ADC (Analog to Digital Converter): Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Kerja

ADC (Analog to Digital Converter) - Jika dulu berbagai perangkat elektronik dibuat dengan versi analog, maka zaman sekarang tidak demikian.

analog to digital converter

Karena di era modern ini kita bisa menemukan berbagai perangkat elektronik yang memiliki sistem digital yang canggih. Hal ini tidak lain karena peran ADC. Nah, apa itu ADC?

Secara umum ADC (Analog to Digital Converter) adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi digital. ADC sendiri bisa berupa rangkaian elektronik, chip IC, atau bahkan modul.

Mari kita pelajari lebih lanjut apa itu ADC, mulai dari pengertian, fungsi, jenis, dan cara kerjanya pada artikel ini. Jangan lewatkan informasi lengkapnya!

Pengertian ADC (Analog to Digital Converter)

ADC (Analog to Digital Converter) adalah perangkat elektronik yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan kontinyu (analog) menjadi digital (biner).

Pada umumnya informasi yang berasal dari berbagai sensor di sekitar kita akan diubah terlebih dahulu menjadi sinyal analog.

Agar dapat berinteraksi dengan dunia nyata, sinyal analog ini terlebih dahulu harus diubah menjadi nilai biner yang dapat dipahami oleh perangkat digital. Untuk kebutuhan tersebut diperlukan suatu alat yang disebut ADC (Analog to Digital Converter).

Fungsi ADC (Analog to Digital Converter)

Seperti yang telah kita bahas di atas, fungsi ADC adalah mengubah sinyal input analog menjadi kode biner yang dapat dipahami oleh perangkat digital.

Fungsi ADC adalah sebagai jembatan. Jadi, alat tersebut merupakan perantara sensor suhu, gerakan, cahaya, tekanan dan sebagainya sehingga dapat diinterpretasikan dalam kode biner yang dapat dipahami oleh komputer.

Ketika akan diubah menjadi sinyal digital, sensor yang diperoleh terlebih dahulu harus diubah dalam bentuk diskrit, yaitu menggunakan logika 0 dan 1.

Untuk dapat mengubah dua domain yang berbeda dari sinyal analog, kemudian membuatnya menjadi sinyal diskrit digital. ADC membutuhkan peran sebuah komponen yang disebut mikrokontroler dan juga mikroprosesor.

Rumus ADC (Analog to Digital Converter)

Jika Anda mempelajari ADC, maka tidak akan jauh dari perhitungan. Jadi, mau tidak mau, Anda harus mempelajarinya sedikit demi sedikit. Untuk membantu semua orang, kami akan memberikan beberapa rumus yang harus Anda ketahui.

1. Rumus akurasi ADC

• Akurasi = Vref/2n

Keterangan: Vref = tegangan referensi dan n = jumlah bit

2. Rumus nilai output ADC

• ADC = (Vin/Vref)×(2n-1)

Keterangan: Vin = tegangan sinyal analog, Vref = tegangan referensi, dan n = jumlah bit Dari kedua rumus tersebut, Anda dapat menentukan banyak bentuk output yang ditunjukkan oleh ADC sesuai dengan kebutuhan Anda.

Cara Kerja ADC (Analog to Digital Converter)

Sensor analog adalah jenis sinyal berupa gerakan, cahaya, suhu, suara dan sebagainya. Sedangkan sinyal digital merupakan rangkaian nilai diskrit yang dilambangkan dengan logika 0 dan 1.

Untuk dapat mengubah sinyal analog menjadi digital. Pertama, sinyal analog akan diambil sampelnya, kemudian diukur, dan kemudian diubah menjadi nilai biner.

Untuk mengetahui keakuratan data yang dihasilkan, ada 2 faktor utama yang mempengaruhi ADC. Diantaranya adalah sebagai berikut:

• Resolusi ADC

Faktor pertama yang mempengaruhi keakuratan ADC adalah resolusi. Dimana resolusi adalah keakuratan hasil konversi. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini:

Jadi misalnya sinyal 1 volt akan diubah menjadi sinyal digital 3 bit melalui ADC, maka akan ada 3 tingkatan pembagian. Jadi, untuk dapat menghasilkan output dengan nilai 1 V, maka pada setiap levelnya adalah 0,125 V. Atau dengan kata lain 1/8 = 0,125 V /125 MV.

Kemudian jika akan dikonversi menggunakan resolusi dengan nilai 6 bit, maka nilai yang terdapat pada setiap level adalah 0,0156 V dan seterusnya.

• Kecepatan Sampling ADC

Kecepatan sampling atau sampling rate adalah nilai yang dapat dibaca dari seberapa sering sinyal analog berubah menjadi digital. Jadi, mengubah sinyal kontinyu menjadi nilai biner dalam waktu tertentu disebut sampling rate.

Sampling rate atau kecepatan sampling nantinya akan ditulis dalam satuan SPS atau Sample Per Second. Misalnya, ADC mengambil rasio sampling dengan nilai hingga 500 Ms/s. Jadi artinya nilai sampel yang diambil adalah 500 juta sampel per detik.

Cara Kerja ADC (Analog to Digital Converter)

Cara kerja ADC adalah mengubah sinyal analog menjadi kode biner yang dapat dipahami oleh perangkat digital. Untuk melakukan itu, ada beberapa proses yang harus diikuti.

Berikut ini adalah setiap tahapan proses kerja ADC yang perlu Anda ketahui:

• Sampling

Istilah sampling disebut juga pencuplikan data atau pengumpulan data. Proses ini dilakukan dengan mengambil nilai tertentu (diskrit) dari sinyal analog dengan 1 periode yang sama.

Dalam prosesnya, nilai sampling dari hasil adalah 2 kali dari frekuensi input. Jadi, misalnya frekuensi input 30 Hz, maka nilai sampling yang dihasilkan minimal 60 Hz.

Semakin besar nilai sampling maka akurasi nilai dari sinyal analog ke digital akan semakin presisi.

• Econding

Econding disebut juga sebagai tahap coding. Jadi, data yang didapat dari nilai sampling tersebut kemudian akan diubah menjadi kode biner yang dapat dipahami oleh perangkat digital.

Setelah melalui proses econding, kode biner sudah siap dan dapat digunakan oleh prosesor sesuai kebutuhan.

• Quantization

Quantization adalah proses pengelompokan data yang diperoleh dari proses sampling. Jadi setelah mendapatkan nilai sampling, maka akan dilakukan proses pemetaan nilai input atau pembulatan.

Pada dasarnya bit-bit satuan dasar tersebut akan dikelompokkan dalam logika 0 dan 1. Sehingga untuk mengubah sinyal analog menjadi digital, akan dilakukan proses pengkodean paralel yang dikenal dengan komparator.

Dimana komparator ini merupakan proses indikasi jika terjadi perbedaan tegangan yang nantinya akan diteruskan ke econder.

Output yang dihasilkan oleh komparator adalah 0 (untuk nilai rendah) dan 1 (untuk nilai tinggi). Ini akan menyesuaikan tergantung pada voltase mana yang nilainya lebih besar.

Jadi, output yang dihasilkan oleh pembanding nilai dipengaruhi oleh beberapa faktor. Salah satunya tergantung pada perbedaan tegangan yang mungkin ada pada input analog.

Jenis ADC (Analog to Digital Converter)

ADC terbagi menjadi berbagai jenis, jenis-jenis ADC adalah sebagai berikut di bawah ini:

• ADC Simultan

Jenis ADC pertama adalah ADC simultan. Untuk jenis ADC ini sering dikenal dengan flash converter atau parallel converter. Pada ADC simultan, masukan Vi akan diubah menjadi digital. Yaitu dengan menggunakan sisi positif (+) dari komparator.

Jika sisi + dikonversi secara bersamaan, maka sisi negatif (-) harus disesuaikan dengan besar kecilnya bit yang terdapat pada converter. Ketika nilai Vi melebihi ukuran bit pada konverter, nilai outputnya tinggi.

Begitu juga sebaliknya, jika ukuran bit yang terdapat pada converter lebih kecil. Sehingga dapat dipastikan output yang dihasilkan rendah.

• Counter Ramp ADC

Jenis ADC selanjutnya adalah Counter Ramp ADC. Pada Counter Ramp ADC juga terdapat DAC yang terletak pada input counter.

Rangkaian DAC yang terdapat pada input counter berasal dari sumber clock. Dimana sumber clock dari DAC harus diukur terlebih dahulu agar input DAC nantinya dibandingkan dengan input analog.

Ketika nilai input analog tidak lebih tinggi dari output DAC, output dari komparator sama dengan 1. Ketika output dari komparator adalah 1, maka hitungan counter akan meningkat dan jam juga akan dapat memberikan input ke counter.

• SAR (Successive Approximation Register) ADC

SAR adalah jenis ADC berikutnya yang perlu Anda ketahui. SAR sebenarnya memiliki konfigurasi yang mirip dengan Counter Ramp. Namun pada saat melakukan trace pada alat tersebut, kombinasi bit-bit tersebut merupakan hasil yang didapatkan pada outputnya.

Aplikasi dan Penerapan  ADC (Analog to Digital Converter)

ADC (Analog to Digital Converter) memiliki peranan yang sangat penting. Ini karena fungsi utamanya adalah menerjemahkan sensor analog dan menghubungkannya dengan dunia nyata. Oleh karena itu, penggunaan ADC banyak dijumpai di berbagai perangkat.

Berikut adalah beberapa contoh aplikasi ADC pada berbagai perangkat yang umum ditemukan:

• Digunakan dalam peralatan komunikasi.
• Digunakan pada alat yang menggunakan sistem tipe robot.
• Diterapkan ke aplikasi game seluler.
• Digunakan dalam pencitraan digital atau perangkat medis tertentu.
• Digunakan pada perangkat yang menggunakan teknologi inverter.
• Digunakan dalam mikrokontroler berdasarkan sinyal analog.
• Digunakan dalam peralatan audio video.
• Digunakan dalam instrumentasi digital
• Digunakan dalam alat ukur dan sebagainya

Contoh DAC (Analog to Digital Converter)

Analog Digital Converter banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik. Contohnya adalah ponsel, mikrokontroler robotik, dan kamera digital. Di dalam perangkat, ADC tentunya memiliki fungsi tertentu.

Meskipun pada dasarnya sama terkait dengan audio pada perangkat, ada lebih banyak fungsi khusus di setiap perangkat.

Berikut ini adalah contoh penerapan digital to analog converter:

• Penggunaan ADC pada Ponsel
• Penggunaan ADC Mikrokontroler Robotik
• Kamera Digital

Akhir Kata

ADC (Analog to Digital Converter) adalah alat yang mengubah sinyal analog menjadi biner (digital). Dengan adanya ADC, maka sensor analog berupa gerakan, tekanan, suhu, cahaya dan sebagainya akan diterjemahkan menjadi kode biner yang dapat dipahami oleh perangkat digital.

Karena kelebihan dan fungsinya, ADC banyak ditemukan di berbagai perangkat elektronik. Mulai dari alat berbasis audio-video, alat komunikasi, mobile gaming, dan lain sebagainya. Berbagai contoh aplikasi ADC juga sangat beragam. Mulai dari dipasang pada perangkat yang biasa ditemui sehari-hari hingga peralatan tertentu yang lebih spesifik.