BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Dalam era modern sekarang ini, istilah digital tentu sudah tidak asing lagi di telinga. Hampir semua peralatan elektronik di sekitar kita saat ini telah menggunakan sistem digital dalam pemrosesannya. Sistem digital ini salah satunya digunakan dalam pemrosesan sinyal, yang biasa dikenal dengan sinyal digital. Istilah sinyal digital merupakan istilah dari suatu teknologi yang mengubah suatu sinyal analog menjadi menjadi data digital sehingga sinyal dapat diproses lebih mudah dan cepat. Istilah digital sendiri adalah suatu sistem yang hanya mengenal dua kondisi. Dua kondisi tersebut biasanya diwakili oleh angka nol dan satu, on dan off, maupun yang lainnya. Satuan terkecil dari sinyal digital adalah bit. Terdapat beberapa alasan mengapa sinyal digital digunakan. Alasan yang pertama karena pemrosesan sinyal menggunakan sistem digital terprogram memiliki fleksibilitas dalam pemrosesan. Pada sistem digital, untuk mengubah suatu proses hanya dibutuhkan pengubahan program saja. Sedangkan jika menggunakan sistem analog, perubahan proses berarti mengubah setting dari perangkat keras untuk mendapatkan hasil yang diharapkan.Selain masalah yang telah disebutkan di atas, ketelitian dan akurasi juga merupakan hal yang penting dalam memproses suatu sinyal. Pengolahan sinyal menggunakan sistem sinyal digital memiliki pengendalian dan akurasi yang lebih baik jika dibandingkan dengan pemrosesan dengan menggunakan sistem analog. Faktor toleransi yang terdapat pada sistem sinyal analog seringkali menimbulkan kesulitan pengendalian akurasi proses. Salah satu persyaratan yang dibutuhkan untuk menentukan akurasi pada sistem sinyal digital antara lain penentuan akurasi pada konverter analog ke digital (A/D). Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetic tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses dengan mudah tanpa terlalu banyak mengurangi kualitas data. Metode-metode pemrosesan sinyal digital juga membolehkan implementasi algoritma-algoritma pemrosesan sinyal yang lebih canggih. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi. Kelebihan lain dari sistem sinyal digital ini adalah biaya yang relatif lebih murah dibandingkan dengan sinyal analog dalam pemrosesannya.Kelebihan-kelebihan pemrosesan sinyal digital yang telah disebutkan di atas menyebabkan pemrosesan sinyal digital lebih banyak digunakan untuk berbagai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari dan telah menjadi suatu kebutuhan yang hampir tak bisa dipisahkan dari gaya hidup manusia modern saat ini. Adapun beberapa contoh penggunaan sinyal digital misalnya aplikasi pengolahan suara pada kanal telepon, pemrosesan citra serta transmisinya, dalam bidang seismologi dan geofisika, eksplorasi minyak, deteksi ledakan nuklir, pemrosesan sinyal yang diterima dari luar angkasa.

1.2 Perumusan MasalahBerdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara lain:1. Pengertian tentang sinyal dan Digital2. Sinyal Digital dan Aplikasinya

1.3 Tujuan Penulisan makalahPenulisan makalah ini bertujuan untuk :1. Agar Mahasiswa/i mengetahui apa perbedaan sinyal analog dan sinyal digital2. Agar Mahasiswa/i lebih dalam memahami tentang sinyal digital3. Agar mahasiswa/i dapat mengetahui apa saja aplikasi dari sinyal digital di kehidupan.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 . Pengertian Sinyal dan Digitala. Pengertian Sinyal Sinyal secara umum sinyal artinya "Isyarat" atau lebih kerenya sinyal adalah suatu isyarat untuk melanjutkan atau meneruskan suatu kegiatan. Biasanya sinyal ini berbentuk tanda-tanda, lampu-lampu, suara-suara, dll. Dalam kereta api, misalnya, sinyal berarti suatu tanda untuk melanjutkan atau meneruskan perjalanan ke tempat/stasiun berikutnya, dan biasanya sinyal ini dikirimkan oleh stasiun yang terkait.Sinyal adalah suatu besaran fisis yang merupakan fungsi ruang, waktu atau beberapa vaiabel Besaran fisis, misalnya tegangn listrik, Intensitas cahaya, Simpangan getaran/gelombang dll .

b. Pengertian Digital Kata Digital berasal dari kata Digitus, dalam Bahasa Yunani yang berarti jari-jemari. Apabila jari-jemari seseorang dihitung, maka akan berjumlah sepuluh (10). Nilai sepuluh tersebut terdiri dari 2 radix, yaitu 1 dan 0. Oleh karena itu digital merupakan penggambaran dari suatu kondisi bilangan yang terdiri dari angka 0 dan 1 atau OFF dan ON (sistem bilangan biner), dapat juga disebut dengan istilah Bit (Binary Digit). Semua sistem komputer menggunakan sistem digital sebagai basis datanya.Peralatan canggih, seperti komputer, pada prosesornya memiliki serangkaian perhitungan biner yang rumit. Dalam gambaran yang mudah, proses biner adalah seperti saklar pada lampu, yang memiliki 2 keadaan, yaitu OFF (0) dan ON (1). Pada kondisi saklar lampu yang ditekan (tombol ON), maka lampu akan menyala & ruangan akan tampak terang, tapi sebaliknya jika saklar lampu tidak ditekan (tombol OFF), maka lampu tidak menyala & ruangan tampak gelap. Misalnya ada 20 buah lampu dan saklar, jika saklar itu dinyalakan dalam posisi A, maka ia akan membentuk gambar bunga, dan jika saklar itu dinyalakan dalam posisi B, maka ia akan membentuk gambar hati. Begitulah kira-kira biner digital tersebut.Konsep digital ini ternyata juga menjadi gambaran pada pemahaman suatu keadaan yang saling berlawanan.

2.2 Pengelompokan Sinyal

Berdasarkan variabelnya, maka sinyal dapat dikatagorikan : a. Sinyal yang dapat didefinisikan dgn fungsi matematika yg jelas. Contoh : S (t) = 10t + 2 sinyal mrpk fungsi linier S (t) = 10t2 + t fs. Non linier / kuadrat S (x,t) = 10 Sin 2(x/ + t/T) fs. Ruang x dan waktu tb. Sinyal yg tidak dapat didefinisikan dgn fungsi matematika secara jelas dan bahkan sangat komplek. Contoh sinyal gempa, sinyal pembicaraan manusia spt gb. 1

Gambar 2.1. contoh sinyal suara Sinyal pd gb.2.1 tsb merupakan kumpulan dari gelombang sinus dengan amplitudo dan frekuensi yg berbeda-beda yang merupakan fungsi waktu, atau dapat dinyatakan sbg :

Berdasarkan persaman sinyal tersebut, maka informasi yang dapat diamati adalah dgn mengukur amplitude, frekuensi, perubahan, dan fasa noise Berdasarkan jenis/datanya sinyal dapat dikelompokan : Sinyal Analog (continue ) -sinyal ini nilainya selalu ada (continue) dan berubah-ubah fungsi waktu - nilainya tidak bisa dipisahkan/diputus antara satu waktu dengan waktu berikutnya Sinyal digital - sinyal yang nilainya selalu kontan/tetap yaitu 0 atau 1 - nilainya dapat dianalisa secara terpisah sesuai waktu pencuplikan/sampling

Pembahasan kali ini akan difokuskan pada materi tentang Sinyal Digital.2.3 Sinyal Digital

Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Sinyal digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau/noise, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (21). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (22), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2n buah. Sinyal digital adalah sinyal yang terbentuk dari bit-bit biner. Bentuknya sering digambarkan dalam bentuk persegi yang secara periodik. Sinyal digital mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sinyal analog karena mempunyai kecepatan transmisi yang tinggi dibandingkan sinyal analog. Sinyal digital juga lebih tahan terhadap error dan dalam mengaplikasikan sinyal digital tidak membutuhkan peralatan yang terlalu kompleks. Selain itu jika diaplikasikan dalam transmisi audio kulaitas suara yang di transmisikan lewat sinyal digital juga lebih jernih dibandingkan dengan sinyal analog.

Gambar 2.2 Sinyal DigitalTeknologi digital memiliki beberapa keistimewaan unik yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog , yaitu : - Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang mengakibatkan informasimdapat dikirim dengan kecepatan tinggi.- Penggunaan yang berulang-ulang terhadap informasi tidak mempengaruhi kualitas dan kuantitas informasi itu sendiri.- Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.- Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimkannya secara interaktif.

Gambar.2.3 sinyal digital

Ada beberapa alasan mengapa digunakan pemrosesan sinyal digital pada suatu sinyal analog. Pertama, suatu sistem digital terprogram memiliki fleksibilitas dalam merancang-ulang operasi-operasi pemrosesan sinyal digital hanya dengan melakukan perubahan pada program yang bersangkutan, sedangkan proses merancang-ulang pada sistem analog biasanya melibatkan rancang-ulang perangkat keras, uji coba dan verifikasi agar dapat bekerja seperti yang diharapkan.

Masalah ketelitian atau akurasi juga memainkan peranan yang penting dalam menentukan bentuk dari pengolah sinyal. Pemrosesan sinyal digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Faktor toleransi yang terdapat pada komponen-komponen rangkaian analog menimbulkan kesulitan bagi perancang dalam melakukan pengendalian akurasi pada sistem pemrosesan sinyal analog. Di lain pihak, sistem digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Beberapa persyaratan yang dibutuhkan, antara lain penentuan akurasi pada konverter A/D (analog ke digital) serta pengolah sinyal digital, dalam bentuk panjang word (word length), floating-point versus fixed-point arithmetic dan faktor-faktor lain.

Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetik (berupa tape atau disk) tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses secara offline di laboratorium. Metode-metode pemrosesan sinyal digital juga membolehkan implementasi algoritma-algoritma pemrosesan sinyal yang lebih canggih. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi.

Implementasi digital sistem pemrosesan sinyal lebih murah dibandingkan secara analog. Hal ini disebabkan karena perangkat keras digital lebih murah, atau mungkin karena implementasi digital memiliki fleksibilitas untuk dimodifikasi.Namun implementasi digital tersebut memiliki keterbatasan, dalam hal kecepatan konversi A/D dan pengolah sinyal digital yang bersangkutan.

Sinyal digital memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan analog: a. Kecepatan lebih tinggi b. Kualitas suara lebih jernih c. Lebih sedikit kesalahan d. Memerlukan peralatan pendukung yang tidak terlalu komplekse. Suara lebih jernih Gambar 2.3.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 2.4. (a). Perbandingan sinyal analog dengan sinyal digital. b). Pemulihan kualitas sinyal digital.Keunggulan sinyal digital terhadap sinyal analog antara lain :1. Lebih kebal terhadap noise dan lebih mudah dipulihkan kualitasnya (lihat Gambar 2.4b.).1. Sederhana, murah dan aman untuk diterapkan pada sistem pengolahan data.

Kelemahan sinyal digital terhadap sinyal analog antara lain :1. 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 cm2.1. 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.

Sebagai ganti gelombang, sinyal digital ditransmisikan dalam bentuk bit-bit biner. Kata biner berarti terdiri dari dua bagian. Pada istilah telekomunikasi, istilah biner mengacu pada fakta bahwa hanya ada dua nilai untuk suara dan data yang ditransmisikan, yaitu on dan off. Bit-bit on dilukiskan sebagai satu, tanda adanya tegangan, dan bit-bit off dilukiskan sebagai nol, tidak ada tegangan. Kenyataan bahwa transmisi digital hanya terdiri dari on dan off adalah suatu alasan mengapa layanan digital dapat lebih akurat dan lebih jernih untuk suara. Sinyal digital dapat dibuat agar lebih dapat diandalkan. Untuk membuat gelomb ang yang dapat memiliki ban yak bentuk dib andingkan bit yang hanya terdiri dari on dan off saja memang lebih kompleks.

2.4 Konversi Digital ke Analog (DAC) dan Analog ke Digital (ADC)

Alat bantu digital yang paling penting untuk teknologi kontrol proses adalah yang menerjemahkan informasi digital ke bentuk analog dan juga sebaliknya. Sebagian besar pengukuran variabel-variabel dinamik dilakukan oleh piranti ini yang menerjemahkan informasi mengenai vaiabel ke bentuk sinyal listrik analog. Untuk menghubungkan sinyal ini dengan sebuahkomputer atau rangkaian logika digital, sangat perlu untuk terlebih dahulu melakukan konversi analog ke digital (A/D). Hal-hal mengenai konversi ini haris diketahui sehingga ada keunikan, hubungan khusus antara sinyal analog dan digital. Seringkali, situasi yang sebaliknya terjadi dimana sinyal digital diperlukan untuk menggerakkan sebuah piranti analog. Dalam hal ini, diperlukan sebuah konverter digital ke analog (D/A).a. Konversi Digital ke Analog (DAC)Sebuah DAC menerima informasi digital dan mentransformasikannya ke dalam bentuk suatu tegangan ananlog. Informasi digital adalah dalam bentuk angka biner dengan jumlah digit yang pasti. Khususnya ketika dipergunakan sebagai penghubung dengan sebuah komputer, angka biner ini disebut word biner atau word komputer. Digit-digit tersebut disebut bit word. Sehingga, sebuah word 8 bit akan memberikan sebuah angka biner yang memiliki delapan digit, seperti 101101102. Konverter D/A mengonversi sebuah word digital ke dalam sebuah tegangan analog dengan memberikan skala output analog berharga nol ketika semua bit adalah nol dan sejumlah nilai maksmum ketika semua bit adalah satu. Hal ini dapat direpresentasikan secara matematis dengan memperlakukan angka biner sebagai angka pecahan. Dalam konteks ini, output dari konverter D/A dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan (3.1) yang memberikan skala dari sejumlah tegangan referensi.

Vx = VR [b121 + b22 2 + . . . + bn2 n ]DimanaVx=output tegangan analogVR=tegangan referensib1 b2 . . . bn =word biner n-bit

Gambar 2.5 Diagram yang memperlihatkan input dan output dari konverter digital ke analog (DAC) n-bit.

b. Konversi Analog ke Digital (ADC)Meskipun ada beberapa transduser yang memberikan output sinyal digital secara langsung dan sdang dikembangkan, sebagian besar transduser tetap hanya mengkonversi variabel dinamik ke dalamsebuah sinyal lsitrik analog. Dengan peningkatan penggunaan logika digital dan komputer di dalam kontrol proses, sangat [erlu untuk mempergunakan sebuah DAC untukmenhasilkan sebuah output yang dikodekan secara digital. Fungsi transfer dari ADC dapat diekspresikan dengan cara yang sama denga Persamaan (3-3) dalam sejumlah tegangan analog yang diberikan sebagai nput, dan konverter mendapatkan sebuah bilangan biner yang jika disubstitusikan ke dalam Persamaan (3-3) memberikan input analog. Sehingga

Vx = VR [b121 + b22 2 + . . . + bn2 n ]DimanaVx=input tegangan analogVR=tegangan referensib1 b2 . . . bn = output digital n-bit

Gambar 2.6 Konverter A/D tipe pendekatan successive sangat umum digunakan dan melibatkan penggunaan konverter D/A.

2.5 Aplikasi dari Sinyal digital pada kehidupan sehari-hari

a. Electrocardiogram (ECG)Elektrokardiograf (ECG) adalah perekam sinyal jantung manusia dengan keluaran sinyal di monitor atau grafik di kertas grafik. Untuk mendapatkan sinyal jantung manusia dilakukan dengan cara penempelan sadapan di tubuh manusia. Pengukuran ECG ini adalah pengukuran sinyal listrik dari kulit tubuh. Sinyal listrik ini ditimbulkan karena aliran darah yang dipompa oleh jantung. Dari permukaan kulit di dada atau kulit di kaki dan tangan sudah bisa mewakili sinyal jantung. Beda antara peletakan sadapan ECG di dada dan di tangan dan kaki adalah hanya pada besar dan kecilnya (amplitudo) dari sinyal, sedangkan bentuk sinyalnya tetap sama.Aktivitas elektrik ditimbulkan oleh sel jantung sebagai ion yang bertukar melewati membran sel. Elektroda yang dapat menghantarkan aktivitas listrik dari jantung ke mesin EKG ditempatkan pada posisi yang strategis di ekstremitas dan precordium dada. Energi elektrik yang sangat sensitive kemudian diubah menjadi grafik yang ditampilkan oleh mesin EKG. Tampilan ini disebut elektrokardiogram.

Gambar 2.7 Kontraksi jantung direpresentasikan dalam bentuk gelombang pada kertas EKG, dan dinamakan gelombang P, Q, R, S, dan T

b. Televisi DigitalTelevisi digital atau penyiaran digital adalah jenis televisi yang menggunakan modulasi digital dan sistem kompresi untuk menyiarkan sinyal video, audio, dan data ke pesawat televisi. Sistem TV digital mampu menghasilkan penerimaan gambar yang jernih, stabil, dan tanpa efek bayangan atau gambar ganda, walaupun pesawat penerima berada dalam keadaan bergerak dengan kecepatan tinggi.

c. Radio DigitalRadio digital adalah teknologi radio yang mengirimkan informasi menggunakan sinyal digital. Radio digital adalah generasi penerus dari radio analog. Radio ini memiliki banyak kelebihan seperti suara yang lebih jernih dibanding radio analog, mutu sinyal yang lebih bagus, dan berbagai fasilitas lain seperti dapat di-pause, di-rewind, atau disimpan sementara apabila ingin mendengarkannya nanti.d. Komputer DigitalKomputer Digital adaiah komputer yang beroperasi atau bekerja dengan angka-angka atau tanda-tanda lain seperti huruf, tanda baca dan karakter khusus lainnya yang dalam operasinya di identifikasikan sebagai angka. Komputer Digital mempunyai kemampuan kalkulasi dan manipulasi data. Karena komputer ini mempunyai kemampuan kalkulasi dan manipulasi data, maka komputer digital sering digunakan orang untuk aplikasi-aplikasi bisnis, dan lain-lain aplikasi yang mengolah data kuantitatif.e. Kamera DigitalAplikasi nyata dari teknologi pengolahan sinyal digital salah satunya ada pada kamera digital baik itu yang menggunakan CCD ataupun CMOS, terlihat dari prinsip kerja kedua jenis sensor kamera digital tersebut, yang tentunya memerlukan pengolahan sinyal digital yang kompleks untuk menghasilkan kualitas gambar yang maksimal, selain dari teknologi material yang di kembangkan pula.

Proses pengolahan sinyal digital pada kamera digital juga terbukti dengan digunakannya media berupa flash memory untuk menyimpan gambar dalam bentuk file digital. Artinya dalam sistem kamera digital sangat digunakan sekali teknologi pengolahan sinyal digital.

BAB IIIPENUTUP

3.1 KesimpulanSignal digital sering disebut juga dengan diskrit. Signal ini tersusun atas dua keadaan yang dikenal dengan bit yaitu keadaan 0 dan keadaan 1. Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Sinyal digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau/noise, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetic tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses dengan mudah tanpa terlalu banyak mengurangi kualitas data.. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi. Kelebihan lain dari sistem sinyal digital ini adalah biaya yang relatif lebih murah dibandingkan dengan sinyal analog dalam pemrosesannya

14