Rekomend.id – Prinsip Kerja DAC atau Digital To Analog Converter – Konversi Sinyal Digital ke Analog. Prinsip Kerja DAC (Digital to Analog Converter) adalah konsep fundamental yang memungkinkan sistem digital berinteraksi dengan dunia analog. DAC berfungsi untuk mengubah sinyal digital, yang terdiri dari angka biner (0 dan 1), menjadi sinyal analog yang dapat digunakan dalam aplikasi nyata, seperti audio, video, dan kontrol perangkat.
Dalam artikel ini, kita akan membahas bagaimana DAC bekerja, termasuk berbagai metode konversi yang digunakan, seperti resistor tertimbang dan rangkaian penjumlah op-amp. Dengan memahami prinsip kerja DAC, kita dapat menghargai peran pentingnya dalam teknologi modern dan aplikasinya dalam berbagai bidang, dari perangkat elektronik hingga sistem komunikasi.
Digital to Analog Converter (DAC)
Sebelum membahas prinsip kerja DAC, Rekomend membahas apa itu DAC.
Digital to Analog Converter (DAC) adalah perangkat yang berfungsi untuk mengubah data digital menjadi sinyal analog. Sesuai dengan teorema sampling Nyquist-Shannon, data yang telah disampel dapat direkonstruksi secara sempurna jika memenuhi kriteria bandwidth dan Nyquist. DAC mampu mengubah data sampel menjadi sinyal analog dengan tingkat presisi yang tinggi. Data digital ini dapat dihasilkan oleh mikroprosesor, Application Specific Integrated Circuit (ASIC), atau Field Programmable Gate Array (FPGA), namun pada akhirnya, data tersebut perlu diubah menjadi sinyal analog agar dapat berinteraksi dengan dunia nyata.
Prinsip Kerja DAC Berdasarkan Rangkaian
Secara umum, prinsip kerja Digital to Analog Converter (DAC) adalah kumpulan saklar yang menerima masukan secara paralel. Dari saklar-saklar ini, keluaran analog dihasilkan berdasarkan kombinasi bit-bit masukan yang berupa nilai 1 atau 0. Artinya, tidak semua masukan akan diteruskan; hanya masukan yang terhubung melalui saklar yang akan dilanjutkan. Dengan demikian, masukan digital yang berupa bit-bit akan menghasilkan keluaran analog dalam bentuk nilai 1, 0, dan -1, yang dapat berbentuk sinusoida.
Dari diagram blok yang ada, kita dapat melihat bahwa untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog, diperlukan beberapa blok sebagai berikut:
1. Input Register:
Berfungsi untuk menangkap data digital pada saat yang tepat setelah pengaturan input strobe. Ini juga berfungsi untuk menyimpan data dalam bentuk sinyal digital paralel yang akan digunakan sebagai masukan untuk Basic DAC.
2. Basic DAC:
Merupakan jaringan generator arus yang terdiri dari resistor dan saklar-saklar. Ini digunakan untuk membagi proporsi arus ke setiap bit berdasarkan bobotnya yang dikalikan dengan nilai binernya.
3. Reference Voltage:
Sumber tegangan yang digunakan untuk mensuplai daya ke generator arus.
4. Summing Current to Voltage Converter:
Penguat operasional yang digunakan untuk menjumlahkan arus dari semua bit dan mengubahnya menjadi bentuk tegangan.
5. Offset and Gain Controls:
Digunakan untuk menyesuaikan jumlah bit berlebih dalam fungsi pengalihan tegangan yang diinginkan.
DAC Menggunakan Metode Resistor Tertimbang
Setelah mengetahui prinsip kerja DAC, Rekomend membahas DAC menggunakan metode resistor tertimbang.
Diagram skematik yang ditunjukkan di bawah ini menggambarkan DAC yang menggunakan resistor berbobot. Prinsip dasar dari DAC ini adalah kemampuannya untuk menjumlahkan masukan yang akan mencerminkan kontribusi dari berbagai bit input digital.
Dalam konteks tegangan, ketika sinyal input berupa tegangan, penjumlahan bit biner dapat dilakukan dengan menggunakan penguat penjumlah pembalik (inverting summing amplifier) seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam penguat ini, setiap bit digital akan berkontribusi sesuai dengan bobot resistor yang terhubung, sehingga hasil akhirnya merupakan kombinasi dari semua masukan yang diolah menjadi sinyal analog.
Dengan cara ini, DAC berbasis resistor tertimbang dapat menghasilkan keluaran yang akurat dan proporsional terhadap nilai biner dari masukan digital.
Dalam konteks tegangan, jika sinyal masukan berupa tegangan, penjumlahan bit biner dapat dilakukan menggunakan penguat penjumlah pembalik, seperti yang diperlihatkan pada gambar di atas.
Resistor masukan pada penguat operasional memiliki nilai resistansi yang dibobot dalam format biner. Ketika bit biner bernilai 1, saklar akan menghubungkan resistor ke tegangan referensi. Sebaliknya, ketika bit biner bernilai 0, saklar akan menghubungkan resistor ke ground. Semua bit masukan digital diterapkan secara bersamaan ke DAC.
DAC ini kemudian menghasilkan tegangan keluaran analog yang sesuai dengan sinyal data digital yang diberikan. Untuk DAC, tegangan digital yang diberikan dapat dinyatakan sebagai b3,b2,b1,b0b3, b2, b1, b0b3,b2,b1,b0, di mana setiap bit merupakan nilai biner (0 atau 1). Tegangan keluaran yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus:
V0=R0R(b3+b22+b14+b08)V0 = \frac{R0}{R} \left(b3 + \frac{b2}{2} + \frac{b1}{4} + \frac{b0}{8}\right)V0=RR0(b3+2b2+4b1+8b0)
Namun, perlu dicatat bahwa seiring bertambahnya jumlah bit dalam tegangan masukan digital, rentang nilai resistor yang digunakan menjadi semakin besar. Hal ini dapat mengakibatkan penurunan akurasi dari DAC, karena variasi kecil dalam nilai resistor dapat berdampak signifikan pada keluaran tegangan.
DAC Berdasarkan Konversi Digital To Analog
Pada pembahasan prinsip kerja DAC, Rekomend membahas DAC berdasarkan konversi digital to analog.
Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh DAC sebanding dengan nilai digital yang dimasukkan ke dalamnya. Prinsip kerja rangkaian penjumlah op-amp (summing amplifier) dapat digunakan untuk menyusun sebuah konverter DAC. Cara kerjanya melibatkan sejumlah resistor masukan yang diberi bobot dalam deret biner.
Setiap bit dalam sistem digital diwakili sebagai 1 atau 0, yang masing-masing mewakili bobot sesuai dengan posisinya. Nilai bobot ditentukan dengan rumus 2n2^n2n, di mana nnn adalah posisi bit tersebut, dimulai dari sisi kanan dengan nilai nol. Misalnya:
- Bobot Bit = 2n2^n2n
- Bobot Bit ke-4 dari kiri = 23=82^3 = 823=8
Karena setiap bit bisa bernilai 0 atau 1, bobot bit dikalikan dengan nilai bitnya. Dengan demikian, perhitungan untuk setiap bit dapat dirumuskan sebagai berikut:
- Nilai Bit 1: 1×2n=2n1 \times 2^n = 2^n1×2n=2n
- Nilai Bit 0: 0×2(n−1)=00 \times 2^{(n-1)} = 00×2(n−1)=0
Setelah itu, kita tambahkan bobot semua bit dengan nilainya. Sebagai contoh, untuk bilangan biner 10011210011_2100112:
100112=(1×24)+(0×23)+(0×22)+(1×21)+(1×20)10011_2 = (1 \times 2^4) + (0 \times 2^3) + (0 \times 2^2) + (1 \times 2^1) + (1 \times 2^0) 100112=(1×24)+(0×23)+(0×22)+(1×21)+(1×20) =16+0+0+2+1=19= 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 19=16+0+0+2+1=19
Metode di atas merupakan prinsip kerja DAC (Digital to Analog Converter), yang menggabungkan bobot dari setiap bit sesuai dengan nilainya untuk menghasilkan nilai analog pada outputnya.
Baca juga: Pengertian DAC (Digital to Analog Converter) dan Cara Kerjanya
Penutup
Demikianlah informasi dari Rekomend.id tentang prinsip kerja DAC.
Dalam kesimpulannya, prinsip kerja DAC (Digital to Analog Converter) adalah kunci untuk memahami bagaimana data digital dapat diubah menjadi sinyal analog yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi. Melalui berbagai metode konversi, seperti penggunaan resistor berbobot dan penguat penjumlah, DAC mampu menghasilkan keluaran yang akurat sesuai dengan nilai biner yang dimasukkan. Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan integrasi antara sistem digital dan analog, pemahaman yang mendalam tentang prinsip kerja DAC menjadi sangat penting. Dengan demikian, teknologi DAC tidak hanya memberikan kontribusi signifikan terhadap pengembangan perangkat elektronik, tetapi juga membuka peluang baru dalam inovasi di bidang komunikasi, audio, dan sistem kontrol.
Terimakasih telah membaca artikel prinsip kerja DAC ini, semoga informasi mengenai prinsip kerja DAC ini bermanfaat untuk Sobat.
