Jenis Konverter Analog ke Digital
Konverter analog ke digital (ADC) adalah sistem yang mengkodekan sinyal eksplisit dalam kode digital.
Konverter ini mengambil sampel sinyal analog pada interval waktu terbatas dan memahami kegunaan sinyal pada setiap sampel, yang merupakan bentuk dari sinyal analog yang diberikan. Bentuk ini kemudian diubah menjadi sinyal digital melalui pengkodean dan transmisi dalam struktur digital seperti komputer, di mana ia diproses untuk aplikasi yang diinginkan. Sebuah konverter analog ke digital dengan demikian memainkan peran penting dalam memungkinkan pemrosesan dan transmisi sinyal.
Jenis ADC meliputi;
- Pendaftaran aproksimasi berturut-turut (SAR): Mereka adalah sebagian besar ADC dan menerapkan konversi mereka secara teratur dan cepat. Mereka digunakan dalam konversi digital-ke-analog dalam sistem seperti sistem pemrosesan sinyal digital, aplikasi daya rendah, dan desain sirkuit cerdas. Mereka memiliki noise terbatas dan dapat dengan mudah diintegrasikan dengan sistem yang berbeda.
- Modulator delta-sigma: Perdagangan mereka berubah menjadi modulator delta-sigma yang disejajarkan menggunakan sinyal analog dan loop umpan balik dengan output digital untuk modulasi. Modulator menggunakan teknik delta-sigma untuk bertukar sinyal analog dan output digital untuk modulasi.
- Konverter Flash: Mereka menyediakan kecepatan tertinggi dan menggunakan komparator untuk memberikan kode hasil yang diingat sampai diperlukan. Mereka terutama digunakan dalam aplikasi yang menuntut kecepatan, termasuk pemrosesan daya rendah dan sinyal frekuensi tinggi.
- Konverter Pipeline: Teknik pipeline mewakili konversi desimal. Mereka lebih sebanding dengan konverter aproksimasi berturut-turut dan konverter flash dan digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kombinasi kecepatan dan daya.
- SAR ADC dengan referensi on-chip: Mereka digunakan dalam input pengambilan sampel seperti pembacaan sensor suhu dan tegangan baterai. Tegangan referensi internal ADC seharusnya berfluktuasi dan berubah, yang memengaruhi akurasi konversi. ADC sangat penting untuk jaringan sensor nirkabel, instrumen yang dioperasikan baterai, dan perangkat sinyal campuran daya rendah.
- SAR daya rendah dengan memori on-chip: Inti dari SAR ADC ini dibangun menggunakan array kapasitor M×N. Kursus array kapasitor diubah menggunakan logika digital untuk mengalihkan array kapasitor kasar dan halus secara kapasitif. Pengaturan ini menghemat energi selama pergantian DAC dan pengambilan sampel ADC.
- SAR berkecepatan tinggi dengan RF terintegrasi: Frontend RF terintegrasi ke dalam chip ADC dalam situasi ini. ADC terintegrasi RF-frontend ini memberikan banyak manfaat dibandingkan dengan pengambilan sampel off-chip karena mereka menyederhanakan desain sistem dan mengurangi biaya dan daya sistem secara keseluruhan.
- Delta sigma dengan penyaringan digital: Konsep ADC ini menerapkan prinsip delta sigma untuk mendigitalkan sinyal dan memberikan struktur termodulasi. Konverter delta sigma dicirikan oleh noise rendah dan dengan demikian sangat penting untuk konversi resolusi tinggi.
Fungsi dan fitur konverter analog ke digital
Konverter analog ke digital (ADC) adalah sistem elektronik yang mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Sinyal analog, seperti suara atau gambar, bersifat kontinu, sedangkan sinyal digital terdiri dari bit data yang terpisah dan tepat.
Tujuan utama ADC mereka adalah untuk memungkinkan perangkat digital menerima dan menafsirkan sinyal analog dari dunia luar. Agar komputer dan perangkat digital lainnya dapat memproses dan menyimpan sinyal yang direkam dari dunia luar, sinyal analog harus terlebih dahulu diubah menjadi format digital.
Misalnya, pemutar musik digital atau smartphone dengan kamera bawaan memerlukan Konverter Analog-ke-Digital untuk mengubah gelombang analog cahaya atau suara yang terus menerus berfluktuasi menjadi aliran 0 dan 1 sehingga mereka dapat menyimpannya sebagai file, seperti lagu atau gambar.
- Laju pengambilan sampel: Penting bahwa baik frekuensi sinyal analog maupun laju pengambilan sampel konverter cocok. Reproduksi sinyal analog asli yang setia dalam bentuk digital bergantung pada laju pengambilan sampel.
- Kedalaman bit: Kedalaman bit menentukan berapa banyak bit yang digunakan untuk mewakili setiap sampel sinyal analog dalam bentuk digital. Kedalaman bit yang lebih besar akan menangkap lebih banyak detail dan tingkat intensitas dari sinyal analog.
- Penyaringan: Penting untuk menghilangkan frekuensi dari sinyal analog sebelum konversi yang dapat menyebabkan kesalahan dalam sinyal output. Sinyal analog mungkin mengandung frekuensi di luar frekuensi maksimum sinyal karena faktor fisik.
- Kuantifikasi: Langkah ini menerjemahkan nilai amplitudo kontinu dari sinyal analog ke dalam nilai diskrit yang dapat diwakili secara digital. Konverter menentukan berapa banyak nilai yang dapat diambil oleh setiap tingkat amplitudo.
- Pengkodean: Modulasi kode pulsa (PCM) mengkodekan sinyal setelah kuantisasi, atau menetapkan nilai numerik, telah dilakukan. Langkah ini menetapkan kode biner untuk setiap nilai terkuantisasi sehingga dapat disimpan dan diproses dalam memori komputer.
- Dekode: Untuk merekonstruksi sinyal analog asli, kode biner harus diubah kembali menjadi bentuk yang dapat dipahami oleh sistem analog.
- Antarmuka output: Setelah konversi, sinyal harus dikirim ke sistem digital lainnya untuk diproses lebih lanjut atau disimpan.
Aplikasi konverter analog ke digital
Konverter analog ke digital memiliki berbagai aplikasi industri, terutama di bidang yang terkait dengan komunikasi, teknologi media, elektronik konsumen, pengujian dan pengukuran, dan otomatisasi. Bidang lain yang dapat mereka layani termasuk perawatan kesehatan, yang melibatkan peralatan pencitraan diagnostik dan pemantauan pasien, serta industri keamanan, di mana ia digunakan dalam sistem pengawasan dan biometrik.
- Konektivitas: Perangkat yang disebut DAC (konverter digital-ke-analog) dapat mengonversi sinyal audio digital ke analog, memungkinkan pengguna untuk mengirimkan audio dari sumber digital ke output analog dan menyediakan konektivitas antara sumber digital dan peralatan audio analog.
- Penyiaran: Sinyal audio analog dapat diubah menjadi format digital untuk penyiaran radio dan televisi menggunakan DAC. Ini memungkinkan audio dari berbagai peralatan perekaman dan produksi untuk dikirim ke pemancar dalam format digital untuk penyiaran.
- Produksi Musik: Format digital dari sinyal audio memungkinkan perekaman, pengeditan, dan produksi musik. Mereka juga dapat membantu dalam pencampuran dan mastering musik sebelum dirilis untuk konsumen dalam berbagai format.
- Pengarsipan Media: Mereka membantu dalam pelestarian rekaman sejarah yang berharga dengan mengonversi pita analog dan rekaman lama ke format digital untuk penyimpanan yang aman dan akses mudah. Ini membantu memastikan bahwa rekaman ini akan terus ada untuk generasi mendatang.
- Streaming Suara: Mereka memungkinkan pendengar untuk melakukan streaming musik dan konten audio lainnya secara online karena mereka diperlukan untuk konversi transmisi suara yang direkam menjadi format digital yang dapat ditransmisikan melalui internet.
- Komunikasi Nirkabel: Mereka digunakan dalam teknologi komunikasi nirkabel seperti CDMA, AMPS, dan GSM untuk mengubah frekuensi suara menjadi bentuk yang dapat dikirim melalui gelombang radio.
- Pemrosesan Sinyal: Solusi untuk pemrosesan, penyaringan, dan pengurangan noise sangat bergantung pada DAC untuk tugas konversi mereka, yang memungkinkan manipulasi sinyal yang dikonversi selanjutnya untuk meningkatkan kualitas atau mengekstrak informasi yang berguna dari mereka sebelum transmisi lebih lanjut atau penyimpanan.
Cara memilih konverter analog ke digital
Saat membeli konverter seperti itu, seseorang harus mempertimbangkan berbagai aspek untuk menjamin kepuasan dan kebahagiaan pembeli mereka. Selain itu, memeriksa umpan balik dan peringkat pelanggan dapat membantu memberikan pengetahuan tambahan tentang barang tersebut. Ini penting karena berbagai produsen menawarkan produk dan kualitas yang unik, yang terkadang mungkin tidak sesuai dengan standar yang diharapkan.
Sebelum menjual konverter apa pun, memahami perbedaan antara sinyal analog dan digital sangat penting. Sinyal analog adalah gelombang kontinu yang bervariasi dalam frekuensi dan amplitudo, sedangkan sinyal digital diwakili oleh nilai diskrit, yaitu angka biner. Karena sinyal digital kurang terpengaruh oleh noise, mereka memberikan suara berkualitas lebih tinggi dan digunakan dalam teknologi modern.
Mengetahui bahwa berbagai jenis kabel menghubungkan konverter digital ke perangkat sangat penting. Kabel optik, koaksial, dan USB adalah contoh kabel digital. Setiap kabel memiliki kelebihan dan kekurangannya. Misalnya, kabel optik memberikan suara berkualitas tinggi, sedangkan kabel koaksial lebih murah tetapi mungkin tidak sebaik dalam hal kualitas suara. Kabel USB serbaguna karena dapat digunakan dengan banyak perangkat, tetapi terkadang masalah kompatibilitas muncul.
Untuk mendapatkan kualitas suara terbaik, memilih konverter dengan total distorsi harmonisa (THD) rendah dan S/N (rasio sinyal terhadap noise) sangat penting. THD mengukur seberapa banyak latar belakang atau noise dicampur dengan sinyal asli, sedangkan S/N menunjukkan seberapa baik perangkat dapat memisahkan sinyal dari noise dalam output. Nilai S/N yang tinggi berarti THD akan lebih rendah, menghasilkan suara yang lebih jernih. THD yang baik adalah 0,01% atau lebih rendah, dan rasio S/N yang baik adalah 100dB atau lebih tinggi. Angka-angka ini memastikan pengalaman mendengarkan yang menyenangkan tanpa suara yang mengganggu dari perangkat lain.
Faktor penting lain yang perlu dipertimbangkan saat membeli konverter analog ke digital adalah laju sampel dan bit mereka. Laju sampel mengacu pada berapa kali per detik sinyal analog dapat diukur, sedangkan kedalaman bit menunjukkan seberapa tepat setiap pengukuran. Laju sampel yang lebih tinggi berarti kesetiaan yang lebih baik, membuatnya lebih dekat dengan sinyal asli. Laju yang umum digunakan adalah 44,1kHz (kualitas CD), 48kHz (kualitas DVD), dll. Kedalaman bit yang umum adalah 16-bit, 24-bit, dan 32-bit, di mana 16-bit biasanya ditemukan pada CD, 24-bit digunakan di studio rekaman profesional, dan 32-bit adalah untuk konverter kelas atas.
Penting untuk memikirkan fungsi dan fitur lain yang dapat meningkatkan pengalaman pengguna atau membuatnya lebih nyaman, seperti remote control, layar, sumber daya (baterai versus adaptor AC), dll.;
Pertanyaan dan jawaban konverter analog ke digital
Q1 Apa tujuan utama ADC?
A1 Tujuan utama ACD adalah untuk mendigitalkan sinyal analog seperti audio, video, atau pembacaan sensor untuk diproses oleh sistem digital.
Q2 Apa saja beberapa aplikasi umum?
A2 Aplikasi termasuk perekaman audio digital, streaming video, pencitraan medis, dan konversi sinyal sensor dalam komputer dan elektronik.
Q3 Bagaimana cara memilih ADC?
A3 Memilih ADC melibatkan pencocokan resolusi, laju pengambilan sampel, dan rentang input ke aplikasi.
Q4 Apa itu resolusi bit?
A4 Resolusi bit mengukur seberapa tepat pengukuran sinyal analog.
Q5 Apa itu laju pengambilan sampel?
A5 Laju pengambilan sampel menentukan seberapa cepat sinyal analog dapat diukur.
