RANGKAIAN DIGITAL TO ANALOG

CONVERTER (DAC) DAN ANALOG

TO DIGITAL CONVERTER

Pertemuan 10, Elektronika Dasar

POKOK BAHASAN

1. Digital to analog converter

2. Istilah dalam DAC

3. Analog to Digital Converter

4. Prinsip Sampling Analog to Digital

5. Jenis Rankaian ADC

RESISTOR (REVIEW)

Jika R lebih dari satu komponen maka harus

dicari nilai ekivalennya

Untuk Resistor yang disusun secara seri

hubungannya adalah:

Rs = R1+ R2+ …....+ Rn-1+ Rn

Rs = Tahanan Total (Ω)

Jika Resistor Dihubungkan secara Pararel

1/Rp = 1/ R1+1/ R2+………+1/ Rn-1+1/ Rn

Merupakan Alat yang digunakan untuk

mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal

analog

Sinyal digital hanya memiliki 2 angka (biner)

yaitu 1&0

Sinyal analog memliki angka desimal (0-9)

Digital to analog Converter menggunakan

bilangan biner sebagai input dengan

menggunakan switch/saklar

KONVERSI BINER KE ANALOG

Jika ada bilangan biner yang terdiri dari m bit,

maka dapat diganti menjadi nilai desimal

dengan rumus

nm nm-1 nm-2 …..n0

Analog = ∑nm x 2^m

Dimana m=0,1,2,3,…

Cth

1001 = 1x2^0+0X2^1+0X2^2+1X2^3

= 1+0+0+8

= 9

TABEL

DAC DAN ADC

Konversi dari digital ke analog atau dari analog

ke digital adalah cara agar dunia digital dan

dunia fisik dapat terhubung, sehingga apa yang

terjadi secara fisik dapat diterjemahkan secara

digital. Dan apa yang diterima secara digital

dapat dinyatakan kembali dalam dunia fisik.

Converter adalah alat yang digunakan untuk

mengubah besaran, tanpa harus mengubah nilai

HUBUNGAN DAC DAN ADC

JENIS DAC

Jenis DAC

Binary Weight Resistor

R-2R Ladder

Perbedaan kedua converter D/A ini adalah pada

besaran resistor yang dihubungkan terhadapnya.

Kedua jenis ini sama-sama menggunakan

operational amplifier dengan memanfaatkan

sistem switching.

Jenis Binary Weight Resistor

Nilai S adalah “0” jika saklar terbuka dan “1”

jika saklar tertutup

Nilai R dibuat secara betingkat (geometri)

PEMASANGAN R

CONTOH

Hitung Vout untuk kondisi saklar berikut, jika

RF= 10 KΩ dan V in = E= 4.5 V

No So S1 S2 S3 Vot

1 0 0 0 0

2 0 0 0 1

3 0 0 1 0

4 0 0 1 1

5 0 1 0 0

DAC JENIS R-R2 LADDER

Vout= -(Rf/Rin)Vin

PEMASANGAN R-2R

MENCARI VOUT

SO, S1, S2, S3 TERBUKA

SO, S1, S3 TERBUKA S2 TERTUTUP

SO, S1, S3 TERBUKA S2 TERTUTUP

ISTILAH DALAM DAC

Resolusi

Merupakan nilai sebuah bilangan biner dengan

jumlah N bit yang merepresentasikan suatu nilai

analog dari 0-A

Dalam hal ini ada 2N angka yang mungkin,

resolusi dirumuskan

Resolusi = A / 2N

CONTOH

Temperature range of 0 K to 300 K to be linearly

converted to a voltage signal of 0 to 2.5 V, then

digitized with an 8-bit A/D converter

2.5 / 28 = 0.0098 V, or about 10 mV per step

300 K / 28 = 1.2 K per step

Akurasi (accuracy)

Merupakan penyimpangan terjauh dari garis

nominal

ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC)

Berfungsi untuk mengubah nilai analog menjadi

digital

Konversi ini dibutuhkan karena sinyal digital

memiliki keuntungan yaitu memiliki noise yang

lebih kecil, mudah diperbaiki dan dapat

diamplifikasi dengan mudah, dan

memungkinkan untk mengadopsi perhitungan

algoritma untuk perhitungan perubahan

keadaan.

METODE PENGKOVERSIAN

Pulse Code Modulation (PCM)

Delta Modulation (DM)

PULSE CODE MODULATION (PCM)

PROSES YANG ADA

1. Sampling

2. Quantization

3. Binary encoding

Before we sample, we have to filter the signal to limit the maximum frequency of the signal as it affects the sampling rate.

Filtering should ensure that we do not distort the signal, ie remove high frequency components that affect the signal shape.

SAMPLING

Pensamplingan dilakukan setiap TS detik

dimana TS merupakan interval waktu untuk

mengambil sampling.

Frekuensi sampling adalah banyak sampling

yang diambil dalam setiap satuan waktu

diformulasikan fs = 1/Ts

Ada 3 metode pensamplingan yaitu: Ideal - an impulse at each sampling instant

Natural - a pulse of short width with varying amplitude

Flattop - sample and hold, like natural but with single amplitude value

GAMBAR PENSAMPLINGAN

TEORI NIQUIST

Sampling rate harus bernilai minimal dua kali

frekuensi tertinggi yang terdapat dalam sinyal.

fs= 2 f

fs= sampling rate

F = Frekuensi Maksimal

Contoh sebuah gelombang sinus disampling

dengan berbagai tingkat (rate)

PENSAMPLINGAN GELOMBANG SINUS

CONTOH

A complex low-pass signal has a bandwidth of

200 kHz. What is the minimum sampling

rate for this signal?

Solution

The bandwidth of a low-pass signal is

between 0 and f, where f is the maximum

frequency in the signal. Therefore, we can

sample this signal at 2 times the highest

frequency (200 kHz). The sampling rate is

therefore 400,000 samples per second.

4.33

QUANTIZATION

Hasil sampling akan menunjukkanamplitudo minimal dan amplitudo max. yang besarnya infinite, sehingga perludipetakan dalam bentuk yang finite

This is achieved by dividing the distance between min and max into L zones, each ofheight

= (max - min)/L

4.34

QUANTIZATION LEVELS

The midpoint of each zone is assigned a value from

0 to L-1 (resulting in L values)

Each sample falling in a zone is then approximated

to the value of the midpoint.

4.35

QUANTIZATION ZONES

Assume we have a voltage signal with amplitutes Vmin=-20V and Vmax=+20V.

We want to use L=8 quantization levels.

Zone width = (20 - -20)/8 = 5

The 8 zones are: -20 to -15, -15 to -10, -10 to -5, -5 to 0, 0 to +5, +5 to +10, +10 to +15, +15 to +20

The midpoints are: -17.5, -12.5, -7.5, -2.5, 2.5, 7.5, 12.5, 17.5

4.36

ASSIGNING CODES TO ZONES

Each zone is then assigned a binary code.

The number of bits required to encode the zones, or the number of bits per sample as it is commonly referred to, is obtained as follows:

nb = log2 L

Given our example, nb = 3

The 8 zone (or level) codes are therefore: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, and 111

Assigning codes to zones: 000 will refer to zone -20 to -15

001 to zone -15 to -10, etc.

DELTA MODULATOR

Comparator membandingkan pulse sinyal

masukan dan sinyal feedback

Jika masukan > Feedback nilai 1

Jika Masukan < Feedback nilainya 0

CONTOH

PEMAKAIAN

Jenis DM dapat dipakai untuk jumlah bit yang

lebih banyak

Memiliki keakuratan yang lebih baik