Konsep Analog-Digital dan Sistem Digitalstwn.blog.unsoed.ac.id/files/2013/03/tekdig-2013-1.pdf ·...

Tahun Ajaran 2012/2013

Konsep Analog-Digital dan Sistem Digital

Teknik Digital (TKE071207)Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id>

David.Asch, CC BY-NC-ND, http://flic.kr/p/2Poor

Jörg Weingrill, CC-BYhttp://flic.kr/p/5xrMYv

Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

EZ430-Chronoshttp://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos


http://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos

RepresentasiNumerik


Kuantitas(jumlah)

diukur dipantau

direkam diubah


mekanik, pneumatik, hidrolik, elektrik


Nilai angka atau numerik.(yang efisien dan akurat)


Representasi numerik untuk kuantitas: analog dan digital.

Analog dan Digital


Kuantitas analog direpresentasikan dengan variabel kontinyu dan indikator yangsebanding dengan nilai variabelnya.

Helen ST, CC BY-NC-SA, http://flic.kr/p/76baGy


Andres Rueda, CC BY, h

ttp://f

lic.kr/p/6c6vKx


Sekecil apapun perubahan pada kuantitas fisik, akan ada perubahan pula pada indikator analognya.


Pada elektronika analog: kuantitas fisik diukur atau diproses dengan mengubahnya ke dalam tegangan/arus yang sesuai.

Sinyal listrik tersebut dapat digunakan untuk pemrosesan, menampilkan informasi, dan melakukan pengendalian.

visual.dichotomy, CC BY, http://flic.kr/p/6wcZJa


Mikrofon: menghasilkan keluaran tegangan yang sesuai dengan amplitudo gelombang suara yang masuk.

Variasi gelombang suara akan menghasilkan variasi tegangan keluaran.


Kuantitas analog dapat bervariasi nilainyapada nilai rentang yang kontinyu.


EZ430-Chronoshttp://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos


Kuantitas digital tidak direpresentasikan dengan indikator variabel yang kontinyu, tetapi dengan simbol yaitu digit.


Contoh: jam tangan digital.

Waktu terus berjalan/kontinyu, tetapi pembacaan jam tangan digital hanya dilakukan pada waktu tertentu saja secara periodik, misal setiap detik.

Proses ini dikenal dengan istilah langkah per langkah/step by step/langkah diskret.


Analog = kontinyu


Digital = diskret


NG (2010)

Digital (Diskret)

Analog (Kontinyu)

Sampling rate, contoh: MP3 encodingSno

w (

200

6)


Representasi digital tidak ambigu.

ckmck, CC BY, http://flic.kr/p/4RnB4i

Menghitungdengan jari.


Dalam praktik, ketika kita mengukur kuantitas analog akan ada interpretasi.

Sebagai manusia kita membulatkannya kenilai yang lebih “manusiawi”.


Membuat kuantitas menjadi digital :-)(proses digitalisasi)

Kuantitas analog atau digital?

(1) Saklar dengan 3 posisi(2) Arus yang mengalir(3) Suhu di dalam ruangan(4) Butiran pasir di pantai(5) Indikator bahan bakar

Sistem Digital


Kombinasi perangkat yang dirancang untuk memanipulasi informasi (yang bersifat) logika, atau (2) kuantitas fisik yang direpresentasikan dalam bentuk digital.


Sistem digital hanya menerima kuantitas dengan nilai diskret.

Mengapa harus menggunakansistem digital?


Perancangan Mudah Dilakukan

● Rangkaian dalam sistem digital menggunakan (rangkaian) kontak atau saklar.

● Besar arus dan tegangan tidak terlalu penting.● Prinsip: ada atau tidak ada tegangan/arus dalam

bentuk rentang TINGGI atau RENDAH.


Informasi Lebih Mudah Disimpan

● Terdapat komponen yang dapat digunakan untuk menyimpan informasi digital tergantung seberapa lama kita menghendakinya dan dalam ruang yang relatif kecil.

● Pengambilan informasi dapat dilakukan kapan saja.


Lebih Tepat dan Teliti

● Pada sistem analog, ketepatan dan ketelitian didapat dengan pemakaian komponen yang lebih presisi. Sistem ini juga terpengaruh oleh suhu, kelembapan, variasi toleransi komponen dalam rangkaian, dan lain-lain.

● Pada sistem digital, ketepatan dan ketelitian didapat dengan penggunaan komponen yang sama. Ketepatan dan ketelitian mudah dipertahankan pada seluruh sistem.● Ketika sinyal sudah dalam bentuk digital, informasi di

dalamnya relatif tidak akan berubah saat diproses.


Kerja Rangkaian Dapat Diprogram

● Komponen digital dapat menyimpan informasi lebih lama, maka kerja rangkaiannya dapat disimpan dalam bentuk program.

● Mudah untuk merancang sistem digital yang operasinya dikendalikan oleh instruksi yang tersimpan di dalam program.


Tahan Terhadap Derau

● Rangkaian digital lebih tahan terhadap peruba-han tegangan/arus karena yang dipentingkan adalah ada atau tidak ada tegangan/arus, bukan besarnya.● Kecuali derau benar-benar mengubah tegangan

sehingga rangkaian digital tidak dapat membedakan TINGGI atau RENDAH sinyalnya.


Dimensi Lebih Kecil

● Kemajuan teknologi pembuatan komponen elektronika membuat semakin banyaknya komponen digital yang dapat dikemas menjadi rangkaian terintegrasi dalam bentuk IC digital.

● Komponen seperti resistor, kapasitor, induktor, dan trafo lebih sulit untuk diintegrasikan.

..dan semakin kecil


"The number of transistors incorporated in a chip will approximately double every 24 months."

– Gordon Moore


Wgsimon, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2011.svg

Casey Fleser, CC BY, http://flic.kr/p/5XqgCz

Plug computerMatt Biddulph, CC BY-SA, http://flic.kr/p/6R3epA

Wumzi, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:SheevaPlug.JPG

Marie-Lan Nguyen, CC BY, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Globalscale_DreamPlug_n01.jpg

(c) Freescale, Kinetis KL02 MCU


Kelemahan Sistem Digital

● Besaran alam umumnya analog.● Manusia (tanpa sadar) melakukan pendekatan

diskret terhadap nilai-nilai analog.

● Pemrosesan digital membutuhkan waktu.● Pada tahap awal dan tahap akhir dari sebuah

rangkaian digital, besaran analog harus diubah ke digital dan sebaliknya.

● Sinyal digital tidak sesuai benar dengan sinyal analognya.● Kesalahan pencuplikan/sampling.

Mungkinkah kita temui cacat pada sinyal dalam sebuah rangkaian

digital?


Pertimbangan

● Sistem analog: harga, kemampuan, kompleksitas.

● Sistem digital: konversi.


Sistem Pengatur Suhu

Tocci, Widmer, Moss (2007)


Tranducer ADC

DAC Tranducer

PemrosesanDigital


5 Tahap Pemrosesan Digital

● Besaran analog fisik diubah ke besaran analog listrik.

● Besaran analog listrik diubah menjadi besaran digital.

● Pemrosesan digital.● Besaran digital diubah menjadi besaran analog

listrik.● Besaran analog listrik diubah menjadi besaran

analog fisik.


Pada banyak sistem digital, konversi analog ke digital dilakukan secepat mungkin, dan menunda konversi kembali ke analog selambat mungkin.

Sistem Bilangan Digital


Desimal: 0-9, basis 10


2745,214


Sistem Bilangan Desimal


Bagaimana cara menghitung bilangan desimal? :-)

Mengapa kita tidak menggunakan desimal dalam sistem digital?


Biner: 0-1, basis 2

Berapa 1012 dalam desimal?


Sistem Bilangan Biner (1)


Bagaimana cara menghitung bilangan biner? :-)


Sistem Bilangan Biner (2)


Berapa nilai bilangan desimal paling tinggi yang dapat direpresentasikan

menggunakan 8 bit?


111111112 = 255

10

2n-1

1) Berapa bilangan desimal dari 11010112?

(26+25+23+21+20)=10710

2) Berapa bilangan biner setelah 101112?

110002

3) Berapa nilai desimal paling besar yang dapat direpresentasikan menggunakan 12 bit?

212 – 1 = 409510


Representasi Biner (1)

● Kontak/saklar tertutup atau terbuka.● Tegangan pada rentang nilai tertentu: misal 3

sampai 5 mewakili 1, 0 sampai 1 mewakili 0.● Polaritas magnetik.● Dioda, menghantarkan arus atau tidak.● Ada lubang atau tidak pada kartu/CD.

...secara fisik



Cmglee, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Comparison_CD_DVD_HDDVD_BD.svg


(a) rentang tegangan pada sistem digital(b) diagram waktu sinyal digital (timing diagram)

Tocc

i, W

idm

er, M

oss

(20

07)


Rangkaian Digital



rangkaian digital = rangkaian logika


Rangkaian digital merespon tingkat biner masukan, bukan besar tegangannya.


Contoh IC digital: TTL, CMOS, NMOS, ECL


Transmisi Paralel versus Serial


Mana yang lebih baik?


Memori



Komputer Digital


Jumlahkan angka 1 sampai 6!

Kaleb Fulgham, CC BY-NC-ND, http://flic.kr/p/qUVY8

Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, UnsoedBrown, Vranesic (2005)


Brown, Vranesic (2005)


Daftar Bacaan

● Brown, S., Vranesic, Z. 2005. Fundamental of Digital Logic with VHDL Design, Second Edition, Mc-Graw Hill.

● Krisnarno, B. 2007. Konsep Dasar Perbedaan Analog dan Digital, salindia presentasi EE2113.

● McCrum, I. 2004. Introductory Concepts, salindia presentasi EEE515J1.

● NG, K.T. 2010. Chapter 1 - Digital Electronics, salindia presentasi E&I2480.

● Snow, D. 2006. Chapter 1 - Digital Logic, salindia presentasi CSC228.

● Tocci, R.J., Widmer, N.S., Moss, G.L. 2007. Digital Systems: Principles and Applications, Tenth Edition, Prentice Hall.

Konsep Analog-Digital dan Sistem Digitalstwn.blog.unsoed.ac.id/files/2013/03/tekdig-2013-1.pdf ·...

Documents

Transcript of Konsep Analog-Digital dan Sistem Digitalstwn.blog.unsoed.ac.id/files/2013/03/tekdig-2013-1.pdf ·...