Sistem Digital – A. Fajri Alvi2
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi digital saat ini yang semakin maju sehingga masyarakat terpesona akan mesin-mesin yang menghasilkan fungsi aritmetika dengan ketelitian dan kecepatan yang menakjubkan.
Pada makalah ini akan dibicarakan mengenai sistem digital dan sistem bilangan serta gerbang logika. Gerbang logika biasa akan dirangkai satu sama dengan yang lain untuk menghasilkan penambahan dan pengurangan. Selain itu, pada makalah ini juga akan dibicarakan mengenai rangkaian yang dapat mengubah dari Analaog ke Digital atau sebaliknya.
Rumusan Masalah
Jelaskan apa itu Sistem Digital?
Jelaskan macam-macam Sistem Bilangan?
Jelaskan bagaimana Rangkaian ADC itu?
Jelaskan bagaimana Rangkaian DAC itu?
Jelaskan bagaimana proses Rangkaian Pengolah Sinyal Digital itu?
Tujuan Penulisan
Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penulisan makalah ini adalah:
Menjelaskan pengertian dan kelebihan-kekurangan Sistem Digital.
Menjelaskan macam-macam Sistem Bilangan.
Menjelaskan proses dan prinsip kerja Rangkaian ADC.
Menjelaskan karakteristik dan prinsip kerja Rangkaian DAC.
Menjelaskan proses Rangkaian Pengolah Sinyal Digital.
BAB II
PEMBAHASAN
SISTEM DIGITAL
Pengertian Sistem Digital
Sistem adalah suatu jaringan kerja dari prosedur prosedur yang saling berhubungan, berkumpul bersama sama untuk melakukan suatu kegiatan atau menyelasaikan suatu sasaran tertentu. Sistem digital adalah sistem elektronika yang setiap rangkaian penyusunnya malakukan pengolahan sinyal diskrit.
Sistem digital terdiri dari beberapa rangkaian digital / logika, komponen elektronika, dan elemen gerbang logika untuk pengalihan tenaga/energi.
Sistem digital merupakan suatu sistem yang berfungsi untuk mengukur suatu nilai yang bersifat tetap dan tidak teratur dalam bentuk diskrit berupa digit-digit atau angka-angka, contohnya bilangan integer dan pecahan. Kita mengenal yang namanya rangkaian digital. Ini berbeda dengan sistem digital dan bedanya terdapat pada ;
Rangkaian digital :
Bagian-bagiannya terdiri atas beberapa gerbang logika.
Outputnya merupakan fungsi pemrosesan sinyal digital.
Input dan output berupa sinyal digital.
Sistem digital :
Bagian-bagiannya terdiri atas beberapa rangkaian digital, gerbang logika, dan komponen lainnya.
Outputnya merupakan fungsi pengalihan tenaga.
Input dan output beruupa suatu tenaga/energi.
Kelebihan dan Kekurangan Sistem Digital
Kelebihan sistam digital :
Teknologi digital menawarkan biaya lebih rendah, keandalan (reability) lebih baik, pemakain ruang yang lebih kecil dan konsumsi daya yang lebih rendah.
Teknologi digital membuat kualitas komunikasi tidak tergantung pada jarak.
Teknologi digital lebih bergantung pada noise.
Jaringan digital ideal untuk komunikasi data yang semakin berkembang.
Teknologi digital memungkinkan pengenalan layanan-layanan baru.
Teknologi digital menyediakan kapasitastransmisi yang besar.
Teknologi digital menawarkan fleksibilitas.
Kekurangan sistem digital adalah:
Tidak menggambarkan keadaan yang sebenarnya karna hampir semua kuantit dalam bentuk analog.
Memerlukan satu dan kedua duanya penukar untuk memproses isyarat dalam bentuk analog dan digital. Hal ini akan merumitkan reka bentuk dari sistem
Gambar perbedaan sistem analog dengan digital.
Karakteristik sistem digital adalah bahwa ia bersifat diskrit, sedangkan sistem analog bersifat kontinyu sehingga pengukuran yang didapat sebenarnya lebih tepat dari sistem digital hanya saja banyak keuntungan-keuntungan yang lain yang dimiliki oleh sistem digital.
Sistem digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu sistem digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi sistem digital. Pada sistem analog, terdapat amplifier di sepanjang jalur transmisi. Setiap amplifier menghasilkan penguatan (gain), baik menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di sepanjang jalur transmisi tersebut. Pada sistem digital, amplifier digantikan regenerative repeater. Fungsi repeater selain menguatkan sinyal, juga "membersihkan" sinyal tersebut dari noise. Pada sinyal "unipolar baseband", sinyal input hanya mempunyai dua nilai – 0 atau 1. Jadi repeater harus memutuskan, mana dari kedua kemungkinan tersebut yang boleh ditampilkan pada interval waktu tertentu, untuk menjadi nilai sesungguhnya di sisi terima.
Secara mudahnya, digital itu adalah 0 dan 1, atau logika biner, atau diskrit, sedang analog adalah continous. Digital bisa dilihat sebagai analog yang dicuplik/di sampling, kalau samplingnya semakin sering atau deltanya makin kecil, katakan mendekati nol, maka sinyal digital bisa terlihat menjadi analog kembali. Menghitung sinyal digital lebih gampang karena diskrit, sedang analog anda harus menggunakan diferensial integral.
Alat-alat digital yang dibuat dan bekerja didasarkan pada prinsip digital, ini lebih gampang dari analog, tapi sekarang ini analog menjadi trend lagi, karena digital dengan clock yg makin kecil Gega Herzt atau lebih, perilakunya sudah menjadi seperti rangkaian analog, jadi diperlukan ahli-ahli rangkaian analog. Sedangkan untuk telekomunikasi, mau tidak mau masih melibatkan analog, karena harus menggunakan sinyal pembawa (carrier), komunikasi digitalpun hanya datanya yg didigitalkan (data digital (0-1) dimodulasi dengan carrier sinyal analog) di akhirnya harus diubah lagi jadi analog.
SISTEM BILANGAN
Sistem Bilangan atau Number System adalah suatu cara untuk mewakili besaran dari suatu item fisik. Sistem Bilangan menggunakan suatu bilangan dasar atau basis (base / radix) yang tertentu. Dalam hubungannya dengan komputer, ada 4 Jenis Sistem Bilangan yang dikenal yaitu :
Desimal (Basis 10)
Desimal (Basis 10) adalah Sistem Bilangan yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Sistem bilangan desimal menggunakan basis 10 dan menggunakan 10 macam simbol bilangan yaitu : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 dan 9. Sistem bilangan desimal dapat berupa integer desimal (decimal integer) dan dapat juga berupa pecahan desimal (decimal fraction). Untuk melihat nilai bilangan desimal dapat digunakan perhitungan seperti berikut, misalkan contoh bilangan desimal adalah 8598. Ini dapat diartikan :
Dalam gambar diatas disebutkan Absolut Value dan Nilai Position. Setiap simbol dalam sistem bilangan desimal memiliki Absolut Value dan Position Value. Absolut value adalah Nilai Mutlak dari masing-masing digit bilangan. Sedangkan Position Value adalah Nilai Penimbang atau bobot dari masing-masing digit bilangan tergantung dari letak posisinya yaitu bernilai basis di pangkatkan dengan urutan posisinya. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel dibawah ini.
Dengan begitu maka bilangan desimal 8598 bisa diartikan sebagai berikut :
Sistem bilangan desimal juga bisa berupa pecahan desimal (decimal fraction), misalnya : 183,75 yang dapat diartikan :
Biner (Basis 2)
Biner (Basis 2) adalah Sistem Bilangan yang terdiri dari 2 simbol yaitu 0 dan 1. Sistem bilangan biner modern ditemukan oleh Gottfried Wilhelm Leibniz pada abad ke-17 dan di populerkan oleh John Von Neumann. Sistem bilangan ini merupakan dasar dari semua sistem bilangan berbasis digital. Dari sistem biner, kita dapat mengkonversinya ke sistem bilangan Oktal atau Hexadesimal. Sistem ini juga dapat kita sebut dengan istilah bit, atau Binary Digit. Pengelompokan biner dalam komputer selalu berjumlah 8, dengan istilah 1 Byte/bita. Dalam istilah komputer, 1 Byte = 8 bit.
Perhitungan dalam biner mirip dengan menghitung dalam sistem bilangan lain. Dimulai dengan angka pertama, dan angka selanjutnya. Dalam sistem bilangan desimal, perhitungan menggunakan angka 0 hingga 9, sedangkan dalam biner hanya menggunakan angka 0 dan 1.
Contoh Bilangan Biner 1001, Ini dapat di artikan (Di konversi ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut :
Position Value dalam sistem Bilangan Biner merupakan perpangkatan dari nilai 2 (basis), seperti pada tabel berikut ini :
Berarti, Bilangan Biner 1001 perhitungannya adalah sebagai berikut :
Atau dengan rumus sebagai berikut :
Bilangan biner dikenal berbagai istilah, antara lain disebut bilangan biner, angka biner atau digit biner (binary digit 0 ) yang bisanya disingkat bit. Istilah biner digunakan merujuk pada ke sesuatu yang berjumalh dua, dua bagian, atau serba dua. Kata biner berasal dari bahasa inggris yang bermakna berpasangan. Dalam matematika dan komputer, bialnagn biner menggunakan numerik 0 (nol) dan 1 (satu). Bilangan biner dijadikan sebagai dasar dari semua sistem bilangan digital. Istilah biner digunakan dalam berbagai alat – alat berbasis elektronik. Sistem ini diimplementasikan langsung dalam sirkuit elektronik digitan menggunakan gerbang logika. Sebagai contoh, sistem biner dijadikan sebagai dasar untuk mempresentasikan berbagai karakter ASCII, Unicode, dan varian – varian lainya yang sekarang ini digunakan luas pada berbagai sistem komputer dan jaringan. Satuan – satuan kapasitas yang digunakan pada komputer, seperti byte, oktet dan word juga berbasis pada sistem biner. Oleh karena itu, sistem biner merupakan salah satu pengetahuan dasar yang harus dikuasai agar tahu seluk beluk komputer, termasuk perancangan sistem / unit komputer dan jaringan, serta troublesoutingnya.
Oktal (Basis 8)
Oktal (Basis 8) adalah Sistem Bilangan yang terdiri dari 8 Simbol yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Contoh Oktal 1024, Ini dapat di artikan (Di konversikan ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut :
Position Value dalam Sistem Bilangan Oktal merupakan perpangkatan dari nilai 8 (basis), seperti pada tabel berikut ini :
Berarti, Bilangan Oktal 1022 perhitungannya adalah sebagai berikut :
Hexadesimal (Basis 16)
Hexadesimal (Basis 16), Hexa berarti 6 dan Desimal berarti 10 adalah Sistem Bilangan yang terdiri dari 16 simbol yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15). Pada Sistem Bilangan Hexadesimal memadukan 2 unsur yaitu angka dan huruf. Huruf A mewakili angka 10, B mewakili angka 11 dan seterusnya sampai Huruf F mewakili angka 15.
Contoh Hexadesimal F3D4, Ini dapat di artikan (Di konversikan ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut :
Position Value dalam Sistem Bilangan Hexadesimal merupakan perpangkatan dari nilai 16 (basis), seperti pada tabel berikut ini :
Berarti, Bilangan Hexadesimal F3DA perhitungannya adalah sebagai berikut :
Gerbang Logika
Gerbang logika ( logic gate ) merupakan dasar pembentuk system digital. Gerbang
Logika merupakan rangkaian elektronika, gerbang berfungsi untuk mengontrol arus informasi, biasanya dalam bentuk pulsa tegangan.
Gerbang AND
Disebut juga gerbang " Semua atau tidak satu pun "Dalam rangakaian di bawah ini . Lampu ( Y ) hanya akan menyala jika kedua saklar masukan ( A dan B) tertutup. Semua kemungkinan kombinasi untuk saklar A dan B di tunjukkan dalam table kebenaran.
Gambar rangkaian logika AND Simbol Logika AND
Pernyataan bolean untuk gerbang AND di atas : A . B = Y atau AB = Y
Gerbang OR
Sering disebut gerbang "Setiap atau semua" , dalam rangkain di gambar , Lampu (Y) akan menyala bila saklar A atau B tertutup.
Simbol Standard Gerbang Logika OR
Pernyataan Bolean untuk gerbang OR : A + B = Y
Gerbang Not ( Inverter )
Disebut juga pembalik, hanya mempunyai satu masukan dan satu keluaran, dimana output selalu merupakan kebalikan inputnya.
Gerbang NAND ( Not – AND )
Simbol Tabel kebenaran Gerbang NAND
Gerbang NOR ( Not – OR )
Simbol Tabel Kebenaran NOR
Gerbang XOR ( OR – Ekslusif ) dan XNOR ( NOR – ekslusif )
Rangkaian ADC (Analog to Digital Converter)
Gambar 1. Rangkaian ADC
Rangkaian ADC adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, dalam artian sinyal yang awalnya tidak bisa ditentukan nilai numeriknya menjadi sinyal yang mempunyai sifat numerik. Sebenarnya saat ini sudah banyak sekali IC yang dibuat khusus untuk kegunaan fungsi ADC, bahkan ada yang sudah terintegrasi dengan IC Microcontroller yang pasti mendukung aplikasi rangkaian yang lebih kompleks. Tetapi dengan contoh rangkaian ADC di atas setidaknya kita dapat memahami prinsip kerja dari rangkaian ADC sesungguhnya.
Sebenarnya prinsip dasar ADC muncul dari pemikiran bahwa sinyal analog yang mempunyai jangka amplitude dari 0 volt sampai dengan tegangan puncak bisa dibagi rata menjadi beberapa potongan atau bagian yang nantinya setiap bagian potongan tersebut mewakili satu angka numerik atau digital.
Jadi dengan demikian dapat kita simpulkan bahwa semakin rapat range pembagian yang digunakan pada rangkaian ADC maka keluaran yang didapatkan akan semakin bagus dan mendekati sempurna. Sehingga dengan begitu kemungkinan pembalikan kembali sinyal keluaran menjadi sinyal analog akan lebih bisa dilakukan. Tetapi semuanya tergantung dari aplikasi dan kegunaan rangkaian ADC tersebut, bisa saja penggunaan range yang lebih rapat akan menjadi sia-sia jika aplikasi rangkaian tersebut hanya menuntut kegunaan yang lebih sederhana
Proses pada ADC
Ada tiga proses yang terjadi dalam ADC yaitu :
Pencuplikan
Pencuplikan adalah proses mengambil suatu nilai pasti (diskrit) dalam suatu data kontinu dalam satu titik waktu tertentu dengan periode yang tetap. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut:
Semakin besar frekuensi pen-cuplik-an, berarti semakin banyak data diskrit yang didapatkan, maka semakin cepat ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.
Pengkuantisasian
Pengkuantisasian adalah proses pengelompokan data diskrit yang didapatkan pada proses pertama ke dalam kelompok-kelompok data. Kuantisasi, dalam matematika dan pemrosesan sinyal digital, adalah proses pemetaan nilai input seperti nilai pembulatan.
Semakin banyak kelompok-kelompok dalam proses kuantisasi, berarti semakin kecil selisih data diskrit yang didapatkan dari data analog, maka semakin teliti ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.
Pengkodean
Pengkodean adalah meng-kode-kan data hasil kuantisasi ke dalam bentuk digital (0/1) atau dalam suatu nilai biner.
Dengan: X1 = 11, X2 = 11, X3 = 10, X4 = 01, X5 = 01, X6 = 10.
Secara matematis, proses ADC dapat dinyatakan dalam persamaan:
Data ADC = (Vin/Vref) x Maksimal Data Digital
Dengan Vref adalah jenjang tiap kelompok dalam proses kuantisasi,kemudian maksimal data digital berkaitan proses ke-3 (peng-kode-an). Sedangkan proses ke-1 adalah seberapa cepat data ADC dihasilkan dalam satu kali proses.
Prinsip Kerja ADC
Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.
Kecepatan Sampling ADC
Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan "seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu". Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).
Ilustrasi Kecepatan Sampling ADC
Resolusi ADC
Resolusi ADC menentukan "ketelitian nilai hasil konversi ADC". Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit.
Analisa dan Prinsip Kerja Rangkaian ADC dari Gambar 1
Rangkaian adc diatas memanfaatkan rangkaian pembanding op-amp sebagai rangkaian dasar. Dimana perbedaan yang sedikit pada kedua terminal input op-amp akan menghasilkan tegangan sebesar Vdd atau Vcc op-amp. Jika tegangan pada terminal positif input lebih besar dari pada terminal negative input maka keluaran adalah 9 volt (sesuai dengan Vdd), sedangkan jika tegangan pada terminal negative input lebih besar maka tegangan keluarannya adalah 0 volt (sesuai dengan Vcc).
Menggunakan 3 (tiga) buah op-amp dengan tujuan setiap satu op-amp mewakili satu jangkah pembagian tegangan input.
Pada masing-masing terminal negative input op-amp mendapatkan tegangan referensi (penentuan) yang ditentukan oleh pembagian tegangan antara R1, R2, R3 dan R4.
R2, R3 dan R4 sengaja dibuat dengan nilai yang sama dengan maksud supaya tegangan pada terminal negative (referensi) masing-masing op-amp membentuk jangkah atau range yang teratur.
Masing-masing terminal positif input op-amp digabung dan digunakan sebagai jalur input sinyal analog. Hal ini sengaja diatur supaya posisi sinyal input analog tersebut bisa dibaca oleh masing-masing op-amp yang mana pada masing-masing terminal negative input op-amp tersebut sudah dipasang tegangan penentu.
IC3 mewakili range tegangan terendah, kemudian dilanjutkan oleh IC2, IC1 mewakili range tertinggi.
Tegangan pada terminal negative input IC3 adalah (R4 / (R1+R2+R3+R4)) x 9 volt.
= (10K / 31,2K) x 9 volt = 2,89 volt.
Tegangan pada terminal negative input IC2 adalah ((R3+R4) / (R1+R2+R3+R4)) x 9 volt = (20K / 31,2K) x 9 volt = 5.77 volt
Tegangan pada terminal negative input IC1 adalah ((R2+R3+R4) / (R1+R2+R3+R4)) x 9 volt = (30K / 31,2K) x 9 volt = 8,65 volt
Jadi dari perhitungan tegangan referensi pada terminal negative input ke-tiga op-amp tersebut adalah mempunyai delta atau jangkah tegangan 2.88 volt. Tegangan 2,88 volt ini yang saya sebut sebagai jangkah tegangan referensi atau penentu. Jadi bisa disimpulkan bahwa rangkaian diatas akan membaca sinyal input analog :
0 sd 2,88 volt sebagai angka 0
> 2,88 volt sd 5,77 volt sebagai angka 1
> 5,77 volt sd 8,65 volt sebagai angka 2
> 8,65 volt sebagai angka 3
Rangkaian adc diatas hanya menghasilkan 2 (dua) digit keluaran, anda bisa membuat rangkaian adc dengan digit keluaran yang lebih banyak dan lebih rapat sesuai dengan keinginan dan kebutuhan anda.
Jenis-Jenis ADC (Analog to Digital Converter)
ADC Simultan
ADC Simultan atau biasa disebut flash converter atau parallel converter. Input analog Vi yang akan diubah ke bentuk digital diberikan secara simultan pada sisi + pada komparator tersebut, dan input pada sisi – tergantung pada ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input – dari suatu komparator, maka output komparator adalah high, sebaliknya akan memberikan output low.
Bila Vref diset pada nilai 5 Volt, maka dari gambar 3 didapatkan :
V(-) untuk C7 = Vref * (13/14) = 4,64
V(-) untuk C6 = Vref * (11/14) = 3,93
V(-) untuk C5 = Vref * (9/14) = 3,21
V(-) untuk C4 = Vref * (7/14) = 2,5
V(-) untuk C3 = Vref * (5/14) = 1,78
V(-) untuk C2 = Vref * (3/14) = 1,07
V(-) untuk C1 = Vref * (1/14) = 0,36
Counter Ramp ADC
Blok Diagram Counter Ramp ADC
Pada gambar diatas, ditunjukkan blok diagram Counter Ramp ADC didalamnya tedapat DAC yang diberi masukan dari counter, masukan counter dari sumber Clock dimana sumber Clock dikontrol dengan cara meng AND kan dengan keluaran Comparator. Comparator membandingkan antara tegangan masukan analog dengan tegangan keluaran DAC, apabila tegangan masukan yang akan dikonversi belum sama dengan tegangan keluaran dari DAC maka keluaran comparator = 1 sehingga Clock dapat memberi masukan counter dan hitungan counter naik.
Misal akan dikonversi tegangan analog 2 volt, dengan mengasumsikan counter reset, sehingga keluaran pada DAC juga 0 volt. Apabila konversi dimulai maka counter akan naik dari 0000 ke 0001 karena mendapatkan pulsa masuk dari Clock oscillator dimana saat itu keluaran Comparator = 1, karena mendapatkan kombinasi biner dari counter 0001 maka tegangan keluaran DAC naik dan dibandingkan lagi dengan tegangan masukan demikian seterusnya nilai counter naik dan keluaran tegangan DAC juga naik hingga suatu saat tegangan masukan dan tegangan keluaran DAC sama yang mengakibatkan keluaran komparator = 0 dan Clock tidak dapat masuk. Nilai counter saat itulah yang merupakan hasil konversi dari analog yang dimasukkan.
Kelemahan dari counter tersebut adalah lama, karena harus melakukan trace mulai dari 0000 hingga mencapai tegangan yang sama sehingga butuh waktu.
SAR (Successive Aproximation Register) ADC
Blok Diagram SAR ADC
Pada gambar diatas ditunjukkan diagram ADC jenis SAR, Yaitu dengan memakai konvigurasi yang hampir sama dengan counter ramp tetapi dalam melakukan trace dengan cara tracking dengan mengeluarkan kombinasi bit MSB adalah 1 ====> 1000 0000. Apabila belum sama (kurang dari tegangan analog input maka bit MSB berikutnya = 1 ===>1100 0000) dan apabila tegangan analog input ternyata lebih kecil dari tegangan yang dihasilkan DAC maka langkah berikutnya menurunkan kombinasi bit ====> 10100000.
Untuk mempermudah pengertian dari metode ini diberikan contoh seperti pada timing diagram gambar 6 Misal diberi tegangan analog input sebesar 6,84 volt dan tegangan referensi ADC 10 volt sehingga apabila keluaran tegangan sbb :
Jika D7 = 1 Vout =5 volt
Jika D6 = 1 Vout =2,5 volt
Jika D5 = 1 Vout =1,25 volt
Jika D4 = 1 Vout =0,625 volt
Jika D3 = 1 Vout =0,3125 volt
Jika D2 = 1 Vout =0,1625 volt
Jika D1 = 1 Vout =0,078125 volt
Jika D0 = 1 Vout =0,0390625 volt
Timing diagram urutan Trace SAR ADC
Setelah diberikan sinyal start maka konversi dimulai dengan memberikan kombinasi 1000 0000 ternyata menghasilakan tegangan 5 volt dimana masih kurang dari tegangan input 6,84 volt, kombinasi berubah menjadi 1100 0000 sehingga Vout = 7,5 volt dan ternyata lebih besar dari 6,84 sehingga kombinasi menjadi 1010 0000 tegangan Vout = 6,25 volt kombinasi naik lagi 1011 0000 demikian seterusnya hingga mencapai tegangan 6,8359 volt dan membutuhkan hanya 8 clock.
Uraian diatas merupakan konsep dasar dari ADC (Analog to Digital Converter), untuk pengembangan atau aplikasi ADC dan ADC dalam bentuk lain akan ditulis dalam artikel berbeda dengan tujuan dapat memberikan penjelasan yang lebih lengkap dari ADC (Analog to Digital Converter).
Rangkaian DAC (Digital to Analog Converter)
DAC adalah perangkat yang digunakan untuk mengkonversi sinyal masukan dalam bentuk digital menjadi sinyal keluaran dalam bentuk analog (tegangan). Tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam DAC. Sebuah DAC menerima informasi digital dan mentransformasikannya ke dalambentuk suatu tegangan analog. Informasi digital adalah dalam bentuk angka biner dengan jumlah digit yang pasti.
Konverter D/A dapat mengonversi sebuah word digital ke dalam sebuah tegangan analog dengan memberikan skala output analog berharga nol ketika semua bit adalah nol dan sejumlah nilai maksimum ketika semua bit adalah satu. Angka biner sebagai angka pecahan. Aplikasi DAC banyak digunakan sebagai rangkaian pengendali (driver) yang membutuhkan input analog seperti motor AC maupun DC, tingkat kecerahan pada lampu, Pemanas (Heater) dan sebagainya. Umumnya DAC digunakan untuk mengendalikan peralatan computer.
Untuk aplikasi modern hampir semua DAC berupa rangkaian terintegrasi (IC), yang diperlihatkan sebagai kotak hitam memiliki karakteristik input dan output tertentu.
Pada dasarnya rangkaian DAC dibuat untuk memenuhi kebutuhan akan besarnya pengaruh rangkaian elektronika digital dalam perkembangan dunia elektronika. Sejak ditemukannya bahan semikonduktor Silicon dan Germanium maka dengan cepat terjadi revolusi dalam hal penyederhanaan dan keakurasian suatu rangkaian elektronika. Disamping itu dengan diterapkannya rangkaian digital akan menunjang sekali dalam hal penyimpanan dan mobilitas data. Banyak sekali data-data yang sekarang bisa dioperasikan dengan komputer adalah merupakan data-data yang dikonversi dari sinyal-sinyal analog. Sebagai contoh sinyal suara ataupun video yang berbentuk analog bisa diputar dan disimpan dengan menggunakan komputer setelah sinyal-sinyal analog tersebut diubah menjadi data-data digital.
Kelebihan yang dimiliki oleh data-data digital dibandingkan dengan sinyal analog adalah adanya sifat kepastian data atau logika. Data digital hanya dibedakan menjadi dua macam yaitu logika tinggi "1" dan logika rendah "0". Logika 1 mewakili tegangan 5 volt dan logika rendah mewakili tegangan 0 volt. Contoh kelebihan sinyal digital dibanding sinyal analog adalah pada penerima televisi atau radio digital. Dengan menerapkan system digital sinyal yang dipancarkan oleh stasiun televisi atau radio akan berbentuk data-data 1 dan 0, dengan begitu pada saat proses transmisi atau pengiriman data sinyal yang berubah atau rusak akibat gangguan transmisi hampir tidak akan mengubah logika dari sinyal tersebut. Tetapi jika sinyal yang dipancarkan adalah sinyal asli yang berupa sinyal analog maka jika terjadi kerusakan sedikit saja akibat gangguan transmisi maka sinyal yang akan diterima adalah sinyal yang telah rusak tersbut.
Pada rangkaian DAC diatas menggunakan dua buah IC Op-Amp LM741 yang sering digunakan sebagai amplifier. IC1 berfungsi sebagai penghasil sinyal analog yang terbalik dan IC2 berfungsi membalikkan kembali sinyal dari IC1.
Aturan yang harus dipahami dari rangkaian DAC ini adalah nilai dari resistor-resistor pada bagian input op-amp. Nilai untuk resistor pada bit tinggi (R4) harus 2x dari resistor penguat (R5), kemudian untuk bit selanjutnya harus 2x dari nilai resistor pada bit yang lebih tinggi. Jadi jika rangkaian DAC menggunakan 4 bit maka pada bit satuan (bit paling rendah) nilainya harus 8x dari bit ke-4. Dari gambar diatas bit satuan diwakili oleh resistor 80 Kohm.
Karakteristik DAC
Untuk aplikasi modern hampir semua DAC berupa rangkaian terintegrasi (IC), yang diperlihatkan sebagai kotak hitam memiliki karakteristik input dan output tertentu. Dalam Gambar 3.6, kita lihat elemen penting dari DAC dengan input dan output yang diinginkan. Karakteristik yang berkaitan dapat diringkas oleh referensi dari gambar ini.
Input Digital. Secara khusus, jumlah bit dalam sebuah word biner paralel disebutkan di dalam lembar spesifikasi. Biasanya, level logika TTL dipergunakan kecuali dikatakan lain.
Catu Daya. Merupakan bipolar pada level ± 12 V hingga ± 18 V seperti yang dibutuhkan oleh amplifier internal.
Suplai Referensi. Diperlukan untuk menentukan jangkauan tegangan output dan resolusi dari konverter. Suplai ini harus stabil, memiliki riple yang kecl. Dalam beberapa unit, diberikan referensi internal.
Output. Sebuah tegangan yang merepresentasikan input digital. Tegangan ini berubah dengan step sama dengan perubahan bit input digital dengan step yang ditentukan oleh Persamaan (3-4). Output aktual dapat berupa bpolar jika konverter didesain untuk menginterpretasikan input digital negatif.
Offset. Karena DAC biasanya diimplementasikan dengan op-amp, maka mungkin adanya tegangan output offset dengan sebuah input nol. Secara khusus, koneksi akan diberikan untuk mendukung pengesetan ke harga nol dari output DAC dengan input word nol.
Mulai konversi. Sejunlah rangkaian DAC memberikan sebuah logika input yang mempertahankan konversi dari saat terjadinya hingga diterimanya sebuah perintah logika tertentu (1 atau 0). Dalam ini, word input digital diabaikan hingga diterimanya input logka tertentu.
Dalam sejumlah hal, sebuah buffer input diberikan untuk memegang (hold) word digital selama dilakukannya konversi hingga selesai, bahkan word ini sendiri dapat muncuk pada jalur input hanya dalam waktu singkat. Buffer-buffer ini biasanya berupa flip-flop (FF) yang yang dimasukkan di antara terminal-terminal input dari konverter dan jalur digital.
Prinsip Kerja Digital to Analog Converter
Agar masukan berupa sinyal digital dapat diubah ke bentuk sinyal analog maka diperlukan beberapa block berupa input register, DAC dasar, tegangan acuan, pembangkit arus keluar ke bentuk tegangan.
Prinsip kerja dari DAC merupakan kumpulan beberapa saklar yang diberi masukan paralel. Kemudian dari saklar itu akan diperoleh keluaran analog dari bit-bit masukan yang berupa nilai 1 atau nol. Jadi tidak semua masukan akan dilanjutkan, yang dilewatkan hanya yang dihubungkan oleh saklar saja. Sehingga dari masukan yang berupa digital yang berupa bit-bit akan dihasilkan keluaran yang berupa analog yang bernilai 1, 0 dan -1 berupa sinusoidal.
Gambar Prinsip Kerja DAC
Adapun prinsip kerja masing-masing block gambar di atas yaitu:
Input Register : mencuplik data berupa sinyal digital pada saat yang tepat setelah ada pengaturan input strobe dan menahan data dalam bentuk sinyal digital paralel untuk digunakan sebagai masukan pada Basic DAC.
Reference Voltage : sumber tegangan yang digunakan untuk mensuplai tenaga ke generator arus.
Basic DAC : jaringan generator arus (resistor) dan sakelar-sakelar, yang dipakai untuk membagi proporsi arus ke bobot setiap bit dikalikan nilai binernya.
Summing Current to Voltage Converter : penguat operasi yang digunakan untuk menjumlah arus dari semua bit dan mengkonversikan bit-bitnya ke bentuk tegangan. Offset and gain controls digabungkan untuk menyesuaikan jumlah bit berlebih pada fungsi alih tegangan yang dikehendaki.
Aplikasi DAC
Beberapa aplikasi DAC antara lain:
Current Booster
Biasanya digunakan push-pull class B amplifier.
Gambar 4.6 Rangkaian current booster
Pada rangkaian di atas arus terdorong dikarenakan impedansi output pada op-amp dibypass, dan digunakan sebagai driver untuk basis pada NPN dan PNP transistor. Kedua dioda menggantikan VBE transistor, yang basisnya dibias oleh 2 resistor off. Output pada stage booster merupakan fedback pada resistor feedback di D/A untuk melengkapi loop feedback. Impedansi output dipengaruhi oleh karakteristik output dari transistor dan resistor pada emitter. Transistor mempunyai respon frekuensi yanng tinggi yang memungkinkan rangkaian berosilasi. RC dan induktor yang terhubung seri dengan beban dapat meredam osilasi atau bahkan menghilangkan osilasinya.
Voltage Booster
Gambar 4.7 Rangkaian voltage booster
Pada gambar di atas R3 dan R2 digunakan untuk memastikan tegangan feedback yang menuju D/A terdapat Rf tidak akan melewati batas D/A. R3 dan R2 harus diberikan daya yang tepat khususnya untuk pemilihan R2, jika terbakar loop feedback akan memberikan tegangan bahaya ke D/A. Jika kombinasi tegangan dan daya tidak dapat seimbang, salah satu jalannya adalah dengan menghilangkan tahanan feedback loop.
Jenis jenis DAC
Binary Weight Resistor
Pada DAC jenis Binary Weight Resistor, pemasangan nilai R pada input-input Do, D1, D2 adalah sebagai berikut: nilai R yang ada di D1 adalah ½ dari nilai yang ada di Do, nilai R yang ada di D2 adalah ½ dari nilai yang ada di D1( atau 1/4 dari R yang ada di D0) dan seterusnya. Pemasangan nilai R yang seperti itu adalah untuk mendapatkanVoutyang linier ( kenaikan per stepnya tetap). Rin dicaridenganmem-parallel nilai-nilairesistor yang ada Pada masing-masing input (D), bila input yang masuk lebih dari satu.
R-2R Ladder
Pada DAC jenis R-2R Ladder Pemasangan nilaiResistor pada input-inputnya adalah R-2R, jadi kalau Nilai R = 10k, maka 2Rnya dipasang 20 k.Pemasangan nilai Resistor yang seperti itu adalah untuk mendapatkan Vout yang linier (kenaikan per stepnya tetap).
Rangkaian resistor dengan-bit merupakan input biner melalui kontrol rangkaian saklar elektronik digital , yang menghasilka arus I berhubungan dengan logika 1 pada urutan yang besar/tinggi, I/2 berlevel logika 1 pada bit dibawahnya, I/22 untuk bit kecil dari awal, seterusnya I/2 N-1 untuk logika 1 pada posisi bit terendah. Total arus yg dihasilkan berbanding lansung dengan input digital. Arus ini dpt diubah menghasilkan tegangn input digital cara menggunakan rangkaian pengubah arus ke tegangan yaitu OP AMP. Tegangan yg dihasilkan adalah analog yg berbanding lansung degan input digital. Arus yang dihasilkan pada resisitor R adalah IN-1, pada resistor 2R adalah IN-2, pada resistor 4R adalah IN-3, dan pada akhirnya yang terendah adalah arus yang melalui 2N-1 R adalah Io, maka :
Vn adalah tegangan dari n bit dan bn adalah bit ke n
Total arus input pada OP AMP dari gambar rangkaian di atas dapat dicari menggunakan rumus:
Atau
Bila output OP AMP Vo , kemudian arus Ii disamakan dengan – Vo/RF atau
Untuk input biner lansung Vo = 0 dan V1 = VR, Oleh karena itu Vo dapat ditampilkan :
Tegangan offset pada OP AMP dari gambar rangkaian diatas :
Rangkaian Pengolah Sinyal Digital
Pada masa sekarang ini, pengolahan sinyal secara digital telah diterapkan begitu luas. Dari peralatan instrumentasi dan kontrol, peralatan musik, peralatan kesehatan dan peralatan lainnya. Istilah pengolahan sinyal digital sebenarnya kurang begitu tepat, yang lebih tepat adalah pengolahan sinyal diskrete. Tetapi istilah ini sudah luas digunakan.
DSP atau yang disebut dengan pengolahan sinyal digital adalah proses pengolahan sinyal menggunakan teknik digital.
Blok Diagram Pemrosesan Sinyal
Pemrosesan sinyal digital dapat dilakukan terhadap sinyal Analog maupun Sinyal Digital. Blok ADC mengubah sinyal analog menjadi digital sedangkan blok DAC mengubah sinyal digital menjadi sinyal Analog. Pengolahan sinyal digital lebih sering digunakan daripada pengolahan sinyal analog (PSA), karena PSA lebih kompleks. Adapun kelebihan pengolahan sinyal digital antara lain mudah dimodifikasi, mudah dikembangkan, lebih murah, dan operasi yang digunakan PSD dapat dikembangkan menggunakan perangkat lunak yang berjalan dengan PC. Bidang penggunaan PSD antara lain untuk medis, komersial, telepon, peralatan militer, dan industri. Contoh penggunaan pada bidang medis PSD yaitu penggambaran diagnosa pasien (CT dan MRI) dan analisi elektrokardiogram.
Sinyal digital adalah sinyal yang tidak untuk setiap waktu terdefinisi, sinyal ini bersifat diskrit terhadap waktu. Sinyal digital berasal dari sinyal analog yang disampling, yang artinya mengambil nilai suatu sinyal analog mulai t=0, t=Δt, t=2Δt, t=3Δt dan seterusnya.
Untuk mendapatkan sinyal waktu diskrit yang mampu mewakili sifat sinyal aslinya, proses sampling harus memenuhi syarat :
fs > 2 fi dimana fs = frekuensi sinyal sampling
fi = frekuensi sinyal informasi yang akan disampel
Sistem Pengolahan Sinyal Digital
Proses pengolahan sinyal digital, diawali dengan proses pencuplikan sinyal masukan yang berupa sinyal kontinyu. Proses ini mengubah representasi sinyal yang tadinya berupa sinyal kontinyu menjadi sinyal diskrete. Proses ini dilakukan oleh suatu unit ADC (Analog to Digital Converter). Unit ADC ini terdiri dari sebuah bagian Sample/Hold dan sebuah bagian quantiser. Unit sample/hold merupakan bagian yang melakukan pencuplikan orde ke-0, yang berarti nilai masukan selama kurun waktu T dianggap memiliki nilai yang sama. Pencuplikan dilakukan setiap satu satuan waktu yang lazim disebut sebagai waktu cuplik (sampling time). Bagian quantiser akan merubah menjadi beberapa level nilai, pembagian level nilai ini bisa secara uniform ataupun secara non-uniform misal pada Gaussian quantiser.
Untuk kerja dari suatu ADC bergantung pada beberapa parameter, parameter utama yang menjadi pertimbangan adalah sebagai berikut :
Kecepatan maksimum dari waktu cuplik.
Kecepatan ADC melakukan konversi.
Resolusi dari quantiser, misal 8 bit akan mengubah menjadi 256 tingkatan nilai.
Metoda kuantisasi akan mempengaruhi terhadap kekebalan noise.
Gambar 1. Proses sampling
Sinyal input asli yang tadinya berupa sinyal kontinyu, x(T) akan dicuplik dan diquantise sehingga berubah menjadi sinyal diskrete x(kT). Dalam representasi yang baru inilah sinyal diolah. Keuntungan dari metoda ini adalah pengolahan menjadi mudah dan dapat memanfaatkan program sebagai pengolahnya. Dalam proses sampling ini diasumsikan kita menggunakan waktu cuplik yang sama dan konstan, yaitu Ts. Parameter cuplik ini menentukan dari frekuensi harmonis tertinggi dari sinyal yang masih dapat ditangkap oleh proses cuplik ini. Frekuensi sampling minimal adalah 2 kali dari frekuensi harmonis dari sinyal. Untuk mengurangi kesalahan cuplik maka lazimnya digunakan filter anti-aliasing sebelum dilakukan proses pencuplikan. Filter ini digunakan untuk meyakinkan bahwa komponen sinyal yang dicuplik adalah benar-benar yang kurang dari batas tersebut. Sebagai ilustrasi, proses pencuplikan suatu sinyal digambarkan pada gambar berikut ini.
Gambar 2. Pengubahan dari sinyal kontinyu ke sinyal diskret
Setelah sinyal diubah representasinya menjadi deretan data diskrete, selanjutnya data ini dapat diolah oleh prosesor menggunakan suatu algoritma pemrosesan yang diimplementasikan dalam program. Hasil dari pemrosesan akan dilewatkan ke suatu DAC (Digital to Analog Converter) dan LPF (Low Pass Filter) untuk dapat diubah menjadi sinyal kontinyu kembali. Secara garis besar, blok diagram dari suatu pengolahan sinyal digital adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Blok Diagram Sistem Pengolahan Sinyal Digital
Proses pengolahan sinyal digital dapat dilakukan oleh prosesor general seperti halnya yang lazim digunakan di personal komputer, misal processor 80386, 68030, ataupun oleh prosesor RISC seperti 80860. Untuk kebutuhan pemrosesan real time, dibutuhkan prosesor yang khusus dirancang untuk tujuan tersebut, misal ADSP2100, DSP56001, TMS320C25, atau untuk kebutuhan proses yang cepat dapat digunakan paralel chip TMS320C40. Chip-chip DSP ini memiliki arsitektur khusus yang lazim dikenal dengan arsitektur Harvard, yang memisahkan antara jalur data dan jalur kode. Arsitektur ini memberikan keuntungan yaitu adanya kemampuan untuk mengolah perhitungan matematis dengan cepat, misal dalam satu siklus dapat melakukan suatu perkalian matrix. Untuk chip-chip DSP, instruksi yang digunakan berbeda pula. Lazimnya mereka memiliki suatu instruksi yang sangat membantu dalam perhitungan matrix, yaitu perkalian dan penjumlahan dilakukan dalam siklus (bandingkan dengan 80386, proses penjumlahan saja dilakukan lebih dari 1 siklus mesin).
Proses pengembagan aplikasi DSP
Apabila proses pengolahan sinyal dilakukan menggunakan komputer biasa, maka pengembangan program tidak berbeda seperti halnya pemrograman biasa lazimnya. Hanya algoritma yang diterapkan dan teknik pengkodean harus mempertimbangkan waktu eksekusi dari program tersebut. Tata cara pengembangan perangkat lunak menjadi berbeda apabila kita menggunakan sistem chip DSP, misal TMS320C25. Terlebih lagi bila sistem tersebut nantinya akan bekerja sendiri (stand alone). Pengembangan model harus dilakukan dengan menggunakan perangkat bantu pengembang (development tool). Sebagai contoh digambarkan suatu sistem pendisain perangkat lunak DSP buatan SPW- DSP Frameworks, yang secara garis besar digambarkan sebagai berikut :
Gambar Perangkat lunak pengembang aplikasi pengolahan sinyal digital.
Keterangan :
Design Database, berisi library disain yang telah tersedia dan lazim digunakan misal, FIR, IIR, Comb Filter dan lain-lain.
Signal Calculator, merupakan perangkat lunak simulasi sinyal. Dapat melakukan manipulasi dan pengolahan sinyal sederhana.
Sistem Disain Filter, merupakan perangkat lunak, untuk mendisain filter dengan response yang kita ingini, berikut pengujian filter tersebut. Lazimnya menggunakan beberapa algoritma disain seperti Park-McLelland, dan akan dihasilkan koefisien filter yang diingini.
TIL, akan menghasilkan Custon HDL dan Netlist , yaitu gambar diagram implementasi algoritma secara perangkat keras, dengan menggunakan chip-chip, misal chip FIR, IIR.
HDS, VHDL Generator, akan menghasilkan implementasi algoritma dalam deskripsi VHDL yang lazim digunakan dalam disain chip ASIC.
DSP ProCoder – Assembly Code Generator, menghasilkan program dalam bahasa assembly chip DSP tertentu
MultiProx, akan menghasilkan program yang diimplementasikan pada paralel DSP chip.
CGS, C Code Generator akan menghasilkan program dalam bahasa C.
Pada komputer utama, kita melakukan simulasi, disain filter, dan uji-coba awal. Program bantu tersebut tersedia pada program pengembang (development tool program). Apabila kita telah puas dengan algoritma tersebut, kita dapat mengimplementasikan sesuai dengan sistem yang akan kita gunakan. Program akan menghasilkan kode atau deskripsi yang dibutuhkan oleh jenis implementasi tertentu. Misal akan menghasilkan deskripsi dalam format VHDL, apabila kita ingin mengimplementasikan sistem menggunakan chip ASIC. Atau juga dapat dihasilkan kode dalam bahasa C bila kita menginginkan portabilitas dari implementasi yang dihasilkan.
Untuk lebih jelasnya langkah-langkah pengembangan program untuk sistem DSP dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 5. Langkah-langkah pengembangan sistem DSP
Dalam tahapan pengembangan ini, digunakan komputer utama sebagai perangkat bantu pengembang, dan sebuah DSP board, sebagai sasaran (target board) dari pengembangan program. DSP Board ini ada yang berhubungan dengan PC melalui ekspansion slot, dan melalui memori share, ada juga yang berhubungan dengan PC menggunakan hubungan serial atau parallel printer card, sehingga benar-benar terpisah dari PC dan proses hubungan dengan PC hanyalah pentransferan kode biner. Langkah-langkah pengembangan program aplikasi adalah sebagai berikut :
Langkah pertama, adalah mensimulasikan algoritma pengolahan sinyal dengan menggunakan perangkat simulasi ataupun program. Sinyal masukan disimulasikan dengan menggunakan data-data sinyal standard. Untuk keperluan ini dapat digunakan program-program khusus simulasi ataupun program bantu matematis seperti halnya MATLAB dengan Sinyal Processing Toolbox, Mathematica dengan DSP extension, DSPWorks, Khoros, dan lain-lain.
Langkah kedua dilakukan dengan menggunakan sistem DSP yang akan kita gunakan akhrinya, misal dengan menggunakan TMS320C25 Card (tipe ini telah digunakan di Laboratorium Teknik Komputer, STMIK Gunadarma). Biasanya pada card DSP telah terdapat unit ADC dan DAC, sehingga dapat dilakukan proses pencuplikan sinyal sesungguhnya. Pertama kali dicoba mengakuisisi sinyal masukan sesungguhnya, ini dilakukan dengan mencuplik sinyal masukan tersebut. Hasil akuisisi tersebut akan berupa deretan data akan digunakan untuk menguji algoritma. Kemudian secara off-line, baik menggunakan program bantu matematis ataupun melalui program yang ditulis untuk keperluan simulasi, sinyal tersebut diolah berdasarkan algortima yang diimplementasikan. Hasil olahan sinyal tersebut disalurkan ke jalur keluaran untuk menguji hasil akhir sesungguhnya dari algoritma tersebut. Proses ini masih dilakukan secara non-real time dan diproses oleh prosesor pada PC. Pengujian terhadap sinyal sesungguhnya dapat diukur dengan menggunakan alat ukur seperti osciloscope, spectrum analyzer dan lain-lain.
Kemudian, program yang ditulis dengan menggunakan instruksi dari chip DSP yang terdapat pada DSP Board tersebut diuji. Proses penulisan program dilakukan di komputer utama (misal PC), dan proses kompilasi juga dilakukan di komputer utama. Pengkompilasian menggunakan cross-compiler atau cross asseembler khusus. Setelah program berbentuk format biner, data akan ditransfer ke dalam memory di DSP board, dan sistem DSP tersebut dieksekusi. Pada tahap ini, komputer utama hanya bekerja untuk mengawasi keadaan memori, dan kerja dari program, tetapi tidak melakukan pengolahan sinyal. Pada tahap ini, masukan sesungguhnya digunakan untuk diolah dapat diberikan sehingga kerja dari algoritma dapat diamati pada keadaan sesungguhnya.
Langkah terakhir adalah dengan menulis kode biner tersebut ke dalam ROM, dan meletakkannya ke DSP board yang nantinya akan bekerja berdiri sendiri tanpa adanya sebuah PC. Misal DSP sistem tersebut digunakan untuk noise eliminator pada line telepon. Untuk membuat sistem yang lebih lengkap, sistem dapat dikombinasikan dengan mikrokontroller atau SBC (Single Board Computer) sebagai perangkat pengatur user interface.
Dengan demikian, secara garis besar langkah-langkah pengembangan perangkat lunak untuk sistem DSP dapat diringkas sebagai berikut :
Simulasikan algoritma dengan menggunakan data simulasi.
Lakukan simulasi dengan sinyal sesungguhnya, pengolahan secara off-line dan proses masih dilakukan di PC
Tulis program menggunakan instruksi DSP.
Kompilasi dan transfer ke RAM di DSP board.
Eksekusi dan uji dengan sinyal sesungguhnya.
Bila program sudah tidak ada kesalahan, tulis kode biner dari program ke ROM.
Sistem siap pakai dengan ditambahkan prosesor utama yang menangani sistem pendukung.
Keuntungan dan Kelemahan Pemrosesan Sinyal secara Digital
Keuntungan Pemrosesan Sinyal secara Digital:
Untuk menyimpan hasil pengolahan, sinyal digital lebih mudah dibandingkan sinyal analog. Untuk media penyimpan digital dapat digunakan elemen memori: flash memory, CD/DVD, hard disk. Untuk menyimpan sinyal analog dapat digunakan pita tape magnetik.
Sinyal digital kebal terhadap noise, karena bekerja pada level tegangan logika "1" dan "0"
Lebih kebal terhadap perubahan temperatur
Lebih muda memprosesnya, secara teori tidak ada batasannya, tergantung dari kreativitas dan inovasi perancang.
Kelemahan sinyal digital:
Dapat Terjadi kehilangan informasi akibat pembulatan saat kuantisasi dan filtering saat pembalikan kembali ke sinyal analog.
Diperlukan waktu proses yang lebih lama dibandingkan sinyal analog.
perlu waktu sampling dan rekonstruksi ulang.
Karakteristik
PSA
PSD
Akurasi hasil
rendah
Tinggi
Konfigurasi ulang
sulit
Mudah
Penyimpanan
sulit
Mudah
Algortima pengolahan
sederhana
Canggih
Penyesuaian impedansi
perlu
Tidak
Pemampatan sinyal
sulit
Mudah
Perbandingan pengolahan sinyal
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Sistem digital adalah sistem yang bagian-bagiannya terdiri atas beberapa rangkaian digital, gerbang logika, dan komponen lainnya. Input dan outputnya berupa suatu tenaga/energi, dan outputnya ini merupakan fungsi pengalihan tenaga.
Sistem Bilangan atau Number System adalah suatu cara untuk mewakili besaran dari suatu item fisik. Dalam hubungannya dengan komputer, ada 4 Jenis Sistem Bilangan yang dikenal yaitu: Desimal (Basis 10), Biner (Basis 2), Oktal (Basis 8), dan Hexadesimal (Basis 16).
Rangkaian ADC adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, dalam artian sinyal yang awalnya tidak bisa ditentukan nilai numeriknya menjadi sinyal yang mempunyai sifat numerik. Sedangkan Rangkaian DAC adalah perangkat yang digunakan untuk mengkonversi sinyal masukan dalam bentuk digital menjadi sinyal keluaran dalam bentuk analog (tegangan). Tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam DAC.
Rangkaian Pengolahan Sinyal Digital adalah rangkaian dimana proses pengolahan sinyalnya menggunakan teknik digital.
Saran
Diharapkan kepada Dosen agar mau mengarahkan mahasiswanya lebih lanjut mengenai materi makalah ini.
Diharapkan kepada mahasiswa agar nantinya dapat mengambil manfaat dari makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Fadeli AR. 1998. Dasar-Dasar Elektronika. Fisika UGM: Yogyakarta.
http://ganielga.blogspot.com (diakses 8 Oktober 2015)
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/adc-analog-to-digital-convertion/ (diakses 8 Oktober 2015)
