ADC (Analog to Digital Converter)

ADC = Analog to Digital Converter adalah suatu perangkat yang mengubah suatu data kontinu terhadap waktu (analog) menjadi suatu data diskrit terhadap waktu (digital).
Proses yang terjadi dalam ADC adalah:

1. Pen-cuplik-an
2. Peng-kuantisasi-an
3. Peng-kode-an

1. Pen-cuplik-an adalah proses mengambil suatu nilai pasti (diskrit) dalam suatu data kontinu dalam satu titik waktu tertentu dengan periode yang tetap. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut:

 

Semakin besar frekuensi pen-cuplik-an, berarti semakin banyak data diskrit yang didapatkan, maka semakin cepat ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

2. Peng-kuantisasi-an adalah proses pengelompokan data diskrit yang didapatkan pada proses pertama ke dalam kelompok-kelompok data. Kuantisasi, dalam matematika dan pemrosesan sinyal digital, adalah proses pemetaan nilai input seperti nilai pembulatan.

 

Semakin banyak kelompok-kelompok dalam proses kuantisasi, berarti semakin kecil selisih data diskrit yang didapatkan dari data analog, maka semakin teliti ADC tersebut memproses suatu data analog menjadi data digital.

3. Peng-kode-an adalah meng-kode-kan data hasil kuantisasi ke dalam bentuk digital (0/1) atau dalam suatu nilai biner.

 

Dengan: X1 = 11, X2 = 11, X3 = 10, X4 = 01, X5 = 01, X6 = 10.

Secara matematis, proses ADC dapat dinyatakan dalam persamaan:

Data ADC = (Vin/Vref) x Maksimal Data Digital

 Dengan Vref adalah jenjang tiap kelompok dalam proses kuantisasi,kemudian  maksimal data digital berkaitan proses ke-3 (peng-kode-an). Sedangkan proses ke-1 adalah seberapa cepat data ADC dihasilkan dalam satu kali proses.

 Contoh kasus:

1. Suatu rangkaian ADC dengan IC 0804 diberikan input tegangan analog sebesar 3 volt. Tegangan referensi IC di-set di 5 volt. Berapakah data digital output dari IC?

Jawaban:
IC 0804 adalah IC ADC dengan output 8 bit data digital. Maka maksimal data digital-nya adalah 2⁸ – 1 = 255 (pengurangan 1 dilakukan karena data dimulai dari 0-255 yang berarti berjumlah 256). Sehingga data digital output IC adalah:

Data ADC = (Vin/Vref)  x Maksimal Data Digital

Data ADC = (3/5)  x 255

Data digital output IC = 153 = 10011001

2. Suatu rangkaian mikrokontroler AVR ATmega16 membaca data digital di salah satu pin ADC-nya adalah 0111110100. Dengan diketahui bahwa pin AREF-nya dihubungkan ke tegangan sumber 5 volt, berapakah tegangan input pada pin ADC-nya tersebut?

Jawaban:
IC mikrokontroler AVR ATmeg16 adalah mikrokontroler yang terdapat rangkaian ADC internal di dalam IC-nya. ADC internal dari ATmega16 memiliki ketelitian sampai dengan 10 bit, sehingga maksimal data digital-nya adalah 2¹⁰ – 1 = 1023. Pin AREF pada mikrokontroler ini adalah salah satu opsi tegangan referensi ADC-nya. Sehingga tegangan input dapat dihitung dengan cara:

Data digital output = 0111110100₍₂₎ = 500₍₁₀₎

Data ADC = (Vin/Vref) x Maksimal Data Digital

500 = (Vin/5) x 1023

Vin = (500 x 5 / 1023) = 2,44 Volt

3. Suatu rangkaian mikrokontroler AVR ATmega16 terhubung kepada sensor suhu LM35. Dalam proses pembacaan data pada pin ADC-nya, data yang terbaca adalah 300₍₁₀₎. Berapakah suhu yang terdeteksi oleh LM35 jika pin AREF pada mikrokontroler diset di tegangan 1 volt?

Jawaban:
Langkah pertama dalam menyelesaikan kasus-3 adalah menentukan tegangan input di pin ADC yang adalah tegangan keluaran dari LM35 dengan cara seperti pada penyelesaian kasus-2:

Data ADC = (Vin/Vref) x Maksimal Data Digital

300 = (Vin/1) x 1023

Vin = (300 x 1 / 1023) = 0,2933 Volt

Langkah berikutnya adalah menentukan suhu yang dideteksi oleh LM35. Untuk melakukan itu perlu diperhatikan sensitivitas dari LM35. Dari datasheet-nya, LM35 memiliki sensitivitas  10 mV/^oC. Sehingga suhu yang terdeteksi oleh LM35 (T):

T = (Vin/Sensitivitas) = (0,2933/0,01) = 29,33 ^oC