ADC (Analog to Digital Converter) dengan Operational Amplifier

Ada beberapa macam ADC (Analog to Digital Converter) yang dapat mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital diantaranya Flash ADC, Counter ADC, Successive Aproximation ADC dan Dual Slop ADC, pada jejak kali ini akan membahas ADC dengan tipe pengkonversian langsung atau flash ADC.

Pengkonversi langsung atau Flash ADC mempunyai sebuah komparator untuk medekodekan masing-masing range tegangan. Pengkonversian langsung memiliki kelebihan yaitu pengkonversian yang cepat, tetapi biasanya hanya diterapkan pada resolusi 8 bit (256 komparator) atau kurang, karena teknik pengkonversian ini membutuhkan rangkaian yang besar dan mahal.

Tipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan 100 MHz dengan rangkaian kerja yang sederhana. Sederetan tahanan mengatur masukan inverting dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari konverter sebelumnya, jadi untuk tegangan masukan Vin, dengan full scale range, komparator dengan bias di bawah Vin akan mempunyai keluaran rendah. Keluaran komparator ini tidak dalam bentuk biner murni. Suatu dekoder dibutuhkan untuk membentuk suatu keluaran yang biner. Beberapa komparator berkecepatan tinggi, dengan waktu tunda (delay) kurang dari 6 ns banyak digunakan, karena itu dihasilkan kecepatan konversi yang sangat tinggi. Jumlah komparator yang dibutuhkan untuk suatu konversi n bit adalah 2n–1.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat ADC tipe pengkonversi langsung dengan sinyal ADC 3 bit :

Rangkaian ADC dengan Op Amp

 

Pada rangkaian di atas besar tegangan Vref disamakan dengan besar Vin terendah yang ingin dikonversi, misalkan jika tegangan masukan Vin = 1 V, maka atur tegangan Vref sampai keluaran encoder A2 s.d. A0 = 000, kemudian ubah tegangan Vin lebih besar sampai keluaran encoder A2 s.d A0 = 111. Itulah cara mengetahui rentang tegangan analog yang diukur, sesuai penjelasan di atas maka rentang tegangan analog yang diukur dari 1 V s.d. 3 V. Jika ingin mengubah rentang tegangan yang diukur, maka besar resistor untuk voltage divider diubah lebih besar tahanannya.

JEJAK TERKAIT :  Macam Rangkaian ADC (Analog to Digital Conventer)

Vin yang terhubung ke masukan non-inverting pada masing-masing op amp memiliki tegangan yang sama, sedangkan tegangan yang terhubung ke masukan inverting memiliki besar tegangan yang berbeda-beda sesuai dengan prinsip Voltage Divider (Pembagi Tegangan) atau semakin ke bawah akan memiliki tegangan yang lebih kecil.

Masing-masing op amp dirangkai secara komparator sehingga  pada rangkaian ini, jika Vref > Vin maka Vout = Vcc dan jika Vref < Vin maka Vout = 0 Volt. Dengan mengubah besar tegangan Vin  maka akan membentuk tabel seperti masukan IC Encoder di bawah ini.

Konfigurasi Pin IC Encoder 74LS148

 

Tabel Kebenaran Masukan dan Keluaran IC Encoder 74LS148

 

Rangkaian Simulasi Flash ADC Berbasis IC Encoder 74LS148

Dari tabel di atas, jika masukan encoder berurutan dari bit priority 7 s.d. 0 = 00000000 maka keluarannya 000, jika masukan encoder 10000000 maka keluarannya 001, jika masukan encoder X1000000  maka keluarannya 011, jika masukan encoder XX100000 maka keluarannya 100, jika masukan encoder XXX10000  maka keluarannya 101 dan seterusnya.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada video di bawah ini.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *