Analog to Digital Converter Jenis SAR (Successive Approximation Register)

ADC adalah istilah untuk rangkaian pengubah input sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal output digital (sinyal distrik). Umumnya sinyal analog dalam kehidupan sehari-hari dapat dijumpai berupa suhu, kecepatan, kelembagaan, dan sebagainya. Sinyal digital yang dihasilkan berupa bilangan biner, yaitu hanya terdiri dari logika 1 dan 0. Besaran analog yang dimasukkan diubah menjadi besaran listrik (nilai tegangan atau arus) dalam rangkaian ADC untuk diubah menjadi sinyal digital. Proses konversi ADC ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Proses Konversi ADC

Salah satu jenis ADC adalah ADC tipe SAR (Successive Approximation Register). ADC SAR dalam penggunaanya tidak tergantung pada jumlah komparator yang digunakan sehingga memiliki resolusi lebih tinggi daripada tipe ADC Flash. IC ADC SAR dapat menggunakan ADC 0804 dengan mengandalkan satu komparator untuk menghasilkan data keluaran digital sebesar 8 bit bersifat trisate output. Metode pengukur arus tegangan cuplikan dan mengkonversi ke dalam bilangan biner dengan tipe pembanding langsung.Cara pengoperasian dari ADC SAR dengan membandingkan dua input analog yaitu Vin(+) dan Vin(-) sehingga dapat menerima perbedaan nilai input. Input analog (Vin) sama dengan selisih antara tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pun input yaitu Vin = Vin(+) – Vin(-). Input analog berupa tegangan tunggal, dapat dihubungkan dengan Vin(+), sedangkan Vin(-) dihubungkan ke ground. Sehingga dalam operasi normal, ADC SAR menggunakan Vref yang sama nilainya dengan Vcc untuk menjangkau input analog mulai dari 0V sampai input skala penuh (nilai Vcc). Penentuan resolusi dinyatakan dengan rumus berikut.

ADC SAR memiliki generator clock internal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground untuk menghasilkan sinyal eksternal. Input CS (Chip Select) berfungsi untuk mengaktifkan ADC SAR ketika sedang aktif rendah. Sedangkan RW (Reset Write) digunakan untuk memulai proses konversi dan harus berlogika 0 ketika sedang membaca input analog. Kemudian proses output interrupt atau dinyatakan akhir konversi dan pada input ini dapat diberi logika 0. Agar lebih jelas perhatikan rangkaian ADC SAR pada gambar 4.2

Gambar 2. Rangkaian ADC SAR dengan IC 0840

Pada rangkaian 2 menunjukkan bagaimana ADC SAR dibangun dengan IC 8040. IC ADC 0804 dibuat dengan teknologi CMOS dengan kemampuan konversi sebanyak 8 buah chanel input analog secara multiplexing. Pada modul ini rangkaian IC 0804 dihubungkan dengan Vcc +5V dan Vref +5V (tegangan skala penuh). Jika ADC SAR 8 bit, maka memiliki rentang skala 256. Sehingga resolusi yang didapatkan adalah sebagai berikut.

Jika input analog bernilai 0,04V maka keluaran binernya yaitu 0000010. Hasil ini diperoleh dari 0,04V dibagi dengan resolusi ADC sebesar 0,02V = 2 sehingga output binernya yaitu 0000010. Perhatikan tabel representasi konversi bit digital pada tabel 1.