tujuan : setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan ...€¦ · 8 dac - adc tujuan : setelah...
Post on 09-Dec-2020
20 Views
Preview:
TRANSCRIPT
DAC - ADC8
TUJUAN :Setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan mampu :
Menjelaskan pengertian dasar dari DAC dan ADC secara prinsipMenjelaskan rangkaian dasar DAC dengan menggunakan Op-Amp.Menjelaskan operasi DAC jenis Binary Weigh Resistor dan DAC jenisR-2R Ladder.Merancang dan mendesain rangkaian DAC jenis Binary Weigh Resistor dan DAC jenis R-2R Ladder.Menjelaskan operasi ADC dengan Counter Ramp serta ADC menggunakanSARMerancang dan mendesain rangkaian ADC jenis Counter Ramp danADC jenis SAR.
A/D – D/A CONVERTERA/D CONVERTER : MENGKONVERSI TEGANGAN ANALOG
MENJADI DIGITAL
D/A CONVERTER : MENGKONVERSI INPUT DIGITAL MENJADI OUTPUT ANALOG
RANGK.A/D
CONVERTER
INPUT
ANALOG
OUTPUT
DIGITAL
RANGK.D/A
CONVERTER
INPUT
DIGITAL
OUTPUT
ANALOG
BESARAN DIGITAL DAN ANALOG
REPRESENTASI ANALOG
RepresentationTime (ms) analog digital
123456789101112
3591013141311101085
001101011001101011011110110110111010101010000101
REPRESENTASI DIGITAL
OP-AMP (OPERATIONAL AMPLIFIER)HAMPIR SEMUA RANGKAIAN A/D – D/A CONVERTER MENGGUNAKAN OP-AMP
ADA TIGA KARAKTERISTIK YANG DIMILIKI OP-AMP HINGGA BERFUNGSI SEBAGAI AMPLIFIER IDEAL :
1. IMPEDANSI INPUT YANG TINGGI2. MEMPUNYAI PENGUATAN TEGANGAN YANG TINGGI3. IMPEDANSI KELUARAN YANG RENDAH
RANGKAIAN OPERATIONAL AMPLIFIER
Dasar Operasi Op-Amp
RANGKAIAN DIGITAL TO ANALOG DAPAT DIBANGUN DENGAN MUDAH MENGGUNAKAN OP- AMP YANG DIBERI MASUKAN DENGAN MENGATUR SWITCH-SWITCH YANG MEWAKILI BESARAN DIGITAL. NILAI BERLOGIC “1” JIKA SWITCH DIHUBUNGKAN DENGAN SUPPLY 5 VOLT DAN LOGIC “0” BILA DIHUBUNGKAN DENGAN GROUND/DILEPAS
DIGITAL TO ANALOG CONVERTER
D A C
RANGKAIAN DASAR DIGITAL TO ANALOG (D A C) ada 2 Jenis :
1. DAC Jenis Binary Weigh Resistor
2. DAC Jenis R-2R LADDER
1. D A C Jenis BINARY WEIGHT RESISTOR
Vout
20K100K50K25K12,5K
5 Volt
D0D1D2D3
BINARY WEIGHT D/A CONVERTER
TABEL KEBENARAN
Pada DAC Jenis Binary Weight Resistor, pemasangannilai Resistor 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 untukmendapatkan Vout yang linier ( kenaikan per stepnya tetap).
Rin dicari dengan mem-parallel nilai- nilai resistor yang adaPada masing-masing input (D), bila input yang masuk lebihdari satu.
2. D A C Jenis R-2R LADDER
D A C R-2R LADDER
Analog Output Versus Digital Input
Pada DAC Jenis R-2R Ladder Pemasangan nilai Resistor pada input-input nya adalah R- 2R, jadi kalauNilai R = 10k, maka 2R nya dipasang 20 k.
Pemasangan nilai Resistor yang seperti itu adalah untukmendapatkan Vout yang linier ( kenaikan per stepnya tetap).
Langkah – langkah Mencari Vout
Rangk. R/2R untuk D0=0, D1=0, D2=0, D3=1
Rangk. R/2R untuk D0=0, D1=0, D2=0, D3=0
10 kOhm
Rangk. R/2R untuk D0=0, D1=0, D2=1, D3=0
Rangk. R/2R untuk D0=0, D1=0, D2=1, D3=0 (Thevenin)
Analog To Digital Converter dibutuhkanapabila akan diproses sinyal-sinyal analog.Misal:
Dari fenomena alam = suara, cahaya, suhu, dll,(degan bantuan sensor /transduser supayakeluar tegangan).
ANALOG TO DIGITAL CONVERTER
A D C
RANGKAIAN DASAR ANALOG TO DIGITAL (A D C) ada 2 Jenis :
1. ADC Jenis Counter Ramp
2. ADC Jenis SAR (Succesive Aproximation Register)
Output digital
8 – BITcounter
8 BIT D/Aconverter
D0 Q0
LatchD-FF
D7 Q7CP
clock
+-
1. ADC Dengan Counter – Ramp A/D Konverter
+15VStart Converter
VReF
End of convertion
A
B
IN
Comparator membandingkan antarategangan masukkan analog dengantegangan D/A Converter, apabila teganganmasukkan yang akan dikonversi belumsama dengan tegangan keluaran dari D/A converter maka keluaran comparator =“1”(A>B) sehingga clock dapatmemberikan masukkan counter danhitungan counter naik. Bila diperolehmasukan A = B maka output comparator 0, dan clock berhenti, dan inilah nilai digit-digit yang dibaca oleh ADC.
2. ADC Dengan Metode SAR A/D converter.
Cp
Outputregister
(OctalD F-F)
8-Bit D/Aconverter (DAC)
Successive-approximationregister (SAR)
MSB LSB
Clock oscillator
Analog Vin +
-
Vout
Q7
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
Q0
Vref = 10 V
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
STRT(start conversion)
‘’’’’’’
DR (data ready,end-of-conversion)
Metode SAR ini lebih cepat, yakni dengan memakaikonfigurasi, mengeluarkan kombinasi bit MSB = 1 =»1000 0000, Apabila belum sama (Kurang dari tegangananalog input )maka bit MSB berikutnya =1=» 1100 0000 Apabila tegangan analog innput ternyata lebih kecil daritegangan yang dihasilkan DAC maka langkah berikutnyamenurunkan kombinasi bit =» 1010 0000 (dst).
MIsal =Diberi tegangan analog input sebesar 6,84 Volt dan Tegangan Ref ADC sebesar 10 Volt Sehingga :
Jika D7=1 Vout=5 VoltD6=1 Vout=2,5 VoltD5=1 Vout=1,25 VoltD4=1 Vout=0,625 Volt: : :D0=1 Vout=0,0390625
Setelah diberi sinyal start maka konversi dimulaidengan memberikan kombinasi 1000 0000, ternyatamenghasilkan tegangan 5 Volt, berarti masih kurangdari tegangan input 6,84 Volt. Kombinasi mejadi 1100 0000 sehinga tegangan Vout = 7,5 Volt dan ternyatalebih besar dari 6,84 Volt sehingga kombinasi menjadi1010 0000 =» Tegangan = 6,25 Volt, masih kurangsehingga kombinasi naik lagi 1011 0000 demikianseterusnya hingga mencapai tegangan 6,8359 Volt.
Analog to digital converter dalam bentuk IC chip A/D Converter yang banyak digunakan serta tersedia dipasaran adalah jenis :
ADC 0808 dibuat dengan teknologi CMOSADC 0809
Timing diagram untuk ADC jenis SAR
IC DAC Converter MC 1408 merupakan IC DAC 8 bit yang populer
dan tidak begitu mahal ekivalensi dengan DAC 0808
5 6 7 8 9 10 11
A1
4
2
13
16COMPEN
VCC
Gnd
bias currentR-2R ladder
current switches
reverence current
amplifier15
14
Vref (+)
Vref (-)
3
VEE
NPN current source pair
12
A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
IO
(a)
MSB LSB
Blok diagram MC 1408
16
9
4 13
10
3
2
12
11
14
15
8
7
6
5
1nc
Gnd
VEE
I0
A1
A2
A3
A4
Compen
Vref (-)
Vref (+)
VCC
A8 (LSB)
A7
A6
A5
TOP VIEW
(MSB)
(b)
Konfigurasi Pin-pin MC 1408
MC 1408
5 Kohm
5 Kohm
5 Kohm
13
VCC
Analok vout =0 to+10v
=Vref x(A1/2+A2/4+...+AN/2N)
=0V to 9.96v
-15
3
VEE
DIGITALinputs
5
(MSB)
6
7
8
9
10
11
12
2
14
15
4
16
270 pF
741
741
RF
(C)
+5 V
IOUT
Aplikasi tipikal MC 1408
Test rangkaian untuk DAC dapat digunakan sebuahOscillator dan Counter 8-bit untuk mendrive pada input DAC, sedangkan untuk melihat Outputnya dapat dilihatdengan menggunakan Oscilloscope seperti gambardibawah.
Tes Rangkaian untuk Aplikasi DAC
Rangkaian Tes DAC
3-Bit parallel encoder ADC menggunakan 74148
Ketika Vin adalah 0Volt, + input semua comparator adalahHigh Dan output semua comparator adalah “High”, dan diteruskan( dimasukkan sebagai Input 74148 dan outputdari 74148 adalah 000).
Ketika Vin adalah 1Volt, output comparator1 adalah“Low” dan comparator yang lain adalah “High”, dan diteruskan( dimasukkan sebagai Input 74148 dan outputdari 74148 adalah 110).
Ketika Vin adalah 2Volt, output comparator2 adalah“Low” dan comparator yang lain adalah “High”, dan diteruskan( dimasukkan sebagai Input 74148 dan outputdari 74148 adalah 101), dan seterusnya.
IC ADC Converter NE 5034 dan ADC 0801merupakan IC ADC 8 bit
yang populer dan tidak begitu mahal
11
NE5034
I IN
I
CC
CC
STRT
CLK
+V
REF
-V
IN
ANALOG GND
DIGITAL GND
DR
TOP VIEW
OE
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DBO (LSB) 18
17
16
15
14
13
12
11
9
8
7
6
5
4
3
2
10
1
I
IIN
(LSB)DBO
(MSB)DB 7OESTRTCLK
8
INREF -+ VCCCCV
AN GND
DATA READY
DIG GND
AN GND
COMP
CLOCKINT
OUTPUT BUFFER
8-BIT DAC
SAR
-
++
-
Blok Diagram NE5034 dan pin konfigurasi
IC ADC 0801
Blok Diagram IC 0801
PIN Konfigurasi ADC 0801
ADC 0801 Konversi menggunakan LED
ADC 0804 Konversi menggunakan LED
Contoh Blok diagram Sistem Data Akusisi, yang berbasis Mikroprosesor / Mikrokontroller
top related