sinyal analog dan digital
Post on 13-Dec-2015
15 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
Sinyal Analog dan Digital
Di sini akan dijelaskan mengenai sistem dari sinyal analog dan digital, kode digital,
sistem bilangan desimal dan biner, serta fungsi dasar yang diperlukan untuk mengubah sinyal
analog menjadi sinyal digital. Pada bagian selanjutnya, akan dipelajari fungsi-fungsi dasar
yang dibutuhkan untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Fungsi-fungsi dasar
tersebut sangat penting untuk dipelajari begitu pula rangkaian elektroniknya yang
menjalankan fungsi tersebut.
Perancang sistem kontrol analog seringkali menghadapi beberapa masalah antara lain:
- tidak stabilnya tegangan keluaran akibat adanya pengaruh suhu (drift)
- rentang sinyal yang tidak menunjukkan grafik linear (ideal)
- penghitungan yang tidak akurat saat melakukan penghitungan dengan sistem analog
- rentang sinyal frekuensi yang tidak memadai
Sekarang ini, telah ditemukan alternatif untuk menggantikan sistem analog tersebut,
khususnya untuk analog dengan daya rendah. Desain terbaru untuk menggantikan sistem
analog ini menggunakan metode konversi ke sinyal digital. Desain ini bekerja menggunakan
kecepatan dan keakuratan dari sirkuit digital untuk melakukan penghitungan, dan menghitung
resultan dari output sinyal digital untuk dikembalikan ke sinyal analog.
Rangkaian Analog
Rangkaian atau sirkuit analog adalah jenis rangkaian elektronika yang dipakai untuk
memproses sinyal atau isyarat yang bersifat kontinu. Perubahan sinyal dalam rangkaian
analog ini adalah sedikit demi sedikit meliputi semua titik pada amplitudo sinyal maksimum
dan sinyal minimumnya. Salah satu contoh sirkuit analog adalah recording thermometer yang
menggunakan tinta untuk mengeplot nilai suhu terhadap waktu. Perbedaan temperatur terlihat
dari garis pada kertas grafik.
2
Pengisian bensin seperti pada gambar di atas juga merupakan salah satu system analog.
Rangkaian Digital
Rangkaian digital merupakan
rangkaian elektronik yang mengolah
sinyal listrik diskrit. Rangkaian ini
merupakan kumpulan dari elemen-
elemen elektronik baik pasif maupun
aktif yang membentuk suatu fungsi
pemrosesan sinyal digital.
Penggambaran keadaannya
ditunjukkan dengan bilangan biner
yaitu 0 dan 1 yang menandakan
keadaan OFF atau ON saja. Contoh
rangkaian digital adalah sebuah
telegraf yang menggunakan sandi
Morse.
Bilangan Biner
Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, ON dan OFF pada bilangan biner
merupakan representasi dari bilangan biner yaitu 1 dan 0. Kombinasi maksimum sebuah kode
3
dapat dihitung menggunakan rumus 2n. Contoh, jika n bernilai 4 (4 bit), maka sistem akan
mendeteksi 16 kuantitas. Jika n bernilai 16 (16 bit) maka sistem akan mendeteksi 65.536
buah kuantitas.
Perbandingan Ketelitian dengan Kecepatan Analog-Digital
Pada dasarnya, semua kuantitas benda yang ada di alam bersifat analog. Suhu,
tekanan, kelembaban, dan kecepatan angin di lingkungan kita berubah secara perlahan dan
kontinu. Alat yang mengukur secara analog biasanya memiliki tanggapan atau respon yang
lambat terhadap ketelitian dengan angka ketelitian 0,001. Sedangkan alat ukur digital dapat
dengan mudah mengukur dan menangkap perbedaan ketelitian hingga 0,001. Ketelitian sinyal
yang dianalisis secara digital mempunyai hubungan langsung dengan banyaknya digit biner
yang digunakan. Contoh, jika menggunakan 10 digit biner, maka tingkat akurasinya
mencapai 1/1024 bagian, 12 biner 1/4096 bagian, dst. Ketelitian ini bisa diatur dan berubah
dengan cepat ribuan kali dibandingkan dengan sirkuit analog.
Keuntungan lain menggunakan sirkuit digital adalah mesin ini tidak memerlukan
tempat yang besar untuk meng-handle penghitungan dengan kecepatan tinggi dan ketelitian
tinggi dengan harga yang terjangkau.
Dengan begitu, jika sebuah nilai dari hasil sirkuit analog membutuhkan ketelitian
yang tinggi, teknik yang dapat dipakai adalah mengkonversinya menjadi data digital,
memprosesnya secara digital, dan me-rekonversinya kembali menjadi data analog. Secara
prosedural, cara kerjanya dapat dilihat pada gambar berikut:
4
Sistem yang tertera pada gambar diatas merupakan gambaran kasar konversi sinyal
dari analog-digital-analog yang menunjukkan penghitungan, manipulasi, dan proses yang
bervariasi. Chapter ini hanya akan menjelaskan bagian analog ke digital saja, sedangkan
chapter berikutnya akan menjelaskan konversi dari digital untuk kembali ke analog.
Dasar Konversi Analog ke Digital
Deteksi
Gambar 1-8 adalah detil dari gambar 1-7 bagian konversi analog ke digital. Seperti
yang kita ketahui, kebanyakan nilai-nilai yang berada di alam semesta seperti suhu, tekanan,
5
kelembaban, kecepatan angin, atau posisi bergerak secara kontinu dan bukan dalam satuan
yang langsung berhubungan dengan sistem elektronik. Oleh karena itu, nilai-nilai tersebut
harus diubah menjadi nilai yang dapat berhubungan langsung dengan sirkuit elektronik
(contoh, Voltase). Fungsi pendeteksi disebut sensing. Sedangkan komponen yang mendeteksi
nilai fisis dan mengubahnya menjadi satuan elektrik disebut sensor.
Sensor yang ada pada gambar 1-8 merupakan sensor penghitung tekanan. Output
tekanan yang dihasilkan sensor ini dalam bentuk milivolt.
Pengondisian Konversi Sinyal
Pengkondisian dapat berarti mengubah karakteristik sinyal yang masuk. Pada contoh
diatas, tahap ini dilakukan oleh amplifier yang meningkatkan amplitudo sinyal sebanyak
1000 kali dan mengubah output sinyal dari milivolt menjadi volt. Penguatan ini bersifat
linear.
Konversi Analog ke Digital
Sinyal analog bergerak secara kontinu seperti pada gambar 1-8, maka dibutuhkan
subfungsi yang biasa disebut sample-and-hold function. Sumbu x menunjukkan interval
waktu dan sumbu y mereprentasikan nilai terukur. Pada saat berada di waktu tertentu, sebuah
nilai akan terukur dan nilai terukur itulah yang akan menjadi nilai subfungsi yang akan
dikonverikan ke kode biner agar data analog dapat diproses secara digital. Namun karena
sinyal analog bergerak secara kontinu, kemungkinan besar akan terdapat galat antara besar
nilai input awal dan besar nilai input yang terekam pada sampel berikutnya. Contoh sample-
and-hold function dapat dilihat pada gambar 1-8.
Sebenarnya, mengurangi nilai error dapat diatasi dengan memperbanyak pengambilan
sampel. Namun, jika nilai sampel terlalu besar, waktu yang dibutuhkan untuk konversi secara
lengkap tidak akan cukup sehingga proses konversi akan gagal. Hal tersebut merupakan suatu
ketentuan dari konverter analog ke digital dalam hal hubungan antara kecepatan proses
konversi dengan nilai sampel. Ketentuan lainnya adalah ketelitian dari sinyal output. Jika
output memerlukan lebih banyak digit biner yang dapat menggambarkan besar dan ketelitian
yang detil, maka dibutuhkan rangkaian pengkonversi yang harus bisa bekerja cepat.
Pada bab di belakang akan dijelaskan secara lengkap untuk menjelaskan teknik
konversi untuk menemukan fungsi terkait secara detail. Seperti ditunjukkan pada gambar 1-8,
digit biner dari kode digital ditunjukkan pada saat yang bersamaan (secara parallel) pada
setiap titik sampel. Konverter lainnya mungkin menunjukkan kode dalam bentuk serial string.
Hal tersebut bergantung kepada desain konversi dan aplikasinya.
Referensi :
Luecke, Jerry. 2005. Analog and digital circuits for electronic control system applications :
using the TI MSP430 microcontroller. Elsevier Inc. Oxford.
top related