Konsep Analog-Digital dan Sistem Digital Teknik Digital (TKE071207) Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Konsep Analog-Digital dan Sistem Digital Teknik Digital (TKE071207) Program Studi Teknik Elektro, Unsoed Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id>

Tahun Ajaran 2012/2013

David.Asch, CC BY-NC-ND, http://flic.kr/p/2Poor

Jörg Weingrill, CC-BY http://flic.kr/p/5xrMYv

EZ430-Chronos http://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos

Teknik Digital (TKE071207) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

http://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos


Representasi Numerik

diukur

dipantau

Kuantitas (jumlah)

direkam

diubah


mekanik, pneumatik, hidrolik, elektrik


Nilai angka atau numerik. (yang efisien dan akurat)


Representasi numerik untuk kuantitas: analog dan digital.


Analog dan Digital

Kuantitas analog direpresentasikan dengan variabel kontinyu dan indikator yang sebanding dengan nilai variabelnya.


Helen ST, CC BY-NC-SA, http://flic.kr/p/76baGy

d An


re

u sR

ed

a

C ,C

, BY

c. /fli p:/ t t h

c p /6 k r/

6v

Kx

Sekecil apapun perubahan pada kuantitas fisik, akan ada perubahan pula pada indikator analognya.


Pada elektronika analog: kuantitas fisik diukur atau diproses dengan mengubahnya ke dalam tegangan/arus yang sesuai. Sinyal listrik tersebut dapat digunakan untuk pemrosesan, menampilkan informasi, dan melakukan pengendalian.


visual.dichotomy, CC BY, http://flic.kr/p/6wcZJa

Mikrofon: menghasilkan keluaran tegangan yang sesuai dengan amplitudo gelombang suara yang masuk. Variasi gelombang suara akan menghasilkan variasi tegangan keluaran.


Kuantitas analog dapat bervariasi nilainya pada nilai rentang yang kontinyu.


EZ430-Chronos http://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos


Kuantitas digital tidak direpresentasikan dengan indikator variabel yang kontinyu, tetapi dengan simbol yaitu digit.


Contoh: jam tangan digital. Waktu terus berjalan/kontinyu, tetapi pembacaan jam tangan digital hanya dilakukan pada waktu tertentu saja secara periodik, misal setiap detik. Proses ini dikenal dengan istilah langkah per langkah/step by step/langkah diskret.


Analog = kontinyu


Digital = diskret


NG (2010)


Snow (2006)

Analog (Kontinyu) Digital (Diskret)

Sampling rate, contoh: MP3 encoding

Representasi digital tidak ambigu.


Menghitung dengan jari.

ckmck, CC BY, http://flic.kr/p/4RnB4i

Dalam praktik, ketika kita mengukur kuantitas analog akan ada interpretasi. Sebagai manusia kita membulatkannya ke nilai yang lebih “manusiawi”.


Membuat kuantitas menjadi digital :-) (proses digitalisasi)


Kuantitas analog atau digital? (1) Saklar dengan 3 posisi (2) Arus yang mengalir (3) Suhu di dalam ruangan (4) Butiran pasir di pantai (5) Indikator bahan bakar

Sistem Digital

Kombinasi perangkat yang dirancang untuk memanipulasi informasi (yang bersifat) logika, atau (2) kuantitas fisik yang direpresentasikan dalam bentuk digital.


Sistem digital hanya menerima kuantitas dengan nilai diskret.


Mengapa harus menggunakan sistem digital?

Perancangan Mudah Dilakukan ●

●

Rangkaian dalam sistem digital menggunakan (rangkaian) kontak atau saklar. Besar arus dan tegangan tidak terlalu penting. ●

Prinsip: ada atau tidak ada tegangan/arus dalam bentuk rentang TINGGI atau RENDAH.


Informasi Lebih Mudah Disimpan ●

●

Terdapat komponen yang dapat digunakan untuk menyimpan informasi digital tergantung seberapa lama kita menghendakinya dan dalam ruang yang relatif kecil. Pengambilan informasi dapat dilakukan kapan saja.


Lebih Tepat dan Teliti ●

●

Pada sistem analog, ketepatan dan ketelitian didapat dengan pemakaian komponen yang lebih presisi. Sistem ini juga terpengaruh oleh suhu, kelembapan, variasi toleransi komponen dalam rangkaian, dan lain-lain. Pada sistem digital, ketepatan dan ketelitian didapat dengan penggunaan komponen yang sama. Ketepatan dan ketelitian mudah dipertahankan pada seluruh sistem. ●

Ketika sinyal sudah dalam bentuk digital, informasi di dalamnya relatif tidak akan berubah saat diproses.


Kerja Rangkaian Dapat Diprogram ●

●

Komponen digital dapat menyimpan informasi lebih lama, maka kerja rangkaiannya dapat disimpan dalam bentuk program. Mudah untuk merancang sistem digital yang operasinya dikendalikan oleh instruksi yang tersimpan di dalam program.


Tahan Terhadap Derau ●

Rangkaian digital lebih tahan terhadap perubahan tegangan/arus karena yang dipentingkan adalah ada atau tidak ada tegangan/arus, bukan besarnya. ●

Kecuali derau benar-benar mengubah tegangan sehingga rangkaian digital tidak dapat membedakan TINGGI atau RENDAH sinyalnya.


Dimensi Lebih Kecil ..dan semakin kecil ●

●

Kemajuan teknologi pembuatan komponen elektronika membuat semakin banyaknya komponen digital yang dapat dikemas menjadi rangkaian terintegrasi dalam bentuk IC digital. Komponen seperti resistor, kapasitor, induktor, dan trafo lebih sulit untuk diintegrasikan.


"The number of transistors incorporated in a chip will approximately double every 24 months." – Gordon Moore


Wgsimon, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2011.svg


Casey Fleser, CC BY, http://flic.kr/p/5XqgCz

Plug computer Matt Biddulph, CC BY-SA, http://flic.kr/p/6R3epA

Wumzi, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:SheevaPlug.JPG

Marie-Lan Nguyen, CC BY, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Globalscale_DreamPlug_n01.jpg

(c) Freescale, Kinetis KL02 MCU

Kelemahan Sistem Digital ●

Besaran alam umumnya analog. ●

●

Pemrosesan digital membutuhkan waktu. ●

●

Manusia (tanpa sadar) melakukan pendekatan diskret terhadap nilai-nilai analog. Pada tahap awal dan tahap akhir dari sebuah rangkaian digital, besaran analog harus diubah ke digital dan sebaliknya.

Sinyal digital tidak sesuai benar dengan sinyal analognya. ●

Kesalahan pencuplikan/sampling.


Mungkinkah kita temui cacat pada sinyal dalam sebuah rangkaian digital?

Pertimbangan ●

●

Sistem analog: harga, kemampuan, kompleksitas. Sistem digital: konversi.


Sistem Pengatur Suhu

Tocci, Widmer, Moss (2007)


Tranducer

ADC

Pemrosesan Digital

DAC


Tranducer

5 Tahap Pemrosesan Digital ●

●

● ●

●

Besaran analog fisik diubah ke besaran analog listrik. Besaran analog listrik diubah menjadi besaran digital. Pemrosesan digital. Besaran digital diubah menjadi besaran analog listrik. Besaran analog listrik diubah menjadi besaran analog fisik.


Pada banyak sistem digital, konversi analog ke digital dilakukan secepat mungkin, dan menunda konversi kembali ke analog selambat mungkin.


Sistem Bilangan Digital

Desimal: 0-9, basis 10


2745,214


Sistem Bilangan Desimal



Bagaimana cara menghitung bilangan desimal? :-)

Mengapa kita tidak menggunakan desimal dalam sistem digital?

Biner: 0-1, basis 2


Berapa 1012 dalam desimal?

Sistem Bilangan Biner (1)



Bagaimana cara menghitung bilangan biner? :-)

Sistem Bilangan Biner (2)



Berapa nilai bilangan desimal paling tinggi yang dapat direpresentasikan menggunakan 8 bit?

111111112 = 25510 n

2 -1


1) Berapa bilangan desimal dari 11010112? (26+25+23+21+20)=10710 2) Berapa bilangan biner setelah 101112? 110002 3) Berapa nilai desimal paling besar yang dapat direpresentasikan menggunakan 12 bit? 212 – 1 = 409510

1) Berapa bilangan desimal dari 11010112? (26+25+23+21+20)=10710 2) Berapa bilangan biner setelah 101112? 110002 3) Berapa nilai desimal paling besar yang dapat direpresentasikan menggunakan 12 bit? 212 – 1 = 409510

Representasi Biner (1) ...secara fisik ● ●

Kontak/saklar tertutup atau terbuka. Tegangan pada rentang nilai tertentu: misal 3 sampai 5 mewakili 1, 0 sampai 1 mewakili 0.

●

Polaritas magnetik.

●

Dioda, menghantarkan arus atau tidak.

●

Ada lubang atau tidak pada kartu/CD.


Representasi Biner (2)



Representasi Biner (3)

Cmglee, CC BY-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Comparison_CD_DVD_HDDVD_BD.svg



(a) rentang tegangan pada sistem digital (b) diagram waktu sinyal digital (timing diagram)


Rangkaian Digital



rangkaian digital = rangkaian logika


Rangkaian digital merespon tingkat biner masukan, bukan besar tegangannya.


Contoh IC digital: TTL, CMOS, NMOS, ECL


Transmisi Paralel versus Serial



Mana yang lebih baik?

Memori



Komputer Digital



Jumlahkan angka 1 sampai 6!

Kaleb Fulgham, CC BY-NC-ND, http://flic.kr/p/qUVY8


Brown, Vranesic (2005)

Brown, Vranesic (2005)


Daftar Bacaan ●

●

●

●

●

●

Brown, S., Vranesic, Z. 2005. Fundamental of Digital Logic with VHDL Design, Second Edition, Mc-Graw Hill. Krisnarno, B. 2007. Konsep Dasar Perbedaan Analog dan Digital, salindia presentasi EE2113. McCrum, I. 2004. Introductory Concepts, salindia presentasi EEE515J1. NG, K.T. 2010. Chapter 1 - Digital Electronics, salindia presentasi E&I2480. Snow, D. 2006. Chapter 1 - Digital Logic, salindia presentasi CSC228. Tocci, R.J., Widmer, N.S., Moss, G.L. 2007. Digital Systems: Principles and Applications, Tenth Edition, Prentice Hall.


Konsep Analog-Digital dan Sistem Digital Teknik Digital (TKE071207) Program Studi Teknik Elektro, Unsoed

Recommend Documents