Finoo.id – Pengertian ADC (Analog to Digital Converter) & Cara Kerjanya. Apakah kalian sudah tahu sebelumnya apa itu ADC? ADC adalah metode yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.
ADC memiliki fungsi yang sangat penting bagi mikrokontroler dalam merancang produk elektronik.
Dalam artikel ini, kita akan membahas pengertian ADC, cara kerjanya, konsep dasarnya, komparator, serta aplikasi dan penerapannya. Mari simak pembahasannya di sini.
Pengertian ADC (Analog to Digital Converter)
ADC (Analog to Digital Converter) merupakan suatu rangkaian yang mengubah nilai tegangan kontinu (analog) menjadi nilai biner (digital) yang dapat dipahami oleh perangkat digital, sehingga dapat digunakan untuk komputasi digital.
Dengan kata lain, ADC memungkinkan rangkaian digital berinteraksi dengan dunia nyata dengan mengkodekan sinyal analog menjadi sinyal digital dalam bentuk biner.
Rangkaian ADC umumnya disusun dalam bentuk IC dan terintegrasi dengan mikrokontroler.
Dalam kehidupan sehari-hari, sinyal analog berasal dari berbagai sumber dan sensor yang mengukur suara, cahaya, gerakan, dan suhu terus-menerus mengalami perubahan nilai (kontinu), sehingga menghasilkan nilai yang beragam dalam jumlah yang tidak terbatas.
Di sisi lain, rangkaian digital bekerja dengan sinyal biner yang hanya memiliki dua kondisi diskrit, yaitu logika 0 (rendah) dan logika 1 (tinggi).
Oleh karena itu, diperlukan rangkaian elektronika yang mampu mengubah dua domain yang berbeda ini, yaitu sinyal analog yang kontinu menjadi sinyal digital yang diskrit.
Rangkaian tersebut dikenal sebagai ADC (Analog to Digital Converter) atau Konverter Analog ke Digital.
ADC berfungsi sebagai perantara untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital agar dapat dipahami oleh mikrokontroler dan mikroprosesor.
Fungsi ADC (Analog to Digital Converter)
Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, ADC memiliki fungsi untuk mengonversi sinyal masukan analog menjadi kode biner yang dapat dimengerti oleh perangkat digital.
Fungsi ADC ini berperan sebagai jembatan, yang memungkinkan sensor suhu, gerakan, cahaya, tekanan, dan sejenisnya untuk diterjemahkan ke dalam kode biner yang dapat dipahami oleh komputer.
Sebelum diubah menjadi sinyal digital, sensor-sensor ini perlu diubah menjadi bentuk diskrit dengan menggunakan logika 0 dan 1.
Untuk mengubah dua domain yang berbeda ini, yaitu sinyal analog menjadi sinyal digital yang diskrit, ADC membutuhkan peran dari komponen-komponen seperti mikrokontroler dan mikroprosesor.
Cara Kerja ADC (Analog to Digital Converter)
Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat berbagai jenis sinyal analog seperti cahaya, suara, gerakan, dan suhu.
Sementara itu, sinyal digital direpresentasikan oleh urutan nilai diskrit, di mana sinyal tersebut dipecah menjadi urutan yang tergantung pada waktu atau laju pengambilan sampel.
Proses ADC dalam mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital melibatkan langkah-langkah sebagai berikut: pertama, mengambil sampel dari sinyal analog; kedua, mengukur dan mengubah sampel tersebut menjadi nilai digital dalam bentuk kode biner.
Dengan demikian, ADC mengubah sinyal analog masukan menjadi data keluaran (output) dalam bentuk serangkaian nilai digital.
Ada dua faktor utama dalam ADC yang menentukan akurasi nilai digital yang dihasilkan, yaitu resolusi dan tingkat sampel (sample rate).
1. Resolusi
Sebagai contoh, jika sinyal dengan nilai 1V diubah menjadi sinyal digital menggunakan ADC 3 bit, maka akan menghasilkan 8 level pembagian (2^3 = 8, atau dalam bentuk biner 111).
Dengan kata lain, terdapat 8 level untuk mencapai output 1V. Setiap level memiliki nilai 0,125V (1/8 = 0,125V). Jadi, perubahan minimum dari ADC 3 bit untuk 1V adalah 0,125V atau 125mV untuk setiap level.
Apabila kita meningkatkan Bit Rate menjadi lebih tinggi, kita akan mendapatkan hasil sinyal yang lebih presisi dan akurat.
Sebagai contoh, jika 1V dikonversi dengan resolusi ADC yang menggunakan 6 bit, maka setiap levelnya akan menjadi 0,0156V atau sekitar 15,6mV. Untuk lebih jelasnya, kalian dapat melihat gambar di atas.
2. Sample Rate atau Sample Speed (Kecepatan Sampel)
Kecepatan di mana jumlah sampel dikonversi dari sinyal analog ke sinyal digital oleh konverter dalam setiap detik disebut sebagai tingkat sampel.
Tingkat sampel ini diukur dalam satuan S/s (Sample per Detik) atau SPS (Sample per Second).
Sebagai contoh, ADC yang baik dapat memiliki tingkat sampel atau rasio pengambilan sampel hingga 300Ms/s (dibaca sebagai 300 juta sampel per detik).
Konsep Dasar ADC (Analog to Digital Converter)
Proses pengolahan sinyal analog menjadi sinyal digital melalui beberapa tahapan dalam ADC.
1. Sampling
Sampling adalah proses pengambilan nilai diskrit pada data kontinu pada titik-titik tertentu dengan interval tetap.
Proses sampling melibatkan pengambilan sampel dari sinyal analog pada titik-titik yang teratur. Harry Nyquist dari Bell Laboratory mempelajari proses sampling dan memperkenalkan kriteria frekuensi sampling yang dikenal sebagai Teorema Nyquist atau Nyquist Sampling Rate.
Menurut kriteria ini, frekuensi sampling minimal harus dua kali lipat dari frekuensi masukan.
Misalnya, jika frekuensi masukan adalah 20Hz, maka frekuensi sampling minimalnya adalah 40Hz. Dengan nilai minimal ini, setidaknya dapat memperoleh nilai puncak dan lembah dari sinyal analog.
Semakin tinggi nilai frekuensi sampling, representasi sinyal analog menjadi sinyal digital akan menjadi lebih akurat dan presisi.
2. Encoding
Pengkodean adalah proses mengubah nilai sampel menjadi bentuk digital biner berdasarkan level kuantisasi.
Misalkan data kuantisasi menggunakan 2 bit, maka urutan sinyal sampling akan terdiri dari salah satu dari empat level kuantisasi.
Perhatikan gambar di atas, misalnya data sampling pertama disebut sebagai D1, data kedua D2, dan seterusnya.
Jika D1 berada pada level kuantisasi 10, maka kode biner yang dihasilkan adalah 10. Sedangkan jika D2 berada pada level kuantisasi 11, maka akan menghasilkan data 11.
Data ini mengikuti pembulatan nilai kuantisasi. Hal yang sama berlaku untuk data sampling berikutnya.
Setelah proses pengkodean, sinyal digital siap untuk diproses oleh prosesor sesuai dengan kebutuhannya.
3. Quantization
Kuantisasi adalah proses mengelompokkan data hasil sampling ke dalam kelompok-kelompok data.
Dalam matematika, kuantisasi adalah proses pemetaan nilai input ke nilai yang dibulatkan. Setiap sistem digital memiliki jumlah bit dasar yang digunakan untuk merepresentasikan data.
Bit merupakan unit dasar yang dinyatakan dengan angka 0 dan 1. Dalam kuantisasi, data sampling dikelompokkan berdasarkan jumlah bit yang digunakan dalam sistem tersebut.
Sebagai contoh, dalam sistem digital dengan kuantisasi 2 bit, dengan 2 bit tersebut, dapat diperoleh 4 level kuantisasi yang berbeda, yaitu 00, 01, 10, dan 11.
Rumus untuk mencari jumlah level kuantisasi adalah 2^n (2 pangkat n), di mana n adalah jumlah bit yang digunakan.
Komparator ADC (Analog to Digital Converter)
Proses pengambilan sampel sinyal analog dan mengubahnya menjadi bentuk digital yang setara dapat dilakukan melalui berbagai metode.
Meskipun terdapat banyak chip konverter analog ke digital yang tersedia, seperti seri ADC08xx dari berbagai produsen, kalian juga dapat membuat ADC sederhana menggunakan komponen diskrit.
Salah satu metode yang paling sederhana adalah menggunakan pengkodean paralel atau yang dikenal sebagai komparator.
Komparator digunakan untuk mendeteksi dan membandingkan level tegangan yang berbeda, serta menghasilkan status switching yang dikirim ke enkoder.
Keluaran dari komparator ini berupa sinyal digital 1 (high) atau 0 (low), tergantung pada tegangan mana yang lebih tinggi.
Komparator juga sering digunakan untuk menghasilkan sinyal clock bagi komputer atau sistem pemroses digital lainnya.
Pada gambar di atas, ditunjukkan bahwa logika keluaran komparator tergantung pada perbedaan tegangan di kedua input analog.
Aplikasi dan Penerapan ADC (Analog to Digital Converter)
Berikut adalah beberapa contoh aplikasi dan penerapan dari teknologi ADC yang dapat kita kenali:
- Perangkat robotika
- Perangkat telekomunikasi
- Perangkat game mobile
- Perangkat audio dan video
- Alat medis dan pencitraan digital
- Alat pengukur dan instrumen digital
- Proyek-proyek berbasis mikrokontroler yang melibatkan sensor analog
- Perangkat elektronik seperti AC dengan teknologi inverter
Baca Juga :
- Pengertian Hukum Kirchhoff, Bunyi, Rumus & Contoh Soal
- Pengertian Fiber Optik, Fungsi, Jenis dan Prinsip Kerjanya
- Pengertian Tegangan Listrik, Jenis & Cara Mengukurnya
- Pengertian Relay, Fungsi, dan Cara Kerjanya Secara Lengkap
Penutup
Demikianlah pembahasan kita tentang pengertian ADC atau Analog to Digital Converter. Dalam era digital yang semakin canggih dan modern ini, peran ADC sangat vital dalam berbagai aspek kehidupan kita sehari-hari.
Dari komunikasi hingga sistem kontrol, konsep pengubahan sinyal analog menjadi digital melalui ADC ini memang tidak dapat diabaikan.
Kendati tampak teknis dan kompleks, pemahaman mengenai ADC ini sangat bermanfaat, khususnya bagi mereka yang berkecimpung dalam bidang teknologi dan elektronika. Semoga artikel finoo.id ini mampu memberikan wawasan baru tentang ADC dan manfaatnya dalam teknologi digital.
Ingatlah, kemajuan teknologi saat ini sangat tergantung pada proses konversi analog ke digital, dan itu semua berkat keberadaan ADC. Selamat belajar dan teruslah eksplorasi dunia teknologi digital!
