Pengertian ADC – Apakah kalian sebelumnya sudah mengetahui apa itu ADC? ADC merupakan sebuah metode untuk mengubah sinyal digital analog menjadi sinyal digital.
Fungsi dari ADC ini sangatlah penting bagi sebuah mikrokontroler untuk merancang sebuah produk elektronik.
Nah pada artikel kali ini mimin akan membahas mengenai pengertian adc, cara kerja, konsep dasar, komparator, aplikasi dan penerapannya. Untuk itu simak pembahasannya disini.
Daftar isi
Pengertian ADC (Analog to Digital Converter)
ADC (Analog to Digital Converter) adalah rangkaian yang mengubah nilai tegangan kontinu (analog) menjadi nilai biner (digital) yang bisa dimengerti oleh perangkat digital, sehingga bisa digunakan untuk komputasi digital.
Maka dengan kata lain, ADC ini memungkinkan rangkaian digital berinteraksi dengan dunia nyata dengan menyandikan sinyal analog ke sinyal digital yang berbentuk biner.
Rangkaian ADC ini umumnya dikemas dalam bentuk IC dan diintegrasikan dengan mikrokontroler.
Di dunia nyata, sinyal analog yang berasal dari berbagai sumber serta sensor yang mengukur suara cahaya, gerakan dan suhu akan terus berubah nilai (kontinu), sehingga memberikan nilai yang berbeda dalam jumlah yang tidak terbatas.
Sedangkan pada rangkaian digital di sisi lain bekerja dengan sinyal biner yang hanya mempunyai dua kondisi diskrit yakni logika 0 (rendah) dan logika 1 (tinggi).
Maka dari itu, diperlukan sebuah rangkaian elektronika yang bisa mengubah dua domain yang berbeda dari sinyal analog yang kontinu menjadi sinyal digital yang diskrit.
Rangkaian inilah yang sering kita sebut dengan ADC (Analog to Digital Converter) atau Konverter Analog ke Digital.
Perangkat yang menjadi pelantara untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital supaya dimengerti oleh mikrokontroler dan mikroprosesor.
Cara Kerja ADC (Analog to Digital Converter)
Jenis sinyal analog dalam kehidupan kita sehari-hari bisa berupa cahaya, suara, gerakan ataupun suhu.
Sedangkan sinyal digital diwakili oleh urutan nilai diskrit dimana sinyal dipecah menjadi urutan yang bergantung pada deret waktu atau laju pengambilan sampel.
Urutan proses ADC dalam mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yaitu mengambil sampel sinyal analog, mengukur dan mengubahnya menjadi nilai digital yang berbentuk nilai biner.
Maka dengan demikian, ADC mengubah sinyal menjadi analog yang diterimanya menjadi data keluaran (output) yang berbentuk serangkaian nilai digital.
Adapun dua faktor utama dalam ADC yang menjadi penentu keakuratan nilai digital yang dihasilkannya. Kedua faktor tersebut yaitu Resolusi dan Sample Rate.
1. Resolusi
Contohnya, apabila sinyal 1V diubah menjadi sinyal digital dengan menggunakan ADC 3 bit, maka akan menghasilkan 8 tingkatan pembagian (23 = 8 atau dalam biner adalah 111).
Maka dengan kata lain, terdapat 8 tingkatan untuk mencapai output 1V. Masing-masing satu tingkatan yaitu 0,125V (1/8 = 0,125V). Jadi perubahan minimum dari ADC 3 bit untuk 1V ini yaitu 0,125V atau 125mV setiap tingkatan.
Apabila kita menaikan Bit Rate yang lebih tinggi, maka akan mendapatkan hasil sinyal yang lebih presisi dan baik.
Misalnya contoh, apabila 1V dikonversikan dengan resolusi ADC yang menggunakan 6 bit maka setiap tingkatannya akan menjadi 0.0156V atau sekitar 15,6mV. Untuk lebih jelasnya bisa kalian lihat gambar diatas.
2. Sample Rate atau Sample Speed (Kecepatan Sampel)
Jumlah sampel dikonversi dari analog ke digital yang bisa dibuat oleh konverter dalam setiap detik disebut dengan kecepatan sampel.
Sample rate ini diukur dalam satuan S/s (Sample per Detik) atau SPS (Sample per Second).
Misalnya ADC yang bagus dapat mempunyai sample rate atau rasio pengambilan sample hingga 300Ms/s (dapat dibaca menjadi 300 juta sampel per detik).
Konsep Dasar ADC (Analog to Digital Converter)
Pengolahan sinyal analog menjadi sinyal digital melalui beberapa tahapan. Proses yang terjadi dalam ADC yaitu:
1. Sampling
Sampling/pencuplikan merupakan proses mengambil sebuah nilai pasti (diskrit) pada suatu data kontinu dalam suatu titik tertentu dengan periode yang tetap.
Sampling mengambil sampel dari sinyal analog pada titik tertentu secara beraturan. Harry Nyquist dari Bell Laboratory mempelajari proses sampling serta membuat kriteria frekuensi sampling yang dikenal dengan Teorema Nyquist atau Nyquist Sampling Rate.
Dengan kriteria ini ditetapkan bahwa frekuensi sampling minimal adalah dua kali frekuensi masukan.
Misalnya sinyal masukannya yaitu 20Hz, maka frekuensi sampling minimal adalah 40Hz. Dengan nilai minimal ini sekurang-kurangnya bisa memperoleh nilai lembah dan puncak dari sinyal analog.
Semakin besar nilai dari frekuensi sampling, maka representasi sinyal analog menjadi sinyal digita akan semakin akurat dan presisi.
2. Encoding
Encoding/pengkodean merupakan proses mengubah besaran data sampling kedalam bentuk digital biner berdasarkan level kuantitasi.
Misalkan data kuantisasi 2 bit, maka urutan sinyal sampling yaitu satu dari empat level kuantisasi.
Perhatikan gambar diatas, misalnya data sampling pertama dinamakan D1, data kedua D2 dst.
Maka jika D1 berada pada lebel kuantisasi 10 maka kode biner yang keluar adalah 10, dan D2 yang berada pada kuantisasi 11 akan menghasilkan data 11.
Data ini mengikuti nilai pembulatan dari kuantisasi. Hal yang sama berlaku untuk data sampling berikutnya.
Setelah encoding, sinyal digital sudah siap untuk diproses oleh processor sesuai dengan kebutuhannya.
3. Quantization
Quantization/kuantisasi merupakan proses mengelompokkan data hasil sampling ke dalam kelompok-kelompok data.
Dalam matematika, kuantisasi adalah proses pemetaan nilai input seperti nilai pembulatan. Setiap sistem digital mempunyai jumlah bit dasar yang digunakan untuk merepresentasikan data.
Bit adalah unit dasar yang dinyatakan dengan 0 dan 1. Dalam kuantisasi, data sampling dikelompokkan berdasarkan jumlah bit yang digunakan pada sistemnya.
Misalnya saja kuantisasi dalam sistem digital 2 bit, dengan 2 bit maka bisa diperoleh level kuantisasi sebanyak 4 level berbeda yakni 00, 01, 10 dan 11.
Formula mencari level kuantisasi adalah 2n (2 pangkat n), yang dimana n adalah jumlah bit.
Komparator ADC (Analog to Digital Converter)
Proses mengambil sampel sinyal analog untuk diubah menjadi bentuk digital yang setara bisa dilakukan dengan berbagai cara.
Meskipun ada banyak chip konverter analog ke digital seperti seri ADC08xx yang tersedia dari berbagai produsen, kalian dapat membuat ADC sederhana dengan menggunakan komponen diskrit.
Salah satu cara paling sederhanan yaitu dengan menggunakan pengkodean paralel atau yang dikenal dengan komparator.
Komparator digunakan untuk mendeteksi serta membandingkan level tegangan yang berbeda dan mengeluarkan status switching mereka ke encoder.
Output dari komparator ini berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low) yang bergantung pada tegangan mana yang lebih besar.
Komparator juga sering digunakan untuk sinyal clock ke komputer atau pada sistem pemroses digital lainnya.
Pada gambar diatas memperlihatkan logika di output sebuah komparator bergantung pada selisih tegangan di kedua input analog.
Aplikasi dan Penerapan ADC (Analog to Digital Converter)
Adapan beberapa aplikasi dan penerapannya yang dapat kita ketahui, diantaranya:
- Perangkat robotik
- Perangkat telekomunikasi
- Perangkat mobile gaming
- Perangkat audio dan video
- Alat medis dan pencitraan digital
- Alat ukur dan instrumentasi digital
- Berbagai project mikrokontroler berbasis sensor analog
- Perangkat elektronik seperti AC dengan teknologi inverter
Demikianlah penjelasan mengenai pengertian adc, cara kerja, konsep dasar, komparator, aplikasi dan penerapannya. Semoga bisa bermanfaat bagi kita semua. Sekian sampai jumpa, terimakasih 😃
