Nama         : Aditya Agung Saputra

NPM           10410186

Pengubah analog-ke-digital dan Digital ke analog

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Contoh chip ADC

Dalam elektronik, sebuah pengubah analog-ke-digital (bahasa Inggris: analog-to-digital converter, disingkat ADC) adalah suatu kalang elektronikyang mengubah informasi/isyarat analog menjadi isyarat digital.

Prinsip kerja

Banyak masukan, terutama yang berasal dari transduser, merupakan isyarat analog yang harus disandikan menjadi informasi digital sebelum masukan itu diproses, dianalisa atau disimpan di dalam kalang digital. Pengubah mengambil masukan, mencobanya, dan kemudian memproduksi suatu kata digital bersandi yang sesuai dengan taraf dari isyarat analog yang sedang diperiksa. Keluaran digital bisa berderet (bit demi bit) atau berjajar dengan semua bit yang disandikan disajikan serentak. Dalam sebagian besar pengubah, isyarat harus ditahan mantap selama proses pengubahan.

== Teknik pengubahan ==wildan Terdapat banyak cara untuk melaksanakan pengubahan analog ke digital, tergantung dari kecepatan dan ketelitian konversi yang dibutuhkan. Tipe pengubah yang sering dipakai adalah:

Sistem loop terbuka

= Tegangan ke frekuensi

Pengubah tegangan ke frekuensi merupakan suatu sistem sederhana yang dapat dipakai bila tidak membutuhkan ketelitian tinggi. Masukan analog dikirimkan ke osilator terkendali tegangan. Osilator menghasilkan sinyal keluaran yang merupakan suatu fungsi linear dari isyarat masukan. Keluaran sinyal osilator kemudian dikirimkan ke pencacah untuk diubah menjadi isyarat digital.

Tegangan ke lebar pulsa

Di sini tegangan masukan analog digunakan untuk mengendalikan lebar pulsa keluaran suatu ekamantap. Pulsa ekamantap digunakan untuk membuka gerbang untuk memungkinkan clockfrekuensi tetap yang mantap untuk dicacah.

ADC jenis

Ini adalah cara yang paling umum menerapkan ADC elektronik:

§  Sebuah langsung-konversi ADC atau Flash ADC memiliki bank pembanding sampling sinyal input secara paralel, masing-masing penembakan untuk rentang tegangan decode mereka. Bank pembanding feed sirkuit logika yang menghasilkan kode untuk setiap rentang tegangan. Konversi langsung sangat cepat, mampu gigahertz tingkat sampling, tetapi biasanya hanya memiliki 8 bit dari resolusi atau lebih sedikit, karena jumlah pembanding yang dibutuhkan, 2 ^N - 1, ganda dengan setiap bit tambahan, memerlukan sirkuit, besar mahal. ADC jenis ini memiliki besar mati ukuran, masukan tinggi kapasitansi , disipasi daya tinggi, dan cenderung untuk menghasilkan gangguan pada output (keluaran dengan kode out-of-sequence). Scaling dengan teknologi yang lebih baru submicrometre tidak membantu karena ketidakcocokan perangkat adalah keterbatasan desain yang dominan. Mereka sering digunakan untuk video yang , komunikasi pita lebar atau sinyal cepat lain di penyimpanan optik .

§  Sebuah pendekatan berturut-ADC menggunakan pembanding untuk turut mempersempit rentang yang berisi tegangan input. Pada setiap langkah yang berurutan, konverter membandingkan tegangan input ke output dari internal digital untuk konverter analog yang mungkin mewakili titik tengah dari kisaran tegangan yang dipilih. Pada setiap langkah dalam proses ini, pendekatan yang disimpan dalam register pendekatan berurutan (SAR). Sebagai contoh, mempertimbangkan tegangan input 6,3 V dan berbagai awal adalah 0 hingga 16 V. Untuk langkah pertama, masukan 6,3 V dibandingkan dengan 8 V (titik tengah dari kisaran 0-16 V). Pembanding laporan bahwa tegangan input kurang dari 8 V, sehingga SAR diperbarui untuk mempersempit jangkauan untuk 0-8 V. Untuk tahap kedua, tegangan input dibandingkan dengan 4 V (titik tengah dari 0-8). Komparator melaporkan tegangan input di atas 4 V, sehingga SAR diperbarui untuk mencerminkan tegangan input dalam kisaran 4-8 V. Untuk langkah ketiga, tegangan input dibandingkan dengan 6 V (pertengahan antara 4 dan 8 V V), komparator laporan tegangan input lebih besar dari 6 volt, dan rentang pencarian menjadi 6-8 V. Langkah-langkah yang berlanjut hingga resolusi yang diinginkan tercapai.

§  Sebuah ramp-bandingkan ADC menghasilkan sinyal gergaji-gigi yang landai ke atas atau bawah lalu cepat-cepat kembali ke nol. Ketika jalan dimulai, timer mulai menghitung. Ketika tegangan ramp sesuai dengan input, kebakaran pembanding, dan nilai timer dicatat. Jangka waktu ramp konverter memerlukan sedikitnya jumlah transistor . Waktu jalan sensitif terhadap temperatur karena sirkuit menghasilkan jalan sering hanya beberapa sederhana osilator . Ada dua solusi: menggunakan counter clock mengendarai DAC dan kemudian menggunakan komparator untuk melestarikan nilai counter, atau mengkalibrasi jalan waktunya. Sebuah keuntungan khusus dari sistem ramp-bandingkan adalah bahwa membandingkan sinyal kedua hanya membutuhkan satu pembanding, dan lain mendaftar untuk menyimpan nilai tegangan. A sangat sederhana (non-linear) jalan-konverter dapat diimplementasikan dengan mikrokontroler dan satu resistor dan kapasitor. Begitu juga sebaliknya, sebuah kapasitor diisi dapat diambil dari integrator konverter, time-to-amplitudo, detektor fasa , sampel dan tahan sirkuit, atau puncak dan terus sirkuit dan habis. Ini memiliki keuntungan bahwa lambat komparator tidak dapat terganggu oleh perubahan masukan cepat.

§  ADC Wilkinson dirancang oleh DH Wilkinson pada tahun 1950. ADC Wilkinson didasarkan pada perbandingan tegangan input dengan yang dihasilkan oleh kapasitor pengisian. Kapasitor diperbolehkan untuk membebankan sampai tegangan adalah sama dengan amplitudo dari pulsa masukan (comparator menentukan kapan kondisi ini telah tercapai). Kemudian, kapasitor diperbolehkan untuk melepaskan linear, yang menghasilkan tegangan ramp. Pada titik ketika kapasitor mulai debit, pulsa gerbang dimulai. Pulsa gerbang tetap aktif hingga kapasitor benar-benar habis. Jadi durasi pulsa gerbang berbanding lurus dengan amplitudo dari pulsa masukan. Ini pulsa gerbang mengoperasikan gerbang linear yang menerima pulsa dari jam osilator frekuensi tinggi. Sementara pintu gerbang terbuka, sejumlah diskrit pulsa jam melewati gerbang linear dan dihitung oleh register alamat. Waktu gerbang linear terbuka sebanding dengan amplitudo dari pulsa masukan, sehingga jumlah jam pulsa dicatat dalam daftar alamat proporsional juga. Atau, pengisian kapasitor dapat dipantau, bukan debit.

§  Sebuah ADC mengintegrasikan (juga dual-lereng atau multi-lereng ADC) menerapkan tegangan input tidak diketahui oleh masukan dari sebuah integrator dan memungkinkan tegangan untuk meningkatkan untuk jangka waktu tertentu (periode run-up). Kemudian tegangan referensi diketahui polaritas berlawanan diterapkan pada integrator dan diperbolehkan untuk meningkatkan sampai output integrator kembali ke nol (periode run-down). Tegangan input dihitung sebagai fungsi dari tegangan referensi, konstanta run-up jangka waktu, dan periode run-down time diukur. Pengukuran run time-down biasanya dibuat dalam satuan jam konverter ini, waktu integrasi sehingga lebih lama memungkinkan untuk resolusi yang lebih tinggi. Demikian pula, kecepatan konverter dapat ditingkatkan dengan mengorbankan resolusi. Converters jenis ini (atau variasi pada konsep) yang digunakan di sebagian besar digital voltmeter untuk linearitas dan fleksibilitas.

§  Sebuah delta-encoded ADC atau counter-jalan memiliki up-down kontra yang feed sebuah digital untuk konverter analog (DAC). Sinyal input dan DAC keduanya pergi ke comparator. Komparator mengontrol meja. Rangkaian menggunakan negatif umpan balik dari komparator untuk menyesuaikan meja sampai output DAC adalah cukup dekat untuk sinyal masukan. Angka tersebut dibaca dari meja. Konverter Delta memiliki rentang yang sangat luas dan resolusi tinggi, tapi waktu konversi tergantung pada tingkat sinyal masukan, meskipun akan selalu memiliki dijamin terburuk. Konverter Delta seringkali merupakan pilihan yang sangat baik untuk membaca dunia nyata sinyal. Kebanyakan sinyal dari sistem fisik tidak berubah tiba-tiba. Beberapa konverter menggabungkan pendekatan pendekatan delta dan berturut-turut, ini bekerja baik terutama ketika frekuensi tinggi yang dikenal untuk menjadi kecil di besarnya.

§  Sebuah ADC pipa (juga disebut subranging quantizer) menggunakan dua atau lebih langkah subranging. Pertama, konversi kasar dilakukan. Pada tahap kedua, perbedaan dengan sinyal input ditentukan dengan digital ke analog converter (DAC). Perbedaan ini kemudian diubah halus, dan hasilnya digabungkan dalam langkah terakhir. Hal ini dapat dianggap sebagai penyempurnaan dari berturut-pendekatan ADC dimana sinyal referensi umpan balik terdiri dari konversi interim berbagai macam bit (misalnya, empat bit) bukan hanya bit berikutnya-paling-signifikan. Dengan menggabungkan manfaat dari pendekatan berturut-turut dan flash ADC jenis ini cepat, memiliki resolusi tinggi, dan hanya memerlukan ukuran mati kecil.

§  A sigma-delta ADC (juga dikenal sebagai delta-sigma ADC) oversamples sinyal yang diinginkan dengan faktor besar dan menyaring band sinyal yang diinginkan. Umumnya, sejumlah kecil bit dari yang dibutuhkan dikonversi menggunakan ADC flash setelah filter. Sinyal yang dihasilkan, bersama dengan kesalahan yang dihasilkan oleh tingkat diskrit Flash, dimasukkan kembali dan dikurangkan dari masukan ke filter. Ini umpan balik negatif memiliki efek noise membentuk kesalahan karena Flash sehingga tidak muncul dalam frekuensi sinyal yang diinginkan. Sebuah filter digital (filter penipisan) mengikuti ADC yang mengurangi laju sampling, filter dari sinyal suara yang tidak diinginkan dan meningkatkan resolusi output ( sigma-delta modulasi , juga disebut delta-sigma modulasi ).

§  Sebuah waktu-interleaved ADC menggunakan ADC M paralel di mana setiap ADC sampel data setiap M: siklus th jam sampel yang efektif. Hasilnya adalah bahwa tingkat sampel meningkat kali M dibandingkan dengan apa yang masing-masing individu dapat mengelola ADC. Dalam prakteknya, perbedaan individual antara ADC M menurunkan kinerja keseluruhan mengurangi SFDR tersebut. Namun, teknologi yang ada untuk mengoreksi ini waktu-interleaving kesalahan ketidakcocokan.

§  Sebuah ADC dengan stadium FM intermediate pertama menggunakan konverter tegangan ke frekuensi untuk mengubah sinyal yang diinginkan menjadi sinyal osilasi dengan frekuensi sebanding dengan tegangan dari sinyal yang diinginkan, dan kemudian menggunakan frekuensi counter untuk mengubah frekuensi yang menjadi hitungan digital sebanding dengan tegangan sinyal yang diinginkan. Waktu integrasi lagi memungkinkan untuk resolusi yang lebih tinggi.Demikian pula, kecepatan konverter dapat ditingkatkan dengan mengorbankan resolusi. Dua bagian dari ADC dapat dipisahkan secara luas, dengan sinyal frekuensi melewati sebuah isolator OPTO- atau ditransmisikan secara nirkabel.Beberapa menggunakan ADC gelombang sinus atau gelombang persegi modulasi frekuensi , yang lain menggunakan pulsa-modulasi frekuensi . ADCs tersebut dulunya cara yang paling populer untuk menunjukkan tampilan digital status dari sensor analog jarak jauh.

Ada dapat ADCs lain yang menggunakan kombinasi elektronik dan lainnya teknologi :

§  Sebuah waktu-stretch analog-ke-digital converter (ADC-TS) mendigitalkan sinyal bandwidth yang sangat lebar analog, yang tidak dapat didigitalkan oleh ADC elektronik konvensional, dengan waktu-peregangan sinyal sebelum digitalisasi. Ini biasanya menggunakan fotonik preprocessor frontend ke waktu-peregangan sinyal, yang secara efektif memperlambat sinyal turun dalam waktu dan kompres bandwidth. Akibatnya, sebuah elektronik backend ADC, yang akan terlalu lambat untuk menangkap sinyal asli, sekarang dapat menangkap sinyal ini melambat. Untuk menangkap sinyal terus menerus, frontend juga membagi sinyal menjadi beberapa segmen selain waktu-peregangan. Setiap segmen individual didigitasi oleh ADC elektronik yang terpisah. Akhirnya, sebuah prosesor sinyal digital menata kembali sampel dan menghapus semua distorsi ditambahkan oleh frontend untuk menghasilkan data biner yang merupakan representasi digital dari sinyal analog yang asli.

refrensi: 

http://id.wikipedia.org/wiki/Pengubah_analog-ke-digital

http://en.wikipedia.org/wiki/Analog-to-digital_converter