Komparator & Jenis Jenis ADC – Masih mengenai ADC (Analog to Digital Converter), pada pembahasan kali ini kita akan mengenal Komparator & Jenis-Jenis ADC. Komparator ini merupakan satu bagian dengan konverter analog ke digital (ADC) ataupun digital ke analog (DAC). Sedangkan Jenis jenis ADC yaitu Simultan, Counter Ramp, dan Successive Aproximation Register.
Langsung saja silahkan simak pembahasan dibawah ini !!!
Komparator ADC
Pengertian dari Komparator adalah sebuah piranti (biasanya berupa IC) yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital dalam bentuk biner yaitu angka 0 & 1. Gambar dibawah ini memperlihatkan sebuah komparator merubah keadaan logika output sesuai fungsi tegangan input analog.
Bergantung pada tegangan mana yang lebih besar, outputnya akan berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low).
Jika V+ lebih besar dari V- maka nilai output komparator adalah 1
Jika V+ lebih kecil dari V- maka nilai output komparator adalah 0
Komparator ini digunakan secara luas untuk sinyal alarm ke komputer atau sistem pemroses digital. 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).
Elemen ini juga merupakan satu bagian dengan konverter analog ke digital ataupun digital ke analog yang akan kita bahas dibawah ini..
Jenis Jenis ADC (Analog to Digital Converter)
Terdapat 3 Jenis ADC yaitu Simultan, Counter Ramp, dan Successive Aproximation Register. Mari kita bahas satu persatu …
ADC Jenis Simultan
Jenis ADC yang pertama adalah Simultan atau yang disebut juga dengan flash converter atau parallel converter, merupakan jenis ADC yang dilakukan secara simultan atau paralel.
Jika input analog Vi akan diubah ke bentuk digital maka diberikan secara simultan pada sisi positif pada komparator tersebut, dan input pada sisi negatif tergantung pada ukuran bit converter. Ketika Vi melebihi tegangan input negatif dari suatu komparator, maka output komparator adalah high, sebaliknya akan memberikan output low.
Dari rangkaian diatas, jika Vref diset pada nilai 5 Volt, maka nilai yang didapatkan adalah :
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
ADC Jenis Counter Ramp
Counter Ramp ADC adalah sebuah metode konversi sinyal analog ke digital yang menggunakan metode binary Counter untuk mengkonversi sinyal analog (tegangan listrik) menjadi sinyal digital (code biner).
Untuk lebih jelas lihat block diagram Counter Ramp dibawah ini .
Dari block diagram Counter Ramp diatas, terdapat beberapa komponen sebagai berikut :
Komparator : digunakan untuk membandingkan sinyal input (Vin) dengan output hasil DAC. Apabila sinyal input dan output DAC hasilnya sama maka komparator akan mengeluarkan output 0 Volt ke gerbang AND.
Gerbang AND : Merupakan salah satu jenis gerbang logika yang mana apabila salah satu inputnya bernilai 0 Volt maka akan mengeluarkan output 0.
Counter : Merupakan suatu counter binary yang akan menghitung dengan code biner mulai dari : 0000, 0001 dan seterusnya….
DAC : Suatu komponen yang digunakan untuk mengkonversi sinyal digital berupa bilangan biner dari Counter untuk diubah menjadi sinyal analog (Tegangan / Volt).
Cara Kerja Rangkaian Counter Ramp ADC
1. Saat tombol ON ditekan dengan asumsi Counter mulai menghitung dari 0000
2. Kemudian Tegangan Input (Vin) mulai dialirkan ke Komparator, misalnya Vin = 5 VDC.
3. Pertama output dari counter misalkan : 0000 Maka angka biner 0000 tersebut akan dikonversi oleh DAC menjadi tegangan 0 Volt
4. Setelah itu komparator akan membandingkan tegangan input (Vin) yaitu 5 Volt dengan Output DAC yaitu 0 Volt dan diperolah bahwa tegangan tidak sama.
5. Karena tegangan input dan output DAC nya tidak sama maka nilai Output dari Komparator adalah 1
6. Lalu gerbang gate akan mengeluarkan output 1 (lihat tabel kebenaran gerbang AND) dan membuat counter mulai menghitung kembali menjadi 0001
7.Bilangan biner 0001 tersebut diterjemahkan oleh DAC menjadi 1 Volt dan dialirkan ke Komparator
8. Komparator akan membandingkan sinyal analog tegangan tersebut secara terus – menerus sampai diperoleh tegangan yang sama, sampai output komparator kembali ke 0 dan membuat output gerbang AND juga 0, kemudian akan membuat counter berhenti berhitung.
9. Jika hitungan counter berakhir ke biner 0111 maka nilai itulah hasil dari konversi dari ADC tersebut.
ADC Jenis SAR (Successive Aproximation Register)
Pada diagram jenis ADC SAR dibawah ini menggunakan konfigurasi yang hampir sama dengan counter ramp, tetapi dalam melakukan trace 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 pada gambar dibawah ini !
Pada Timing diagram urutan Trace SAR ADC diatas, jikadiberi tegangan analog input sebesar 6,84 volt dan tegangan referensi ADC 10 volt maka keluaran tegangan nya adalah sebagai berikut :
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
Cara Kerja Rangkaian SAR ADC
1. Setelah diberikan sinyal start maka konversi dimulai dengan memberikan kombinasi 1000 0000
2. kombinasi tersebut menghasilkan tegangan 5 volt dimana masih kurang dari tegangan input 6,84 volt
3. Lalu kombinasi berubah menjadi 1100 0000 sehingga Vout = 7,5 volt, tapi kombinasi ini masih lebih besar dari 6,84
4. Setelah itu kombinasi berubah menjadi 1010 0000sehingga tegangan Vout = 6,25 volt
5. 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) yang dapat digunakan untuk pengembangan ataupun aplikasi ADC
Begitulah pembahasan mengenai Komparator & Jenis Jenis pada ADC (Analog to Digital Converter). Semoga bermanfaat ..
