Man Jadda Wajada

Analog to Digital Conventer (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sebuah sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu korversinya.

Suatu tegangan analog dengan ordo yang sangat kecil akan sulit dideteksi, agar tegangan analog ini mudah dimengerti maka harus diubah kesuatu keluaran biner. Untuk menghasilkan keluaran biner ini diperlukan suatu konverter dalam hal ini ADC 0804 mampu melakukannya.

Dalam fungsinya ada beberapa jenis ADC, yang masing-masing mempunyai kelebihan, berdasarkan pada metode pengubahan isyarat analog ke digital ADC dibedakan menjadi :
Metode pencacah (Counting)
Metode dual slope atau ratiometrik
Metode pendekatan berurutan (Successive Approximation / SAC)

Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive approximation convertion atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Dalam gambar 6.1 memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.

Gambar 6.1 Diagram Blok ADC
Secara singkat prinsif kerja dari konventer A/D adalah semua bit-bit diset kemudian di uji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekuivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekuivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, output digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru.
 

IC ADC 0804 mempunyai dua input analog, Vin(+) dan Vin(-) sehingga dapat menerima input diferensial. Input analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan yang dihubungan dengan ke dua pin input yaitu Vin=Vin-1 – Vin-1. Kalau input analog berupa tegangan tungga, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin(+), sedangkan Vin(-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan input analog mulai dari 0 volt sampai 5 volt (skala penuh, karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan :
resolusi= (tegangan skala penuh)/(2^n-1)
(n menyatakan jumlah bit output biner IC analog to digital conventer)
 

IC DC 0804 memiliki generator clock internal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :
f=0,91/RC
 

Untuk sinyal clock ini dapat digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan dengan pin CLK IN. ADC 0804 memiliki output digital. Input Chip Select (aktif LOW) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika HIGH, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua output berada dalam keadaan impedasi tinggi. Input write atau start convention digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan output interrupt atau end convertion menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.
Metode pendekatan paralel (Paralel-Comparator)
 

Untuk menentukan ADC yang digunakan dalam sistem akuisisi data ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :
Kecepatan konversi
Resolusi
Rentang masukan analog maksimum
Jumlah kanal masukan
 

Pemilihan ADC umumnya ditentukan oleh metode yang digunakan untuk konversi data, sedangkan rentang tegangan masukan analog maksimum adalah watak untai ADC yang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksimal yang diizinkan. Resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog. Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja memilih ADC 0804 sebagai konverter A/D. ADC 0804 adalah suatu IC CMOS pengubah analog ke digital delapan bit dengan satu kanal masukan.

Gambar 6.2 Konfigurasi Pin ADC 0804
Keterangan pada masing-masing pin pada IC ADC 0804 :
 

Pin 1-3 (CS, RD, WR) Merupakan masukan kontrol digital dengan level tegangan logika TTL. Pena CS dan RD jika tidak aktif maka keluaran digital akan berada pada keadaan impedansi tinggi. Pena WR bila dibuat aktif bersamaan dengan CS akan memulai konversi. Konversi akan reset bila WR dibuat tidak aktif. Konversi dimulai setelah WR berubah menjadi aktif.
 

Pin 4 dan 19 (clock IN dan clock R). Merupakan pena masukan dari rangkaian schmit trigger. Pin ini digunakan sebagai clock internal dengan menambah rangkaian RC.
Pin 5 (INTR) Merupakan pena interupsi keluaran yang digunakan didalam system mikroprosesor. Pin 5 menunjukkan bahwa konversi telah selesai. Pin 5 akan mengeluarkan logika tinggi bila konversi dimulai dan mengeluarkan pin rendah bila konversi selesai.
 

Pin 6 dan 7 (Vin (+) dan Vin (-) Merupakan pena interupsi untuk masukan tegangan analog. Vin (+) dan Vin (-) adalah sinyal masukan differensial. Vin (-) digunakan untuk masukan negatif jika Vin (+) dihubungkan dengan ground, dan Vin (+) digunakan untuk masukan positif jika Vin (-) dihubungkan ground.
Pin 8 dan 10 (AGND dan DGND) Pin ini dihubungkan dengan ground.
 

Pin 9 (Vref/2) Merupakan pena masukan tegangan referensi yang digunakan sebagai referensi untuk tegangan masukan dari pin 6 dan 7.
Pin 11 sampai 18 (bus data 8 bit) Merupakan jalur keluaran data digital 8 bit. Pin 11 merupakan data MSB dan pena 18 merupakan data LSB.
Pin 20 (V+) Pin ini dihubungkan ke VCC (5volt).
 

Data analog perlu didigitalkan terlebih dahulu untuk membolehkan data tersebut menggunakan sistem penghantaran digital. Pendigitalan data analog akan menghasilkan data digital. Data ini seterusnya akan dibawa oleh isyarat digital atau isyarat analog. Pendigitalan menghasilkan data yang sangat banyak. Ada beberapa metode yang dipakai pada pada pendigitalan sinyal analog, yaitu :
Pulse Amplitude Modulation (PAM)
 

Teknik ini mengambil sinyal analog, mencupliknya (sampling) dan membangkitkan sederetan pulsa. Pencuplikan berarti mengukur amplitude sinyal pada interval atau level yang sama. Disini dipakai metode yang dinamakan sample and hold.
Pulse Code Modulation (PCM)
PCM memodifikasi pulsa yang dihasilkan PAM untuk diubah menjadi sinyal digital yang komplit. PCM pertama-tama mengkuantisasi pulsa PAM.
Digital To Analog Conventer (DAC)

Walaupun besaran fisis pada umumnya besaran analog, kini berbagai peralatan elektronika telah banyak yang menyimpan, mengolah dan mengirimkan data dalam bentuk digital. Hal ini disebabkan karena penggunaan sinyal-sinyal digital lebih banyak memberkan keuntungan dari pada sinyal-sinyal analog. Proses yang biasa dilakukan untuk maksud diatas adalah mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital, kemudian dilakukan pengolahan sinyal-sinyal secara numerik, dan pada saat mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Pada percobaan ini hanya akan dikaji perihal pengubahan sinyal digital menjadi sinyal analog (DAC, Digital to Analog Converter). Rangkaian sederhana untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog ditunjukkan oleh gambar 6.1.

Gambar 6.3 Pengubah Digital ke Analog

Kuat arus I0, I1, I2, I3 dan If memiliki hubungan :
I_f= I_0-I_1-I_2-I_3
-V_2/R_t =-E S_0/R_0 - S_1/R_1 -S_2/R_2 -S_3/R_3
Atau :
V_1=R_1 E S_0/R_0 -S_1/R_1 -S_2/R_2 -S_3/R_3
Dengan S0, S1, S2, dan S3 akan bernilai nol jika saklar terbuka, dan bernilai 1 jika saklar tertutup.
Dengan memasukan nilai R3 = R, R2 = 2 R, R1 = 4 R, R0 = 8 R, dan Rf = 8R/15 akan didapatkan :
V_0=(S E)/15+S_0/S_8 -S_1/4-S_2/2-S_3/1

Terlihat bahwa dengan member tegangan masukan positif, akan diperoleh tegangan keluaran negatif. Mengingat Op-Amp yang digunakan adalah LM324 yang diberi satu daya 0 – 5 Volt, maka tidak dapat menghasilkan keluaran negatif.

Jika semua saklar diputus, tegangan keluar bernilai 0, sedangkan jika semua saklar disambung, tegangan keluarannya akan sama dengan E. Variasi yang lain dari kombinasi saklar tersebut akan menghasilkan tegangan keluaran antara 0 dan E dengan resolusi tegangan 8E/15 Volt.

http://hgenius-electrical-eng.blogspot.com/2011/03/analog-to-digital-conventer-adc.html