ADC Adalah – Di zaman dulu banyak perangkat elektronik terbuat dengan versi analog, namun berbeda dengan sekarang.

Di dewasa kini, kamu bisa melihat berbagai perangkay elektronik yang mempunyai sistem digital yang canggih, hal tersebut karena adanya Analog to Digital Converters.

Lalu apa sebenarnya Analog to Digital Converters itu?

Pada artikel ini, carakami.com akan membahas mengenai pengertian Analog to Digital Converters, fungsi, tipe, dan penerapannya dikehidupan sehari-hari.

Yuk, langsung aja baca artikel yang berjudul “ADC Adalah: Tipe, Prinsip Kerja, dan 3 Tahapan Kerja” ini, ya!

1. ADC Adalah

ADC adalah singkatan dari Analog to Digital Converters yang merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog atau continuous menjadi sinyal digital atau discrete.

Sinyal analog ialah sinyal yang langsung bisa diukur, sedangkan sinyal digital hanya memiliki dua keadaan untuk komputer digital merujuk pada status biner yaitu 0 dan 1.

Analog to Digital Converters diperlukan karena mikroprosesor hanya bisa menyelesaikan proses kompleks dalam bentuk sinyal digital saja.

Saat sinyal ada dalam bentuk sinyal digital, maka akan lebih gampang untuk menghilangkan noise yang terjadi.

Analog to Digital Converters berfungsi sebagai penghubung antara analog atau tranduser/sensor dan digital atau sinyal processing dan data handling.

Analog to Digital Converters dapat digunakan di sebagian besar tempat dimana sinyal analog diperlukan untuk diproses, disimpan, atau dikirimkan dalam bentuk sinyal digital.

Contoh penggunaan ADC adalah di voltmeter digital. termokopel, handphone, dan osiliskop digital.

Micrometer umunya memakai 8, 10, 12, atau 16 bit Analog to Digital Converters.

Baca Juga: Cara Mengatasi Instagram Tidak Bisa Memuat Efek

2. Tipe – Tipe ADC

Dibawah adalah beberapa tipe – tipe ADC, yaitu:

2.1 Direct-Conversion / Konversi Langsung

ADC konversi langsung atau flash ADC memiliki bank komparator yang mengambil sampel sinyal input secara paralel, masing-masing menembakkan untuk rentang tegangan tertentu.

Bank komparator memberi asupan rangkaian logika encoder digital yang menghasilkan angka biner pada jalur output untuk setiap rentang tegangan.

ADC jenis ini memiliki ukuran yang besar dan disipasi daya tinggi.

ADC ini sering digunakan untuk video, komunikasi pita lebar, atau sinyal cepat lainnya dalam penyimpanan optik dan magnetik.

Sirkuit ini terdiri dari jaringan pembagi resistif, satu set komparator op-amp dan encoder prioritas.

Sejumlah kecil histeresis dibangun ke dalam komparator untuk menyelesaikan masalah apa pun pada batas tegangan.

Pada setiap simpul pembagi resistif, tersedia tegangan pembanding.

Tujuan dari rangkaian ini adalah untuk membandingkan tegangan input analog dengan masing-masing tegangan node.

Sirkuit ini memiliki keunggulan kecepatan tinggi karena konversi berlangsung secara bersamaan daripada secara berurutan.

Waktu konversi tipikal adalah 100 ns atau bisa kurang.

Waktu konversi hanya dibatasi oleh kecepatan komparator dan encoder prioritas.

ADC jenis ini memiliki kelemahan bahwa jumlah komparator yang diperlukan hampir dua kali lipat untuk setiap bit yang ditambahkan.

Juga, semakin besar nilai n, semakin kompleks encoder prioritasnya.

2.2 Successive Approximation / Aproksimasi Berturut-turut

ADC Successive Approximation menggunakan pembanding dan pencarian biner untuk secara berturut-turut mempersempit rentang yang berisi tegangan input.

Pada setiap langkah berturut-turut, konverter membandingkan tegangan input dengan output dari konverter digital ke analog internal yang awalnya mewakili titik tengah dari rentang tegangan input yang diizinkan.

Pada setiap langkah dalam proses ini, aproksimasi disimpan dalam successive approximation register (SAR) dan output dari konverter digital ke analog diperbarui untuk perbandingan pada rentang yang lebih sempit.

2.3 Ramp-Compare

ADC ramp-compare menghasilkan sinyal gigi gergaji yang naik atau turun, kemudian dengan cepat kembali ke nol.

Ketika ramp dimulai, timer mulai menghitung.

Ketika tegangan ramp cocok dengan input, komparator menyala, dan nilai timer direkam.

Konverter ramp berjangka waktu dapat diimplementasikan secara ekonomis, namun, waktu ramp mungkin sensitif terhadap suhu karena rangkaian yang menghasilkan ramp seringkali merupakan integrator analog sederhana.

Konverter yang lebih akurat menggunakan penghitung clock yang menggerakkan DAC.

Keuntungan khusus dari sistem ramp-compare adalah bahwa mengkonversi sinyal kedua hanya memerlukan komparator lain dan register lain untuk menyimpan nilai timer.

Untuk mengurangi sensitivitas terhadap perubahan input selama konversi, sampel dan penahanan dapat mengisi kapasitor dengan tegangan input sesaat dan konverter dapat mengatur waktu waktu yang diperlukan untuk melepaskan dengan arus konstan.

2.4 Wilkinson

ADC Wilkinson dirancang oleh Denys Wilkinson pada tahun 1950.

ADC Wilkinson didasarkan pada perbandingan tegangan input dengan yang dihasilkan oleh kapasitor pengisian daya.

Kapasitor dibiarkan mengisi daya sampai pembanding menentukannya cocok dengan tegangan input, kemudian kapasitor dibuang secara linear.

Waktu yang diperlukan untuk melepaskan kapasitor sebanding dengan amplitudo tegangan input.

Sementara kapasitor sedang kosong, detak dari jam osilator frekuensi tinggi dihitung oleh register.

Jumlah detak jam yang dicatat dalam register juga sebanding dengan tegangan input.

2.5 Delta-Encoded

ADC delta-encoded atau counter-ramp memiliki counter up down yang memberi asupan konverter digital ke analog (DAC).

Sinyal input dan DAC keduanya pergi ke pembanding.

Komparator mengontrol penghitung.

Rangkaian menggunakan umpan balik negatif dari pembanding untuk mengatur pencacah hingga keluaran DAC cocok dengan sinyal masukan dan angka dibaca dari pencacah.

Konverter delta memiliki rentang yang sangat lebar dan resolusi tinggi, tetapi waktu konversi bergantung pada perilaku sinyal input, meskipun akan selalu memiliki kasus terburuk yang terjamin.

Konverter delta seringkali merupakan pilihan yang sangat baik untuk membaca sinyal dunia nyata karena sebagian besar sinyal dari sistem fisik tidak berubah secara tiba-tiba.

Beberapa konverter menggabungkan pendekatan pendekatan delta dan successive approximation, hal ini bekerja dengan sangat baik ketika komponen frekuensi tinggi dari sinyal input diketahui berukuran kecil.

2.6 Pipelined

ADC pipelined juga disebut subranging quantizer menggunakan dua atau lebih langkah konversi.

Pertama, konversi kasar dilakukan.

Pada langkah kedua, perbedaan sinyal input ditentukan dengan konverter digital ke analog (DAC).

Selisih ini kemudian dikonversi lebih tepat, dan hasilnya digabungkan pada langkah terakhir.

Ini dapat dianggap sebagai penyempurnaan dari ADC successive-approximation di mana sinyal referensi umpan balik terdiri dari konversi sementara dari seluruh rentang bit (misalnya, empat bit).

Dengan menggabungkan keunggulan successive-approximation ADC dan flash ADC jenis ini cepat, memiliki resolusi tinggi, dan dapat diimplementasikan secara efisien.

2.7 Sigma-Delta

ADC sigma-delta juga dikenal sebagai ADC delta-sigma meng-oversample sinyal yang masuk dengan faktor besar menggunakan jumlah bit yang lebih kecil daripada yang diperlukan dikonversi menggunakan ADC flash dan menyaring pita sinyal yang diinginkan.

Sinyal yang dihasilkan, bersama dengan kesalahan yang dihasilkan oleh level diskrit flash, diumpankan kembali dan dikurangi dari input ke filter.

Umpan balik negatif ini memiliki efek noise yang membentuk kesalahan kuantisasi sehingga tidak muncul dalam frekuensi sinyal yang diinginkan.

Filter digital (filter desimasi) mengikuti ADC yang mengurangi laju sampling, menyaring sinyal noise yang tidak diinginkan dan meningkatkan resolusi output.

2.8 Time-Interleaved

ADC Time-Interleaved menggunakan M ADC paralel di mana setiap ADC mengambil sampel data setiap siklus ke-M dari jam sampel efektif.

Hasilnya adalah laju sampel meningkat M kali dibandingkan dengan apa yang dapat dikelola oleh masing-masing ADC.

Dalam praktiknya, perbedaan individu antara M ADC menurunkan kinerja keseluruhan yang mengurangi rentang dinamis bebas palsu (SFDR).

Namun, ada teknik untuk memperbaiki kesalahan ketidakcocokan ADC Time-Interleaved ini.

Baca Juga: 9 Cara Mengubah Kuota Aplikasi Axis Menjadi Kuota Reguler Tanpa Aplikasi Terbaru

3. Prinsip Kerja ADC

Sensor analog merupakan jenis sinyal berupa gerakan, suhu, cahaya, suara, dan sebagainya.

Sedangkan sinyal digital merupakan urutan nilai diskrit yang dilambangkan dengan logika 1 dan 0.

Untuk mengkonversikan sinyal analog menjadi digital, maka sinyal analog akan diambil samplenya, lalu diukur, dan diubah menjadi nilai biner (1 atau 0).

Nah, untuk menentukan keakuratan data yang dihasilkan, terdapat dua faktor utama yang dapat mempengaruhi Analog to Digital Converters, berikut penjelasannya:

3.1 Resolusi ADC

Faktor yang mampu mempengarauhi nilai keakuratan Analog to Digital Converters yang pertama ialah resolusi.

Resolusi merupakan ketelitian terhadap hasil konversi, berikut penjelasannya:

Misalkan sinyal 1 volt diubah menjadi sinyal digital 3 bit melalui Analog to Digital Converters, maka akan ada 3 tingkatan pembagian.

Untuk bisa menghasilkan output dengan nilai 1 volt, maka tiap tingkatnya ilaha 0, 125 volt atau dengan kata lain 1/8 = 0,125 volt/125 MV.

Bila dikonversikan dengan resolusi dengan nilai 6 bit, maka nilai yang ada pada tiap tingkatan ialah 0,0156 volt dan seterusnya.

3.2 Kecepatan Sampling ADC

Sampling rate atau kecepatan sampling ialah nilai yang bisa dibaca dari berapa seringnya terjadi pengubahan sinyal analog ke digital.

Jadi, pengubahan sinyal continue menjadi nilai biner dalam waktu tertentu inilah yang disebut dengan kecepatan sampling.

Kecepatan sampling atau sampling rate ini akan ditulis dengan satuas SPS atau Sample Per Second.

Contohnya, Analog to Digital Converters mengambil rasio pengambilan sample dengan nilai hingga 500 Ms/s, maka sample yang diambil nilainya ialah 500 juta sample per detik.

Baca Juga: Transistor: Pengertian, Simbol, dan 4 Karaktertistiknya

4. Tahapan – tahapan Kerja ADC

Cara kerja ADC adalah dengan mengubah sinyal analoh ke kode biner yang dimengerti oleh perangkat digital.

Nah, untuk melakukan hal tersebut ada 3 proses yang harus dilalui.

Berikut tiap proses tahapan kerja dari Analog to Digital Converters yang perlu kamu ketahui:

4.1 Sampling

Istilah sampling disebut sebagai pengambilan data atau pencuplikan.

Sampling dilakukan dengan mengambil nilai pasti atau diskrit dari sinyal analog dengan 1 periode yang sama.

Selama proses sampling, nilai sampling hasilnya ialah 2 kali dari frekuensi input.

Jadi misalnya frekuensi input ialah 30 Hz, maka hasil nilai sampling nanti minimal ada 60 Hz.

Saat nilai sampling makin besar, maka keakuratan nilai dari sinyal analog menjadi digital pun semakin presisi.

4.2 Econding

Proses selanjutnya ialah encoding atau tahap pengkodean.

Jadi, data yang didapat dari nilai sampling akan diubah menjadi kode biner yang dimengerti oleh perangkat digital.

Setelah melalui proses ini, maka kode biner siap dan bisa digunakan oleh prosesor sesuai kebutuhan.

4.3 Quantization

Proses yang terakhir ialah quantization yang merupakan proses pengelompokan data yang diperoleh dari proses sampling.

Setelah mendapat nilai sampling, akan ada proses pemetaan nilai input atau pembulatan nilai input.

Bit unit dasar akan dikelompokkan dalam logika 1 dan 0, jadi untuk mengubah sinyal analog ke digital akan ada proses pengkodean paralel yang dikenal dengan istilah komparator.

Komparator merupakan prose indikasi bila ada perbedaan tegangan yang nantinya akan diteruskan pada encoder.

Output yang dihasilan oleh komparator ialah 0 untuk paling rendah dan 1 untuk paling tinggi.

Hal tersebut akan menyesuaikan tergantung tegangan mana yang nilainya besar.

Jadi, output yang dihasilkan oleh komparator nilainya dipengaruhi oleh berbagai faktor, salah satunya ialah bergantung pada selisih tegangan yang mungkin ada pada masukkan analognya.

Baca Juga: APN Axis 4G Tercepat dan Stabil

5. Penerapan dan Pengaplikasian ADC

Berikut lima penerapan dan pengaplikasian Analog to Digital Converters, yaitu:

5.1 Rekaman Musik

Konverter analog-ke-digital merupakan bagian integral dari teknologi reproduksi musik modern dan rekaman suara berbasis workstation audio digital.

Musik dapat diproduksi di komputer menggunakan rekaman analog dan oleh karena itu konverter analog-ke-digital diperlukan untuk membuat aliran data modulasi kode-pulse (PCM) yang masuk ke CD dan file musik digital.

Konverter analog-ke-digital saat ini yang digunakan dalam musik dapat mengambil sampel dengan kecepatan hingga 192 kilohertz.

Banyak studio rekaman merekam dalam format 24-bit/96 kHz pulse-code modulation (PCM) dan kemudian menurunkan dan mengubah sinyal untuk produksi Compact Disc Digital Audio (44,1 kHz) atau ke 48 kHz untuk aplikasi siaran radio dan televisi.

5.2 Pemrosesan Sinyal Digital

ADC diperlukan dalam sistem pemrosesan sinyal digital yang memproses, menyimpan, atau mengirimkan hampir semua sinyal analog dalam bentuk digital.

Kartu TV tuner, misalnya, menggunakan pengonversi analog-ke-digital video cepat.

Konverter analog-ke-digital on-chip 8-, 10-, 12-, atau 16-bit yang lambat adalah umum di mikrokontroler.

Osiloskop penyimpanan digital memerlukan konverter analog-ke-digital yang sangat cepat, juga penting untuk radio yang ditentukan perangkat lunak dan aplikasi barunya.

5.3 Instrumen Ilmiah

Sistem pencitraan digital umumnya menggunakan konverter analog-ke-digital untuk mendigitalkan piksel.

Beberapa sistem radar menggunakan konverter analog-ke-digital untuk mengubah kekuatan sinyal menjadi nilai digital untuk pemrosesan sinyal selanjutnya.

Banyak sistem in situ dan penginderaan jauh lainnya yang umumnya menggunakan teknologi analog.

Banyak sensor dalam instrumen ilmiah menghasilkan sinyal analog; temperatur, tekanan, pH, intensitas cahaya, dll.

Semua sinyal ini dapat diperkuat dan diumpankan ke ADC untuk menghasilkan representasi digital.

5.4 Encoder Putar

Beberapa perangkat non-elektronik atau hanya sebagian elektronik, seperti rotary encoder, juga dapat dianggap sebagai ADC.

Biasanya output digital dari ADC akan berupa bilangan biner komplemen dua yang sebanding dengan input.

Encoder mungkin menampilkan kode Gray.

5.5 Display

Layar panel datar pada dasarnya digital dan memerlukan ADC untuk memproses sinyal analog seperti komposit atau VGA.

Baca Juga: KERAJAAN MATARAM: Letak, Sejarah, Silsilah, & Peninggalan Kerajaan Mataram

Kesimpulan

ADC adalah singkatan dari Analog to Digital Converters yang merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog atau continuous menjadi sinyal digital atau discrete.

Analog to Digital Converters memiliki delapan tipe, salah satunya ialah Successive Approximation / Aproksimasi Berturut-turut.

ADC memiliki 2 prinsip kerja yaitu resolusi dan kecepatan sampling.

Adapun 3 tahapan atau proses pada ADC, yaitu: Sampling, Encoding, dan Quantization.

Salah satu pengaplikasian Analog to Digital Converters ialah pada pemrosesan sinyal digital.

Itulah ulasan mengenai Analog to Digital Converters, yuk tambah wawasanmu mengenai komponen elektronik di carakami.com!

ADC Adalah: Tipe, Prinsip Kerja, dan 3 Tahapan Kerja

1. ADC Adalah

2. Tipe – Tipe ADC

2.1 Direct-Conversion / Konversi Langsung