ADC DAC

Konverter Digital ke Analog (DAC)

Sebuah DAC menerima informasi digital dan mentransformasikannya ke dalam bentuk suatu tegangan ananlog. Informasi digital adalah dalam bentuk angka biner dengan jumlah digit yang pasti. Khususnya ketika dipergunakan sebagai penghubung dengan sebuah komputer, angka biner ini disebut word biner atau word komputer. Digit-digit tersebut disebut bit word. Sehingga, sebuah word 8 bit akan memberikan sebuah angka biner yang memiliki delapan digit, seperti 10110110₂. Konverter D/A mengonversi sebuah word digital ke dalam sebuah tegangan analog dengan memberikan skala output analog berharga nol ketika semua bit adalah nol dan sejumlah nilai maksmum ketika semua bit adalah satu. Hal ini dapat direpresentasikan secara matematis dengan memperlakukan angka biner sebagai angka pecahan. Dalam konteks ini, output dari konverter D/A dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan (3.1) yang memberikan skala dari sejumlah tegangan referensi.

V_x = V_R [b₁2^–1 + b₂2^{– 2} + . . . + b_n2 ^{– n} ] (3-3)

Dimana

V_x = output tegangan analog

V_R = tegangan referensi

b₁ b_{2 . . .} b_n = word biner n-bit

Perlu diketahui bahwa minimum dari V_x adalah nol, dan harga maksimum ditentukan oleh ukuran dari word biner, karena dengan semua bit yang diset berharga satu, ekivalen desimal mendekati harga V_R sesuai dengan peningkatan jumah bit. Sehingga sebuah word 4-bit memiliki harga maksimum

V_max = V_R [2^–1 + 2^{– 2} + 2^{– 3} + 2 ^{– 4} ] = 09375 V_R

Sedangkan sebuah word 8-bit mamiliki harga maksimum

V_max = V_R [2^–1 + 2^{– 2} + 2^{– 3} + 2 ^{– 4} + 2^–5 + 2^{– 6} + 2^{– 7} + 2 ^{– 8} ] = 09961 V_R

RESOLUSI KONVERSI

Resolusi konversi juga merupakan sebuah fungsi jumlah dari bit-bit yang ada dalam word. Lebih banyak bit, lebih kecil perubahan di dalam output analog untuk perubahan 1-bit di dalam word biner sehingga resolusi semakin besar. Perubahan terkecil yang mungkin terjadi secara sederhana dinyatakan oleh

DV_x = V_R 2 ^{– n} (3-4)

Dimana

DV_x = perubahan output terkecil

V_R = tegangan referensi

n = jumlah bit-bit di dalam word

sehingga, sebuah konverter D/A word 5-bit dengan tegangan revferensi 10 volt akan menghasilkan perubahan sebesar DV_x = (10) (2 ^{– 5}) = 0.3125 volt per volt.

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.

1. Input Digital. Secara khusus, jumlah bit dalam sebuah word biner paralel disebutkan di dalam lembar spesifikasi. Biasanya, level logika TTL dipergunakan kecuali dikatakan lain.

2. Catu Daya. Merupakan bipolar pada level ± 12 V hingga ± 18 V seperti yang dibutuhkan oleh amplifier internal.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

STRUKTUR DAC

Jelasnya, sebuah DAC dipergunakan sebagai kotak hitam (black box), dan tidak ada pengetahuan mengenai cara kerja internal diperlukan. Ada beberapa hal penting ntuk menunjukkan bagaimana konversi dapat diimplementasikan. Konversi yang paling sederhana mempergunakan sebuah suatu deretan op-amp ntuk input dengan tujuan dipilih penguatan yang memberikan suatu output sesuai dengan Persamaan (3-3). Macam yang paling umum adalah mempergunakan sebuah jaringan ladder resistif untuk menghasilkan fungsi transfer. Jaringan ini diperlihatkan dalam Gambar 3.7 dalam hal konverter 4-bit. Dengan pilihan resistor R-2R, dapat diperlihatkan malaui analisis jaringan dimana teganganoutput diberikan oleh Persamaan (3-4). Saklar merupakan saklar analog elektronik.

DAC SERIAL

Dalam sejumlah kasus, word digital merupakan tipe serial pada jalur input selain bit paralel. Dalam hal ini, diperlukan baik konverter serial maupun konverter serial ke paralel, dengan output bufer.

Pembanding (Komparator)

Komparator

Bentuk komunikasi yang paling mendasar antara wujud digital dan analog adalah piranti (biasanya berupa IC) disebut komparator. Piranti ini, yang diperlihatkan secara skematik dalam Gambar 3.4, secara sederhana membandingkan dua tegangan pada kedua terminal inputnya. Bergantung pada tegangan man yang lebih besar, outputnya akan berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low). Komparator ini digunakan secara luas untuk sinyal alarm ke komputer atau sistem pemroses digital. Elemen ini juga merupakan satu bagian dengan konverter analog ke digital dan digital ke analog yang akan didiskusikan nanti.

Sebuah komparator dapat tersusun dari sebuah opamp yang memberikan output terpotong untuk menghasilkan level yang diinginkan untuk kondisi logika (+5 dan 0 untuk TTL 1 dan 0). Komparator komersil didesain untuk memiliki level logika yang dperlukan pada bagian outputnya.