11.6
1. Pendahuluan [kembali]
Digital-to-Analog Converter (DAC) berbasis 4-bit resistor-weighted summing amplifier adalah salah satu jenis konverter yang digunakan untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog secara proporsional. Sistem ini bekerja dengan memberikan bobot tertentu pada setiap bit digital melalui resistor-resistor dengan nilai berbeda, di mana bit paling signifikan (MSB) diberi resistor dengan nilai paling kecil, dan bit paling tidak signifikan (LSB) dengan resistor terbesar. Arus dari masing-masing jalur kemudian dijumlahkan melalui konfigurasi op-amp sebagai summing amplifier, menghasilkan tegangan output analog yang merepresentasikan kombinasi biner input. DAC jenis ini banyak digunakan karena strukturnya yang sederhana dan cocok untuk aplikasi pemrosesan sinyal digital, sistem kontrol, serta instrumentasi elektronik.
2. Tujuan [kembali]
- Memahami prinsip kerja konversi sinyal digital menjadi analog menggunakan metode pembobotan resistor.
- Mempelajari konfigurasi op-amp sebagai summing amplifier dalam rangkaian DAC.
- Mengidentifikasi hubungan antara nilai biner input dengan tegangan output analog yang dihasilkan.
- Mengetahui penerapan DAC dalam sistem kontrol, instrumentasi, dan pemrosesan sinyal digital.
- Mengasah keterampilan dalam merancang dan menganalisis rangkaian elektronik analog-digital sederhana.
3. Alat dan Bahan [kembali]
A. Alat
- IC 74HC85
-
IC Digital Comparator
-
4-bit Magnitude Comparator
-
TTL/CMOS logic family (HC = High-speed CMOS)
Tegangan operasi (Vcc): 2V – 6V
-
Jumlah bit: 4-bit input untuk A dan B
-
Input: A3–A0 dan B3–B0
-
Cascading inputs: I<sub>A>B</sub>, I<sub>A<B</sub>, I<sub>A=B</sub>
-
Output: Q<sub>A>B</sub>, Q<sub>A<B</sub>, Q<sub>A=B</sub>
-
Waktu propagasi tipikal: ~16 ns (pada Vcc = 5V)
-
Arus output maksimal: ±25 mA (total)
-
Tipe paket umum: DIP-16, SOIC-16, TSSOP-16
- Gerbang Logika AND
- Gerbang Logika Not
- Clock Generator
- Logic State
- Logic Probe
4. Dasar Teori [kembali]
Digital-to-Analog Converter (DAC) merupakan perangkat elektronik yang berfungsi untuk mengubah sinyal digital diskrit menjadi sinyal analog kontinu. Proses konversi ini sangat penting dalam berbagai sistem elektronik, karena sebagian besar perangkat di dunia nyata, seperti speaker, motor, dan sensor analog, bekerja menggunakan sinyal analog. DAC digunakan untuk menjembatani sistem digital seperti mikrokontroler atau komputer dengan lingkungan fisik yang membutuhkan sinyal analog sebagai bentuk kendali atau keluaran.
Salah satu metode paling dasar dan umum digunakan untuk membangun DAC adalah metode resistor-weighted summing amplifier. Dalam metode ini, setiap bit digital diberikan bobot tertentu dengan menggunakan resistor yang nilainya berbeda-beda. Bit paling signifikan (MSB) diberikan resistor dengan nilai paling kecil agar kontribusinya terhadap output lebih besar, sementara bit paling tidak signifikan (LSB) diberi resistor dengan nilai paling besar. Setiap bit digital, ketika dalam kondisi logika tinggi (1), akan menghasilkan arus yang masuk ke penguat operasional (op-amp), dan kemudian dijumlahkan sesuai bobot resistornya.
Konfigurasi op-amp yang digunakan dalam DAC ini adalah inverting summing amplifier, di mana beberapa sinyal arus yang masuk dijumlahkan secara terbalik (menghasilkan tegangan negatif) dengan umpan balik dari resistor . Tegangan output analog yang dihasilkan merupakan representasi linier dari kombinasi biner yang diberikan pada input digital. Semakin besar nilai digital yang dimasukkan, semakin besar pula tegangan output analog yang dihasilkan, sesuai dengan prinsip proporsionalitas.
DAC tipe resistor-weighted ini memiliki keunggulan dalam hal kesederhanaan desain dan kemudahan implementasi, terutama untuk aplikasi dengan resolusi rendah seperti 4-bit atau 8-bit. Namun, kelemahan utamanya adalah ketergantungan pada akurasi nilai resistor dan toleransi komponen, yang dapat mempengaruhi linearitas dan keakuratan tegangan output. Meski demikian, metode ini tetap banyak digunakan dalam pendidikan dan sistem elektronik dasar karena kemampuannya merepresentasikan proses konversi digital-ke-analog secara praktis dan jelas.
5. Percobaan [kembali]
a) Prosedur [kembali]
Siapkan Komponen
-
Op-amp (misalnya IC 741), resistor dengan nilai 1 kΩ, 2 kΩ, 4 kΩ, 8 kΩ, resistor feedback (misalnya 10 kΩ), sumber tegangan DC (misalnya +5V), kabel jumper, saklar atau push-button, dan breadboard.
Pasang Op-Amp di Breadboard
-
Letakkan IC op-amp pada breadboard dan pastikan setiap pin mudah diakses.
Rangkai Resistor Pembobot
-
Hubungkan keempat resistor dengan nilai 8 kΩ, 4 kΩ, 2 kΩ, dan 1 kΩ ke masing-masing input digital (A, B, C, D) mulai dari LSB hingga MSB.
-
Ujung resistor lainnya disatukan ke input inverting op-amp (pin 2).
Hubungkan Sumber Input Digital
-
Sambungkan sisi input resistor ke saklar yang dapat memilih antara logika 0 (ground) dan logika 1 (+5V) sebagai masukan digital.
Pasang Resistor Feedback
-
Hubungkan resistor feedback (misalnya 10 kΩ) antara output op-amp (pin 6) dan input inverting (pin 2).
Sambungkan Power Op-Amp
-
Hubungkan pin V+ (pin 7) ke +12V dan V− (pin 4) ke -12V atau ground tergantung kebutuhan op-amp.
Hubungkan Output
-
Ambil output analog dari pin 6 op-amp untuk dihubungkan ke voltmeter atau osiloskop guna melihat hasil tegangan analog.
Lakukan Pengujian
-
Uji kombinasi input digital mulai dari 0000 hingga 1111 dan amati perubahan tegangan output analog secara bertahap dan proporsional.
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian 11.6
c) Video Simulasi [kembali]
6. Download File[kembali]
Komentar
Posting Komentar