figure 11-20

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Komponen

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian simulasi

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Di dunia elektronika, kita sering perlu mengukur besaran dari dunia nyata (seperti suhu, cahaya, atau tekanan) yang bersifat analog. Namun, mikrokontroler dan komputer bekerja di dunia digital. Analog-to-Digital Converter (ADC) adalah komponen kunci yang berfungsi sebagai jembatan antara kedua dunia ini.

Pada percobaan ini, kita akan mempelajari ADC0804, sebuah IC ADC 8-bit yang sangat populer. IC ini menggunakan metode successive-approximation untuk mengubah sinyal tegangan analog menjadi data digital 8-bit yang dapat diolah oleh sistem digital.

 2. Tujuan[kembali]

• Memahami prinsip kerja dasar dari Analog-to-Digital Converter (ADC).

• Mengenal fungsi pin-pin utama pada IC ADC0804.

• Memahami konsep resolusi, tegangan referensi (Vref​), dan rentang input.

• Mempelajari urutan sinyal kontrol (CS, WR, RD) untuk memulai konversi dan membaca data.

• Mengetahui cara menyesuaikan rentang pengukuran ADC agar sesuai dengan spesifikasi sinyal analog.

 3. Komponen [kembali]

    1). Resistor

Resistor

Resistor berfungsi untuk menghambat serta mengatur arus listrik di dalam suatu rangkaian elektronika.

Spesifikasi resistor

    2). Dioda

Spesifikasi dioda

1. arus searah jangka panjang maksimum pada 75 ° C - 1.0 A
2. arus pulsa maksimum dengan durasi pulsa 3,8 ms - 30 A
3. drop tegangan melintasi dioda pada arus 1,0A - 1,1 V
4. kisaran suhu operasi - -65 ... + 175 ° С
5. frekuensi kerja maksimum - 1 MHz

 

    3). Gerbang NOT

Gerbang logika merupakan salah satu komponen dasar dalam sistem elektronika digital. Salah satu jenis gerbang logika yang paling sederhana adalah gerbang NOT atau sering disebut juga sebagai inverter. Gerbang NOT memiliki fungsi utama untuk membalikkan logika input menjadi output yang berlawanan.

Secara umum, gerbang NOT memiliki satu buah input dan satu buah output. Jika input diberikan logika “1” (HIGH), maka output yang dihasilkan adalah logika “0” (LOW), begitu pula sebaliknya. Dengan demikian, gerbang NOT berperan sebagai pembalik sinyal digital. Operasi logika dari gerbang ini dapat dijelaskan melalui persamaan Boolean sebagai berikut:

    4). Gerbang AND

Gerbang logika merupakan elemen dasar dalam sistem digital yang berfungsi untuk melakukan operasi logika terhadap satu atau lebih sinyal biner. Salah satu jenis gerbang logika dasar adalah gerbang AND, yang berfungsi untuk menghasilkan output logika “1” hanya jika semua input bernilai logika “1”. Jika salah satu atau lebih input bernilai “0”, maka output dari gerbang AND akan bernilai “0”.

Gerbang AND memiliki dua atau lebih input dan satu output. Hubungan antara input dan output pada gerbang AND dapat dirumuskan dalam bentuk persamaan Boolean sebagai berikut:

    5). Gerbang NAND

Gerbang NAND adalah salah satu gerbang logika dasar yang memiliki dua atau lebih input dan satu output. Gerbang ini bekerja dengan prinsip menghasilkan output logika 0 (LOW) hanya jika semua input bernilai logika 1 (HIGH). Dalam kondisi lain, output akan bernilai logika 1 (HIGH).

Gerbang ini biasanya digunakan dalam berbagai rangkaian digital seperti rangkaian kontrol, pencacah, dan penyimpan data. Simbol gerbang NAND mirip seperti gerbang AND, namun dengan tambahan lingkaran kecil di bagian output yang menunjukkan fungsi inversi.    

6). 74LS76

IC 74LS76 adalah sebuah dual J-K flip-flop dengan fitur preset dan clear. Komponen ini termasuk dalam keluarga TTL dan berfungsi sebagai penyimpan data 1 bit per flip-flop, sehingga total dapat menyimpan 2 bit. Flip-flop jenis J-K mampu menghasilkan output yang stabil dan berubah tergantung pada kondisi input dan sinyal clock.

Setiap flip-flop di dalam IC ini memiliki input J, K, clock (CLK), preset (PRE), dan clear (CLR). Input preset dan clear bersifat asinkron, artinya dapat mengatur output tanpa menunggu sinyal clock. Preset akan mengatur output menjadi 1, sedangkan clear akan mengatur output menjadi 0. Sementara itu, input J dan K akan menentukan apakah output akan tetap, diset, direset, atau toggle (berubah keadaan) saat ada sinyal clock.

IC 74LS76 sering digunakan dalam rangkaian pencacah, pembagi frekuensi, dan pengolah data sekuensial. Karena bersifat toggle saat J dan K bernilai 1, komponen ini sangat ideal untuk membentuk rangkaian counter biner. Catu daya yang digunakan adalah +5V sesuai standar TTL.

    7). Ground

Ground atau biasa disingkat GND merupakan referensi potensial nol volt (0V) dalam suatu rangkaian listrik atau elektronik. Ground bukan hanya tempat “buangan” arus, melainkan titik acuan tegangan yang digunakan untuk menentukan level logika, tegangan, dan kestabilan sinyal pada sistem elektronik.

Dalam konteks praktis, ground adalah terminal negatif pada sumber daya atau bagian dari rangkaian tempat arus kembali setelah menyelesaikan sirkuitnya. Semua komponen dalam suatu sistem elektronik harus terhubung ke ground yang sama untuk menjaga referensi tegangan yang konsisten dan mencegah gangguan atau error dalam komunikasi dan pengukuran.

Aplikasi Simulasi: Proteus atau sejenisnya. 

IC ADC: ADC0804. Sumber Tegangan Analog: Potensiometer atau sumber tegangan variabel. Indikator Output: 8 buah LED atau Logic Probe. Sinyal Kontrol: Logic State untuk mengontrol pin CS, WR, dan RD. Resistor dan Kapasitor: Untuk rangkaian clock internal (Contoh: R=10kΩ, C=150pF). Sumber Tegangan: +5V DC.

 4. Dasar Teori[kembali]

a. Resolusi dan Tegangan Referensi ($V_{ref}$) ADC0804 adalah ADC 8-bit, artinya ia dapat membagi rentang tegangan inputnya menjadi $2^8=256$ tingkatan. Resolusi atau ukuran setiap tingkatan dihitung dengan:

$$\text{Resolusi (Ukuran Step)}=V_{ref/256}$$

Secara default, Vref​ adalah tegangan catu daya ($V_{CC}=5V$), sehingga resolusinya adalah $5V/256\approx 19.53\text{ mV}$.

Tegangan referensi ini dapat diubah dengan memberikan tegangan eksternal (Vapp​) ke pin Vref​/2. Tegangan referensi baru akan menjadi $V_{ref}=2\times V_{app}$. Ini berguna untuk "memperbesar" rentang pengukuran pada sinyal dengan voltase rendah untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

b. Siklus Konversi Untuk menggunakan ADC0804, urutan sinyal kontrolnya adalah sebagai berikut:

1. Aktifkan Chip: Beri sinyal LOW pada pin CS (Chip Select).

2. Mulai Konversi: Beri pulsa singkat LOW pada pin WR (Write). Pin output INTR (Interrupt) akan menjadi HIGH, menandakan konversi sedang berlangsung.

3. Tunggu Selesai: Tunggu hingga pin INTR kembali menjadi LOW. Ini menandakan konversi telah selesai dan data digital siap dibaca.

4. Baca Data: Beri sinyal LOW pada pin RD (Read). Data digital 8-bit hasil konversi akan muncul pada pin output D₀ hingga D₇.

5. Selesai Membaca: Kembalikan pin RD ke HIGH.

 5. Percobaan[kembali]

a. Prosedur Dasar (Rentang 0-5V)

1. Rangkai sirkuit ADC0804 pada simulator. Hubungkan $V_{IN}(-)$ dan Analog Ground ke ground.

2. Biarkan pin $V_{ref}/2$ tidak terhubung (open) agar menggunakan $V_{ref}$ default 5V.

3. Hubungkan $V_{IN}(+)$ ke potensiometer untuk mengubah-ubah tegangan input dari 0V hingga 5V.

4. Jalankan simulasi. Lakukan siklus konversi (langkah 1-5 di atas) untuk berbagai nilai tegangan input.

5. Amati output digitalnya. Verifikasi bahwa nilai desimal dari output tersebut sebanding dengan tegangan input. Contoh: Jika $V_{in}=2.5V$, output digitalnya harus mendekati 128 (setengah dari 255).

b. Aplikasi: Menyesuaikan Rentang Input (0.5V - 3.5V) Seringkali sinyal analog yang kita ukur tidak bergerak dari 0V. Misalkan kita ingin mengukur sinyal yang hanya bervariasi antara 0.5V dan 3.5V. Kita bisa mengoptimalkan ADC untuk rentang ini.

1. Atur Offset: Hubungkan tegangan 0.5V ke pin $V_{IN}(-)$. Ini akan menetapkan 0.5V sebagai titik "nol" referensi baru kita.

2. Atur Rentang: Rentang sinyal kita sekarang adalah $3.5V-0.5V=3.0V$. Untuk membuat $V_{ref}$ menjadi 3.0V, kita harus memberikan tegangan $1.5V$ ke pin $V_{ref}/2$ (karena $V_{ref}=2\times 1.5V=3.0V$).

3. Hasil: Dengan konfigurasi ini, ADC0804 akan memberikan pembacaan 00000000 saat input $V_{IN}(+)$ adalah 0.5V, dan 11111111 saat input $V_{IN}(+)$ adalah 3.5V. Ini membuat seluruh 256 tingkatan resolusi ADC digunakan secara maksimal untuk rentang sinyal yang spesifik tersebut.

c. Video Simulasi

 6. Download File[kembali]

• Download file rangkaian Proteus di sini.

• Download datasheet IC ADC0804 di sini.