Pengertian ADC (Analog to Digital Converter): Fungsi dan Jenisnya

Bengkeltv.id – Pengertian ADC (Analog to Digital Converter): Fungsi dan Jenisnya. Analog to Digital Converter (ADC) adalah suatu komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah nilai tegangan kontinu (analog) menjadi bentuk nilai biner (digital) yang dapat dipahami oleh perangkat digital. Ini memungkinkan perangkat digital untuk berinteraksi dengan dunia fisik dengan mengkodekan sinyal analog menjadi sinyal digital dalam format biner. Biasanya, komponen ADC ini diimplementasikan dalam bentuk Integrated Circuit (IC) dan diintegrasikan ke dalam mikrokontroler sebagai komponen pendukung.

Di dunia nyata, sinyal analog yang berasal dari berbagai sensor seperti sensor suara, cahaya, gerakan, dan suhu, terus-menerus berubah secara kontinu, menghasilkan nilai yang beragam dalam jumlah yang tak terbatas. Di sisi lain, perangkat digital beroperasi dengan sinyal biner yang hanya memiliki dua kondisi diskrit: 0 (rendah) dan 1 (tinggi) dalam logika digital.

Oleh karena itu, diperlukan suatu rangkaian elektronika yang mampu mengubah dua domain yang berbeda ini, yaitu sinyal analog menjadi sinyal digital yang diskrit. Rangkaian inilah yang disebut sebagai Analog to Digital Converter (ADC). ADC berfungsi sebagai perantara untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital sehingga dapat dimengerti dan diproses oleh mikrokontroler dan mikroprosesor.

Pengertian ADC (Analog to Digital Converter)

ADC (Analog to Digital Converter) merupakan perangkat elektronik yang berfungsi mengonversi sinyal tegangan kontinu (analog) menjadi bentuk digital (biner).

Pada umumnya, informasi yang diperoleh dari beragam sensor di sekitar kita harus terlebih dahulu diubah menjadi sinyal analog.

Agar dapat berinteraksi dengan dunia nyata, sinyal analog tersebut perlu diubah menjadi nilai biner yang dapat dimengerti oleh perangkat digital. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, kita memerlukan perangkat yang disebut ADC (Analog to Digital Converter).

Biasanya, ADC disusun dalam bentuk Integrated Circuit (IC). Untuk mengintegrasikannya dalam sistem, perangkat ini memerlukan mikrokontroler sebagai komponen pendukung.

Fungsi ADC

Seperti yang telah kami terangkan sebelumnya, ADC adalah sebuah perangkat elektronika yang berfungsi mengubah informasi dalam bentuk analog menjadi informasi digital. Perangkat ini akan mengonversi sinyal masukan analog menjadi kode-kode digital. Banyak orang memanfaatkan ADC sebagai pengendali dan pengatur dalam berbagai aplikasi industri, sistem pengukuran, komunikasi digital, pengujian, dan lain sebagainya.

Secara umum, ADC berfungsi sebagai perantara atau jembatan untuk menghubungkan sinyal dari berbagai jenis sensor seperti sensor cahaya, suhu, tekanan, aliran, berat, dan lain-lain ke dalam domain digital yang dapat diolah oleh komputer atau perangkat digital lainnya. ADC memiliki dua karakteristik utama, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Cara Kerja ADC (Analog to Digital Converter)

Jenis sinyal Analog dalam kehidupan sehari-hari kita dapat berupa suara, cahaya, suhu, atau gerakan. Sebaliknya, sinyal digital direpresentasikan sebagai rangkaian nilai diskrit, di mana sinyal diurai menjadi urutan nilai yang bergantung pada waktu atau frekuensi pengambilan sampel.

Proses urutan dalam ADC untuk mengubah sinyal Analog menjadi sinyal Digital melibatkan pengambilan sampel sinyal analog, pengukuran, dan konversi menjadi nilai Digital dalam bentuk kode biner. Dengan cara ini, ADC mengubah sinyal analog masukan menjadi data keluaran dalam bentuk rangkaian nilai digital.

Dalam ADC, terdapat dua faktor utama yang memengaruhi akurasi nilai digital yang dihasilkan, yaitu Resolusi dan Tingkat Sampel (Sample Rate).

1. Resolusi

Sebagai ilustrasi, jika kita mengubah sinyal 1V menjadi sinyal Digital menggunakan ADC 3 bit, maka akan menghasilkan 8 tingkat pembagian (2^3 = 8, atau dalam bentuk biner adalah 111). Dengan kata lain, ada 8 tingkat yang mewakili rentang 1V ini. Setiap tingkatan memiliki nilai sebesar 0,125V (1/8 = 0,125V). Jadi, perubahan minimum yang dapat dideteksi oleh ADC 3 bit untuk 1V adalah 0,125V, atau 125mV untuk setiap tingkatan.

Jika kita meningkatkan Bit Rate dengan menggunakan Resolusi ADC yang lebih tinggi, kita akan mendapatkan hasil sinyal yang lebih akurat dan detail. Sebagai contoh, jika 1V dikonversi dengan ADC 6 bit, maka setiap tingkatannya akan menjadi sekitar 0,0156V atau sekitar 15,6mV.

Untuk gambaran yang lebih jelas, kalian dapat melihat ilustrasi di bawah ini:

2. Kecepatan Sampel (Sample Speed atau Sample Rate)

Jumlah sampel yang dapat dikonversi dari sinyal analog ke digital oleh konverter dalam satu detik disebut sebagai Kecepatan Sampel (Sample Rate) atau juga dikenal sebagai Rasio Sampel (Sample Ratio). Sample Rate ini diukur dalam satuan S/detik (Sample per Detik) atau SPS (Sample per Second). Sebagai contoh, ADC berkualitas tinggi mungkin memiliki kecepatan sampel hingga 300Ms/detik (dapat dibaca sebagai 300 juta sampel per detik).

Tahapan – tahapan Kerja ADC

Cara kerja ADC (Analog to Digital Converter) melibatkan beberapa tahapan proses untuk mengubah sinyal analog menjadi kode biner yang dapat dimengerti oleh perangkat digital. Inilah setiap tahapan kerja dari ADC yang perlu kalian pahami secara detail:

1. Sampling (Pencuplikan)

Tahap pertama disebut sebagai pencuplikan atau pengambilan data. Proses ini dilakukan dengan mengambil nilai pasti (diskrit) dari sinyal analog dalam satu periode yang sama. Penting untuk diingat bahwa nilai sampling hasilnya adalah dua kali dari frekuensi input. Misalnya, jika frekuensi input adalah 30 Hz, maka hasil nilai sampling minimal adalah 60 Hz. Semakin tinggi nilai sampling, semakin presisi keakuratan sinyal analog menjadi digital.

2. Encoding (Pengkodean)

Setelah proses sampling, data yang diperoleh akan diubah menjadi kode biner yang dapat dimengerti oleh perangkat digital. Proses ini dikenal sebagai encoding. Setelah melalui tahap encoding, kode biner tersebut siap digunakan oleh prosesor sesuai kebutuhan.

3. Quantization (Pengelompokan)

Quantization adalah proses pengelompokan data yang diperoleh dari tahap sampling. Setelah mendapatkan nilai sampling, akan ada proses pemetaan nilai input atau pembulatan. Pada dasarnya, bit unit dasar akan dikelompokkan dalam logika 0 dan 1. Proses ini melibatkan penggunaan komparator, yang merupakan alat untuk indikasi jika ada perbedaan tegangan. Hasil dari komparator ini akan diteruskan ke encoder.

Output yang dihasilkan oleh komparator adalah 0 (untuk nilai rendah) dan 1 (untuk nilai tinggi), tergantung pada nilai tegangan yang lebih besar. Output ini dipengaruhi oleh selisih tegangan yang mungkin ada pada masukan analognya.

Dengan melalui tahapan-tahapan ini, ADC memungkinkan konversi yang akurat dari sinyal analog menjadi kode biner yang dapat digunakan oleh perangkat digital sesuai dengan kebutuhannya. Proses ini memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi, mulai dari pengukuran hingga pengendalian perangkat dalam dunia teknologi modern.

Jenis – jenis ADC (Analog to Digital Converter)

ADC memiliki berbagai jenis yang berbeda. Beberapa jenis ADC meliputi:

1. ADC Simultan

Jenis pertama dari ADC adalah ADC simultan, yang juga dikenal sebagai flash converter atau konverter paralel. Dalam ADC simultan, sinyal input Vi dikonversi menjadi format digital dengan memanfaatkan sisi positif (+) dari komparator.

Dalam ADC simultan, saat sisi positif (+) dikonversi secara bersamaan, sisi negatif (-) harus disesuaikan dengan jumlah bit yang ada dalam konverter tersebut. Ketika nilai Vi melebihi kapasitas bit yang ada pada konverter, maka hasil keluaran akan menjadi tinggi (high).

Sebaliknya, jika kapasitas bit pada konverter lebih tinggi daripada nilai Vi, maka keluaran yang dihasilkan akan menjadi rendah (low).

2. Counter Ramp ADC

Jenis ADC berikutnya adalah Counter Ramp ADC. Pada Counter Ramp ADC, terdapat juga sebuah DAC yang terletak pada input counter.

Rangkaian DAC yang berada di input counter ini awalnya mendapat sumber clock. Sumber clock dari DAC ini harus diukur terlebih dahulu sehingga nilai input DAC dapat dibandingkan dengan nilai input analog.

Ketika nilai input analog tidak melebihi nilai output DAC, maka keluaran dari komparator akan menjadi 1. Saat keluaran komparator bernilai 1, maka hitungan counter akan meningkat, dan sumber clock akan memberikan input ke counter.

3. SAR (Successive Aproximation Register) ADC

SAR (Successive Approximation Register) adalah jenis ADC berikutnya yang perlu kalian kenal. SAR sebenarnya memiliki konfigurasi yang mirip dengan Counter Ramp. Namun, ketika melakukan jejak pada perangkat tersebut, kombinasi bit adalah hasil yang diperoleh pada keluaran.

Penerapan dan Pengaplikasian ADC

ADC (Analog to Digital Converter) memiliki peran yang sangat penting karena fungsi utamanya adalah menerjemahkan sinyal dari sensor analog dan menghubungkannya dengan dunia digital. Oleh karena itu, penggunaan ADC sering ditemukan pada berbagai perangkat yang beragam.

Berikut ini beberapa contoh penerapan ADC pada berbagai perangkat yang umumnya ditemui:

Peralatan Komunikasi: ADC digunakan dalam peralatan komunikasi untuk mengonversi suara atau data analog menjadi format digital yang dapat diproses oleh perangkat komunikasi.
Sistem Robotik: ADC digunakan dalam alat-alat yang beroperasi dengan sistem tipe robotik untuk mengubah data sensor seperti jarak, posisi, atau kecepatan menjadi format digital.
Aplikasi Mobile Gaming: Dalam aplikasi permainan mobile, ADC digunakan untuk mengambil data dari sensor perangkat seperti akselerometer atau sentuhan layar.
Pencitraan Digital dan Alat Medis: ADC digunakan dalam pencitraan digital seperti kamera dan alat medis tertentu untuk mengonversi sinyal gambar atau data medis dari sensor menjadi format digital.
Teknologi Inverter: ADC digunakan dalam perangkat yang menggunakan teknologi inverter, seperti pengatur motor, untuk mengubah sinyal kontrol menjadi format digital.
Mikrokontroler: ADC digunakan dalam mikrokontroler yang berbasis sinyal analog untuk memungkinkan perangkat tersebut mengambil data dari sensor analog.
Alat Audio dan Video: ADC digunakan dalam peralatan audio dan video untuk mengkonversi sinyal suara atau video analog menjadi format digital.
Instrumentasi Digital: ADC digunakan dalam instrumen-instrumen digital seperti oscilloscope dan spektrometer untuk mengukur dan mengolah data yang masuk.
Alat Ukur dan Berbagai Aplikasi Lainnya: ADC digunakan dalam berbagai alat ukur dan aplikasi lainnya di mana diperlukan pengubahan sinyal analog menjadi digital untuk analisis dan pemrosesan data yang lebih lanjut.

Baca Juga :

Penutup

Dalam memahami teknologi modern, peranan dan pengertian ADC (Analog to Digital Converter) menjadi sangat krusial. ADC merupakan komponen penting yang memungkinkan kita untuk mengubah sinyal analog yang kontinu menjadi sinyal digital yang dapat diolah oleh mikrokontroler atau komputer.

Melalui pemahaman yang baik mengenai pengertian ADC, kita dapat mengapresiasi betapa pentingnya peran komponen ini dalam menginterpretasikan dan mengkonversi informasi dari dunia nyata ke dalam bahasa yang dapat dimengerti oleh sistem digital.

Dengan pemahaman ini, kita bisa menciptakan aplikasi dan sistem yang lebih akurat dan efisien dalam membaca dan mengolah data dari lingkungan sekitar, sehingga dapat menciptakan teknologi yang lebih canggih dan bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Demikianlah artikel bengkeltv.id yang membahas tentang Pengertian ADC (Analog to Digital Converter): Fungsi dan Jenisnya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel kami.