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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
http://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos
RepresentasiNumerik
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Kuantitas(jumlah)
diukur dipantau
direkam diubah
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
mekanik, pneumatik, hidrolik, elektrik
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Nilai angka atau numerik.(yang efisien dan akurat)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Representasi numerik untuk kuantitas: analog dan digital.
Analog dan Digital
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Kuantitas analog direpresentasikan dengan variabel kontinyu dan indikator yangsebanding dengan nilai variabelnya.
Helen ST, CC BY-NC-SA, http://flic.kr/p/76baGy
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Andres Rueda, CC BY, h
ttp://f
lic.kr/p/6c6vKx
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Sekecil apapun perubahan pada kuantitas fisik, akan ada perubahan pula pada indikator analognya.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Mikrofon: menghasilkan keluaran tegangan yang sesuai dengan amplitudo gelombang suara yang masuk.
Variasi gelombang suara akan menghasilkan variasi tegangan keluaran.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Kuantitas analog dapat bervariasi nilainyapada nilai rentang yang kontinyu.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
EZ430-Chronoshttp://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Kuantitas digital tidak direpresentasikan dengan indikator variabel yang kontinyu, tetapi dengan simbol yaitu digit.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Analog = kontinyu
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Digital = diskret
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
NG (2010)
Digital (Diskret)
Analog (Kontinyu)
Sampling rate, contoh: MP3 encodingSno
w (
200
6)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Representasi digital tidak ambigu.
ckmck, CC BY, http://flic.kr/p/4RnB4i
Menghitungdengan jari.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Dalam praktik, ketika kita mengukur kuantitas analog akan ada interpretasi.
Sebagai manusia kita membulatkannya kenilai yang lebih “manusiawi”.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Kombinasi perangkat yang dirancang untuk memanipulasi informasi (yang bersifat) logika, atau (2) kuantitas fisik yang direpresentasikan dalam bentuk digital.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Sistem digital hanya menerima kuantitas dengan nilai diskret.
Mengapa harus menggunakansistem digital?
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
"The number of transistors incorporated in a chip will approximately double every 24 months."
– Gordon Moore
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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?
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Pertimbangan
● Sistem analog: harga, kemampuan, kompleksitas.
● Sistem digital: konversi.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Sistem Pengatur Suhu
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Tranducer ADC
DAC Tranducer
PemrosesanDigital
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Pada banyak sistem digital, konversi analog ke digital dilakukan secepat mungkin, dan menunda konversi kembali ke analog selambat mungkin.
Sistem Bilangan Digital
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Desimal: 0-9, basis 10
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
2745,214
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Sistem Bilangan Desimal
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Bagaimana cara menghitung bilangan desimal? :-)
Mengapa kita tidak menggunakan desimal dalam sistem digital?
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Biner: 0-1, basis 2
Berapa 1012 dalam desimal?
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Sistem Bilangan Biner (1)
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Bagaimana cara menghitung bilangan biner? :-)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Sistem Bilangan Biner (2)
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Berapa nilai bilangan desimal paling tinggi yang dapat direpresentasikan
menggunakan 8 bit?
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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
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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Representasi Biner (2)
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Representasi Biner (3)
Cmglee, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Comparison_CD_DVD_HDDVD_BD.svg
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
(a) rentang tegangan pada sistem digital(b) diagram waktu sinyal digital (timing diagram)
Tocc
i, W
idm
er, M
oss
(20
07)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Rangkaian Digital
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
rangkaian digital = rangkaian logika
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Rangkaian digital merespon tingkat biner masukan, bukan besar tegangannya.
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Contoh IC digital: TTL, CMOS, NMOS, ECL
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Transmisi Paralel versus Serial
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Mana yang lebih baik?
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Memori
Tocci, Widmer, Moss (2007)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Komputer Digital
Tocci, Widmer, Moss (2007)
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)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Brown, Vranesic (2005)
Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
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.
Top Related