RSS

ADC ( Analog to Digital Converter )

09 Jun

ADC adalah suatu rangkaian yang mengubah data berupa tegangan analog ke data digital.  ADC ini digunakan bila ada  inputan tegangan  analog. IC ADC yang ada seperti 0804, 0808, 0832 adalah IC ADC yang sudah ada dari pabrik dan bisa dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan. dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. Hal – hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu konversinya.

Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis Successive Approximation Convertion ( SAR ) atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah dan jenis lainnya adalah digital RAMP tapi yang jenis ini jarang digunakan.

gambar 1 diagram blok ADC jenis SAR

gambar 2 diagram blok ADC 8 bit

Secara singkat prinsip kerja dari ADC adalah semua bit – bit diset kemudian diuji dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkain yang paling tepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock dan keluaran DAC merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR.

Apabola konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, output digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru.

gambar 3 IC ADC 0804

V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara tegangan – tegangan yang dihubungkan dengan kedua pin input yaitu Vi (+) dan Vi (-) atau bila dinyatakan dengan persamaaan adalah              Vin = Vin (+) – Vin (-). Kalau input analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan denganVin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan refrensi.. Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clock dari ADC dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk dengan ketentuan :

Fclk = 1 / (1,1 RC)                                ( persamaan 1 )

Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. Write berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data outputan digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.

Dalam penggunaan IC ADC 0804 mempunyai jangkauan input analog mulai 0 Volt sampai 5 volt (skala penuh), karena IC ADC 0804 ini adalah 8 bit, sehingga resolusinya dapat dihitung dengan persamaan 2.

(n menyatakan jumlah bit output biner IC ADC)

IC ADC 0804 memiliki generator clock internal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT dapat dihitung dengan persamaan 3.

Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memiliki 8 output digital sehigga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokontroler. Input chip select (aktif low) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika HIGH, ADC 0804 tidak aktif dan semua output berada dalam keadaan impedansi tinggi. Input write atau start convertion digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan output interrupt atau end of convertion menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.

Pada gambar 3 adalah konfigurasi pin – pin dari ADC 0804, masing – masing pin mempunyai fungsi sebagai berikut:

a. WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Kode 8 bit data akan ditransfer ke output lacht flip – flop.

b. INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR.

c. CS, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high.

d. RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low.

e. Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.

f. Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2.

g. CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger.

 
Leave a comment

Posted by on June 9, 2010 in instrument

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: