Maranatha

    JURUSAN TEKNIK INDUSTRI - FAKULTAS TEKNIK

    UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

    BANDUNG

    2015

    rudytiukm.blogspot.com

  • TI 2015 IE-204 Elektronika Industri & Otomasi UKM

    Halaman 41

    Bab 5. Sistem digital,

    Sistem digital, sinyal digital, sistembilangan biner, Rangkaian Logika, Analog to Digital

    Converter dan Digital to Analog Converter.

    5.1. Perbedaan Sistem Digital Dan Sistem Analog

    Sistem digital adalah susunan peralatan yang dirancang untuk mengolah besaran fisik yang

    diwakili oleh besaran digital, yaitu oleh nilai diskrit.

    Peralatan itu pada saat ini umumnya merupakan peralatan elektronika. Meskipun dapat juga

    merupakan peralatan mekanik atau pneumatic. Sistem digital yang umum dijumpai antara lain

    adalah computer, kalkulator, dan jam digital.

    Sistem analog meliputi peralatan yang mengolah besaran fisik yang diwakili dalam bentuk

    analog. Dalam system analog besaran itu beragam dalam nilai yang sinambung. Sebagai contoh

    amplitudo sinyal keluaran pengeras suara dalam pesawat penerima radio dapat memiliki nilai

    yang sinambung dari nol sampai ke nilai maximum yang mampu ditahannya.

    Pada saat ini, khususnya dalam bidang elektronika, penggunaan teknik digital telah banyak

    menggantikan kerja yang sebelumnya menggunakan teknik analog. Alasan utama terjadinya

    pergeseran menuju teknologi digital itu adalah sebagai berikut:

    1. Sistem digital lebih mudah dirancang. Hal itu terjadi karena hal yang diggunakan adalah

    rangkaian pengalih yanhg tidak memerlukan nilai tegangan atau arus yang pasti, hanya

    rentangan(tinggi atau rendah) yang diperlukan.

    2. Penyimpanan informasi mudah dilakukan. Penyimpanan informasi itu dapat dilakukan oleh

    rangkaian pengalih khusus yang dapat menyesuaikan informasi tersebut dan menahannya selama

    diperlukan.

    3. Ketepatan dan ketelitiannya lebih tinggi. Sisttem digital ndapat menangani ketelitian sebanyak

    angka yang diperlukan hanya dengan menambahkan rangkaian penganlih saja. Dalam system

    analog, ketelitian biasanya terbatas hanya sampai tiga atau empat angka saja karena nilai

    tegangan dan arus didalamnya bergantung langsung pada kepada nilai komponen rangkaiannya.

    4. Operasinya dapat dengan mudah diprogrankan. Sangat mudah untuk merancang suatu sisrem

    digital yang kerjanya dikendalikan oleh program. Sistem analog juga dapat diprogram tetapi

    ragam dan kerumitan operasinya sangat terbatas.

    5. Sistem digital lebih kebal terhadap noise. Perubahan tegangan yang tidak teratur tidak terlalu

    mengganggu seperti halnya dalam system analog. Dalam system digital nilai pasti untuk

    tegangan tidak penting sepanjang noise itu tidak sebesar sinyal tinggi atau sinyal rendah yang

    telah ditetapkan.

    6. Lebih banyak rangkaian digital yang dapat dibuat dalam bentuk chip rangkaian terpadu.

    Meskipun rangkaian analog juga dapat dibuat dalam bentuk IC, kerumitannya membuat system

    analog itu lebih mahal dalam bentuk IC.

    Satu-satunya kekurangan rangkaian digital adalah karena dunia nyata sesungguhnya adalah

    system analog. Hampir semua besaran fisik di dunia inibersifat analog dan besaran itulah yang

  • TI 2015 IE-204 Elektronika Industri & Otomasi UKM

    Halaman 42

    merupakan masukan dan keluaran yang dapat dipantau, yang dolah dan dikendalikan oleh

    system. Contohnya adalah suhu, tekanan, letak, dll.

    Pada saat ini semakin banyak penggunaan teknik analog dan digital dalam suatu system untuk

    memanfaatkan keunggulan masing-masing. Tahapan terpenting adalah menentukan bagian mana

    yang menggunakan teknik analog danbagian mana yanhg menggunakan teknik digital. Dan dapat

    diramalkan di masa depan bahwa teknik digital akan menjadi lebih murah dan berkualitas.

    Contoh Sistem Digital:

    1. Jam digital

    2. Kamera digital

    3. Penunjuk suhu digital

    4. Kalkulator digital

    5. Computer

    6. HP

    7. Radio digital

    Contoh Sistem Analog:

    1. Remote TV

    2. Spedometer pada motor

    3. Pengukur tekanan

    4. Telepon

    5. Radio analog

    Sumber Referensi: Dasar-Dasar Rangkaian Logika Digital, Budiono Mismail

    http://blog.ub.ac.id/suheblog/2010/03/04/dasar-teknik-digital/

    http://blog.ub.ac.id/suheblog/2010/03/04/dasar-teknik-digital/

  • TI 2015 IE-204 Elektronika Industri & Otomasi UKM

    Halaman 43

    5.2. Sinyal Analog dan Digital

    Sistem Biner.

    Sistem digital atau sistem biner adalah sistem elektronika yang hanya mengenal dua kondisi

    harga saja, yaitu 1 dan 0. Sistem biner ini dapat mewakili semua informasi elektronik

    yang sebelumnya diwakili oleh besaran analog. Informasi tersebut antara lain berupa sinyal

    audio/suara, sinyal gambar diam, sinyal video, angka, tulisan atau besaran-besaran listrik

    yang ada pada sistem instrumentasi dan kendali.

    Gambar 1.1.a. memperlihatkan perbedaan utama antara sinyal analog (kiri) dengan sinyal

    digital (kanan). Sinyal analog memiliki harga yang kontinyu, baik terhadap sumbu mendatar

    (sumbu waktu) maupun sumbu tegak (sumbu tegangan), sedangkan sinyal digital hanya

    memiliki 2 nilai saja pada sumbu tegaknya, yaitu 1 dan 0 atau HIGH dan LOW. Variasi

    sinyal digital hanya berkisar pada 2 harga sumbu tegak beserta variasi durasi waktu atau

    lebar nilai HIGH atau LOW tersebut.

    (a) (b)

    Gambar 5.1. (a). Perbandingan sinyal analog dengan sinyal digital.

    (b). Pemulihan kualitas sinyal digital.

    Keunggulan sinyal digital terhadap sinyal analog antara lain :

    a. Lebih kebal terhadap noise dan lebih mudah dipulihkan kualitasnya (lihat Gambar 1.1.b.). b. Sederhana, murah dan aman untuk diterapkan pada sistem pengolahan data.

    Kelemahan sinyal digital terhadap sinyal analog antara lain :

    a. Memerlukan lebih banyak transistor untuk penerapan atau aplikasi tertentu. Misalnya, pada rangkaian filter analog lebih sedikit menggunakan transistor daripada di rangkaian filter

    digital, namun sebenarnya kelemahan ini telah tertutupi dengan berkembangnya teknologi

    semikonduktor, sebab dengan teknologi VLSI atau ULSI, puluhan juta transistor dapat

    dikemas dalam satu wafer / keping yang ukurannya tidak lebih dari 1 cm2.

    b. Pada banyak situasi, respon sistem digital lebih lambat jika dibandingkan dengan respon sistem analog yang setara dengannya. Namun, kelemahan inipun sebenarnya sudah dapat

    diatasi dengan penerapan teknik kompresi sinyal dan paralell processing. Meskipun lambat,

    namun karena ukuran sinyal diperkecil sedemikian rupa atau prosesnya dilakukan secara

    paralel (1 tugas diselesaikan oleh banyak prosesor), maka kecepatan proses atau

    transmisinya dapat menjadi setara atau lebih baik dari sistem analog yang setara dengan-

    nya.

  • TI 2015 IE-204 Elektronika Industri & Otomasi UKM

    Halaman 44

    Berikut ini adalah beberapa contoh representasi biner (binary representation) atau hal-hal

    yang berkaitan dengan teknik mewakili informasi analog dengan informasi digital.

    a) Tulisan. Setiap huruf atau angka pada tulisan latin dan arab dapat diwakili dengan kode biner tertentu.

    Untuk tulisan latin kita mengenal istilah kode ASCII yaitu kode 7-bit bilangan biner untuk

    mewakili huruf atau angka tertentu, misalnya huruf a kecil dapat diwakili dengan kode biner

    011 1010.

    b) Bilangan.

    Saat ini terdapat 2 jenis bilangan, yaitu bilangan bulat (integer) dan bilangan riil (floating

    point). Bilangan integer dapat diwakili dengan 8-bit unsigned integer, yaitu 8-bit kode biner

    yang mewakili bilangan bulat desimal mulai 0 sampai 255. Atau 8-bit signed integer, yaitu 8-

    bit kode biner yang mewakili bilangan bulat desimal mulai 127 sampai 127. Misalnya

    angka 63 dapat diwakili oleh 8-bit unsigned integer dengan kode 00111001.

    Sedangkan bilangan riil biasa diwakili dengan 32-bit kode biner, sebagian bit untuk besaran

    (magnitude) dan sebagian lagi untuk pangkat sepuluh (mantissa). Misalnya angka 2,287

    dapat diwakili dengan 24-bit kode biner magnitude dan 8-bit kode biner mantissa, sehingga

    kode biner tsb mewakili angka 2287.10-3

    . Untuk jangkauan yang lebih besar atau resolusi

    yang lebih teliti, jumlah bit pada kode binernya dapat ditambah menjadi 64-bit, 128-bit dan

    seterusnya tergantung kebutuhan.

    c) Sinyal 1 dimensi. Gambar 1.2. memperlihatkan teknik mengubah sinyal analog 2 dimensi (a) menjadi deretan

    kode biner serial (c) atau paralel (d) melalui diskritisasi atau kuantisasi (b).

    Diskritisasi membatasi kehalusan sinyal analog pada kisi-kisi dengan ukuran tertentu. Makin

    kecil ukuran kisi, makin teliti upaya mewakili sinyal analog, tetapi makin banyak kode biner

    yang dibutuhkan untuk mewakilinya.

  • TI 2015 IE-204 Elektronika Industri & Otomasi UKM

    Halaman 45

    Gambar 5.2. Representasi sinyal digital untuk sinyal analog 2 dimensi.

    d) Sinyal 2 dimensi. Gambar 1.3. memperlihatkan sebuah gambar diam yang dipecah menjadi kotak-kotak kecil.

    Jika ukuran kotak diperkecil hingga mencapai ukuran 1 titik, kotak kecil tsb disebut pixel

    atau picture element, setiap pixel memiliki warna terte