BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Pengubah Tegangan Analog Ke Tegangan Digital 0804
[6,7]
Pengubah tegangan analog ke tegangan digital berfungsi
untuk mengubah harga tegangan sinyal yang telah dicuplik (tegangan analog)
kedalam kode-kode biner (besaran digital). Pada alat ini digunakan komponen ADC
0804. IC ADC 0804 adalah sebuah CMOS 8 bit yang bekerja dibawah 100µs dan menggunakan
metode successive approximation untuk
pengkonversinya. IC ADC jenis ini menawarkan beberapa keuntungan antara lain
kecepatan yang tinggi dan konsumsi daya rendah
Berdasarkan blok
diagram ADC 0804 diatas dapat dijelaskan bahwa metode ini melakukan trace
dengan cara tracking dengan mengeluarkan kombinasi bit-bit MSB = 1 1000 0000. Apabila kurang dari
tegangan analog input maka bit MSB berikutnya = 1 1100 0000 dan apabila tegangan
analog input ternyata lebih kecil dari tegangan yang dihasilkan ADC maka
langkah berikutnya menurunkan kombinasi bit 1010 0000.
ADC0804 mempunyai lebar data 8-bit maka format
data maksimal adalah 256 (0FFH). ADC0804 mempunyai tegangan referensi pada pin
9, tegangan
tersebut sebagai acuan
dalam konversi bit/volt. VREF diberikan input 5 volt untuk
memberikan skala maksimum sebesar 5 volt.
Sebagai contoh, jika pada
tegangan referensi 5 volt, maka setiap tegangan masukannya diwakilkan oleh perhitungan
tegangan ke data sebagai berikut :
Bila diketahui Vin masukan ADC sebesar 100mV
dan Vreff ADC sebasar 5 Volt dengan lebar data 256 bit.
Maka keluaran data ADC0804 adalah 52Bit/Volt (Desimal)
jika di konversi ke Hexa akan menjadi 34H (00110100B) pada pin 11-18.
ADC 0804 merupakan IC yang berfungsi untuk mengubah
sinyal analog menjadi sinyal digital. IC ini mempunyai resolusi 8 bit, waktu
konversi 100 µs, sumber daya DC 5 volt, 1 saluran masukan, jangkauan tegangan
masukan 0 sampai 5 volt dengan daya 15 mW.
Konfigurasi pin dan blok diagram ADC 0804 dapat dilihat
sebagai berikut:
Dengan memperhatikan blok diagram diatas dapat
dijelaskan bahwa prinsip kerja dari ADC 0804 adalah, proses pengkonversian
dimulai dengan memberikan logika 0 pada CS dan WR secara bersamaan. Saat
keadaan ini start flip-flop diset sehingga menghasilkan keluaran berlogika 1
yang akan mereset register geser 8-Bit,
mereset INTR FF dan memberikan logika 1 pada masukan D flip-flop (F/F1). Sinyal
detak dalam rangkaian akan mentransfer
logika ini ke keluaran F/F1. Sebagai akibatnya G1 juga mengkombinasi logika ini
dengan CLK A untuk menghasilkan sinyal reset pada start F/F. Apabila WR atau CS
berlogika 1 maka start F/F direset dan shift
register mendapat pulsa detak dan proses konversi dengan metode successive aproximation dimulai. Bersamaan dengan konversi ini, kata digit
baru dikirimkan oleh G2 ke TRI STATE
OUTPUT LATCHES.
Saat konversi selesai (sampai konversi LSB, output
Q shift
register berlogika 1. Keadaan ini tidak segera diikuti oleh peubahan output
Q’ pada LATCH 1. Sehingga pada akhir pengubahan, CLK A pada LATCH 1 diaktifkan
agar Q’ berubah berlogika 0. Logika ini akan menyebabkan set pada INTR F/F selama 8 periode pulsa detak eksternal
yang ditandai dengan keluaran INTR berlogika 0. Data hasil konversi dapat
dibaca dengan memasangkan logika 0 pada masukan CS dan RD. Kondisi ini akan
mereset INTR F/F dan keluaran TRI STATE
LATCHES memberikan data 8 bit.
Proses mengubah (SOC) dimulai saat logika 0 pada sinyal
CS, dan WR. Selama proses pengubahan, sinyal INTR dalam keadaan logika 1.
Setelah selesai pengubahan (EOC) sinyal WR akan 1 dan sinyal INTR akan direset
ke keadaan rendah atau 0. kemudian sinyal INTR yang sudah 0 tersebut dijadikan
sebagai masukan ke sinyal WR untuk kembali lagi memulai mengubah.
ADC 0804 membutuhkan sinyal detak untuk bekerja. Sinyal
detak ini dapat diturunkan dari luar ADC maupun dibangkitkan sendiri oleh ADC
dengan cara memasangkan jaringan R-C pada kaki yang telah disediakan untuk
menghasilkan detak sendiri. R terhubung dengan kaki 19 dan 4, C terhubung dengan kaki 4 dan ground.
Agar ADC dapat bekerja optimal, frekuensi detak yang
diberikan sebesar 640 KHz. Untuk konversi satu data diperlukan 64 periode detak.
Dengan demikian waktu konversi untuk satu data sebesar 64/640.000 = 100 μs.
Untuk mencari besarnya frekuensi detak yang diberikan dicari dengan rumus [7] :
Vref pada kaki 9 ADC merupakan tegangan
masukan analog maksimum (menghasilkan keluaran digital maksimum 11111111).
Karena pada kaki 9 berupa Vref/ 2 maka data yang dimasukkan sebesar
½ dari data yang diinginkan. Sehingga data maksimum yang diset sebesar 2,5
volt. Harga Vref ini dapat diatur untuk beroperasi pada tegangan
masukan tertentu dengan menambah rangkaian pengatur referensi. Jika tidak
dihubungkan dengan rangakain pengatur referensi maka harga Vref sama
dengan tegangan catu +5V.
Dalam rangkaian ADC ada kemungkinan kesalahan misalnya:
a. Offset error
Offset error adalah nilai tegangan
masukan yang diperlukan untuk menghasilkan keluaran digital nol. Hal ini
diakibatkan oleh tegangan input atau arus offset pada penguat. umumnya dapat
diatasi dengan pemasangan potensiometer penepat eksternal sebagai pengatur offset nol.
b. Gain Error
Gain error adalah selisih antara gaint point (nilai undak tengah bila keluaran
digital skala penuh) nominal dan aktual pada fungsi transfer setelah offset error dikoreksi nol. Umumnya
dapat diatasi dengan menepatkan resistor umpan balik pada penguat.