Fig11.33

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian simulasi

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Analog-to-Digital Converter (ADC) merupakan komponen penting dalam sistem elektronik modern, khususnya dalam pengolahan sinyal digital. ADC berfungsi mengubah sinyal analog menjadi bentuk digital agar dapat diproses oleh mikrokontroler, komputer, atau perangkat digital lainnya.

Namun, proses konversi dari sinyal analog ke digital tidak selalu sempurna. Salah satu bentuk ketidaksempurnaan ini adalah quantization error, yaitu perbedaan antara tegangan analog asli dan tegangan hasil representasi digital. Dalam banyak jenis ADC, terutama digital ramp converter, error ini selalu positif karena sinyal output dari DAC internal harus sedikit melebihi sinyal input untuk mengubah keadaan comparator.

Untuk mengurangi kesalahan ini, dilakukan penyesuaian dengan menambahkan tegangan tetap sebesar ½ LSB (Least Significant Bit) ke input VA. Dengan cara ini, tegangan perbandingan berada lebih dekat dengan nilai ideal sehingga hasil konversi digital menjadi lebih akurat.

Melalui percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami karakteristik kesalahan kuantisasi serta cara memperbaikinya, sekaligus menganalisis dampaknya terhadap akurasi hasil konversi.

 2. Tujuan[kembali]

 3. Alat dan Bahan[kembali]

ALAT

1. logicprobe 

Probe logika adalah probe uji genggam berbiaya rendah yang digunakan untuk menganalisis dan memecahkan masalah keadaan logis ( boolean 0 atau 1) 

Bahan

 1.  Logic state

Berfungsi untuk memberikan keterangan logika 1 atau 0

2. Gerbang AND

Jenis pertama adalah gerbang AND. Gerbang AND ini memerlukan dua atau lebih input untuk menghasilkan satu output. Jika semua atau salah satu inputnya merupakan bilangan biner 0, maka outputnya akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner 1, maka outputnya akan menjadi 1.

3. JK Flip Flop

JK Flip-Flop adalah salah satu jenis flip-flop yang banyak digunakan dalam rangkaian digital sebagai elemen penyimpan satu bit data biner. 

 4. Dasar Teori[kembali]

Analog-to-Digital Converter (ADC) adalah rangkaian elektronika yang berfungsi mengubah sinyal analog menjadi bentuk digital. Konversi ini sangat penting dalam sistem digital modern, karena sebagian besar sistem pengolahan data, seperti mikrokontroler dan komputer, hanya dapat memahami data dalam format biner. Dalam proses konversi analog ke digital, terdapat kesalahan yang disebut sebagai quantization error, yaitu perbedaan antara nilai sinyal analog sebenarnya (VA) dengan nilai digital hasil konversi yang telah dikembalikan ke bentuk tegangan oleh DAC internal (VAX). Kesalahan ini terjadi karena ADC hanya dapat mengkonversi sinyal dalam langkah-langkah diskrit yang disebut LSB (Least Significant Bit). Pada sistem ADC tertentu seperti digital ramp converter, comparator akan mengubah keadaan hanya jika tegangan keluaran DAC (VAX) melebihi tegangan input analog (VA), sehingga VAX cenderung lebih besar dari VA. Hal ini menyebabkan kesalahan kuantisasi selalu bersifat positif dan bisa mencapai 1 LSB.

Untuk mengurangi kesalahan tersebut, dapat dilakukan teknik koreksi dengan cara menambahkan tegangan tetap sebesar ½ LSB ke input analog sebelum dibandingkan dengan keluaran DAC. Dengan demikian, ADC akan menghasilkan output digital yang lebih akurat karena tegangan perbandingan berada lebih dekat ke nilai tengah dari rentang LSB. Misalnya, jika 1 LSB setara dengan 10 mV, maka penambahan 5 mV (½ LSB) akan memperkecil error rata-rata menjadi ±½ LSB. Koreksi ini meningkatkan akurasi konversi tanpa perlu mengubah struktur dasar ADC itu sendiri.

Selain itu, untuk merepresentasikan sinyal analog secara keseluruhan, ADC biasanya digunakan dalam mode konversi berulang (continuous conversion), di mana sinyal analog dikonversi secara berkala pada interval waktu tertentu. Jika frekuensi sampling cukup tinggi dan resolusi bit ADC mencukupi, sinyal digital yang dihasilkan dapat digunakan untuk merekonstruksi sinyal analog dengan baik. Namun, apabila resolusi bit terlalu rendah atau kecepatan sampling terlalu lambat, hasil rekonstruksi akan kasar dan tidak akurat. Oleh karena itu, pemahaman tentang prinsip kerja ADC, besaran LSB, dan teknik koreksi seperti penambahan ½ LSB menjadi penting dalam merancang sistem konversi data analog ke digital yang efisien dan presisi.

 5. Percobaan[kembali]

    a) Prosedur[kembali]

    

1. Observasi Kesalahan Kuantisasi Tanpa Koreksi

1. Hubungkan rangkaian ADC tanpa penambahan ½ LSB.

2. Atur input analog VA ke 5.022 V menggunakan potensiometer.

3. Lakukan konversi dan catat hasil digital output.

4. Hitung VAX = output × 1 LSB (misalnya 10 mV).

5. Hitung error = VAX - VA.

6. Ulangi dengan VA = 50.28 V dan amati hasilnya.

2. Implementasi Koreksi dengan Penambahan ½ LSB

1. Tambahkan op-amp penjumlah untuk menambahkan ½ LSB ke input analog (misal: 5 mV jika 1 LSB = 10 mV).

2. Ulangi pengukuran dengan VA = 5.022 V dan VA = 50.28 V.

3. Catat output digital dan hitung error setelah koreksi.

4. Bandingkan hasil sebelum dan sesudah koreksi.

3. Analisis Rentang Output

1. Tentukan output digital tetap, misalnya 0100011100 (biner 284).

2. Hitung rentang VA yang menghasilkan output ini:

   • VA_min = (284 × 10 mV) - 5 mV = 2.835 V

   • VA_max = (285 × 10 mV) - 5 mV = 2.845 V

3. Catat bahwa setiap output digital merepresentasikan rentang analog tertentu.

4. Simulasi Rekonstruksi Sinyal

1. Simulasikan konversi sinyal analog berbentuk sinus atau gelombang naik.

2. Gunakan ADC 8-bit dan sampling rate tertentu.

3. Gambar ulang sinyal berdasarkan output digital.

4. Bandingkan sinyal asli dan hasil rekonstruksi.

    b) Rangkaian simulasi [kembali]

     

    c) Video Simulasi [kembali]

 6. Download File[kembali]

File HTML [klik disini]

Rangkaian  [klik disini]

Video Rangkaian  [klik disini]

Datasheet Voltmeter DC [klik disini]

Datasheet LED [klik disini]

[menuju awal]