Apa Itu ADC (Analog to Digital Converter) dan Fungsi ADC

Apa itu ADC

ADC (Analog to Digital Converter) adalah perangkat yang mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Besaran analog di sini maksudnya adalah besaran yang mempunyai nilai kontinyu pada waktu kontinyu, sedangkan digital di sini maksudnya adalah memiliki representasi diskrit pada waktu yang diskrit.

Perubahan waktu kontinyu menjadi waktu diskrit menggunakan proses pencuplikan (sampling). Perubahan amplitudo kontinyu menjadi amplitudo diskrit menggunakan proses kuantisasi.

Bentuk fisik ADC dapat berupa sebuah chip, bisa juga dibuat menggunakan komponen diskrit (transistor, gerbang logika, op-amp), ataupun sudah menyatu dengan mikrokontroler.

Jenis ADC

Jenis-jenis ADC adalah sebagai berikut:

• Flash
• Single slope converter
• Dual slope converter
• Successive Approximation Register
• Delta Sigma

Berikut ini contoh skema suatu flash ADC (sumber)

Berikut ini contoh skema suatu SAR ADC (sumber)

Berikut ini contoh skema suatu Integrating ADC (sumber)

Parameter ADC

Parameter-parameter ADC adalah sebagai berikut

• resolusi: menyatakan berapa jumlah nilai diskrit yang dapat dihasilkan untuk merepresentasikan nilai masukan analog. Umumnya dinyatakan dalam jumlah bit pada output ADC
• kecepatan sampling: parameter ini menyatakan berapa banyak konversi analog ke digital yang dapat dilakukan setiap detik.

Resolusi

Konsep resolusi ADC dapat dilihat pada contoh ini. Berikut ini contoh pemetaan nilai analog (0 sampai 1.0) ke nilai biner terkait dari suatu ADC 8 bit (sumber)Pencuplikan

Sinyal analog bersifat kontinyu pada domain waktu. Untuk mengubah sinyal analog ini menjadi digital, perlu didefinisikan seberapa cepat nilai digital dicuplik dari sinyal analog. Kecepatan menghasilkan nilai digital ini adalah kecepatan sampling atau frekuensi sampling (sampling rate / sampling frequency).

Sinyal analog dapat dicuplik menjadi sinyal digital dan kemudian dapat dikembalikan lagi ke bentuk analog dengan syarat kecepatan samplingnya lebih tinggi dari dua kali frekuensi maksimum pada sinyal analog tersebut. Kriteria ini adalah disebut juga sebagai teorema pencuplikan Nyquist-Shannon.

Antar Muka ADC

ADC umumnya dipakai bersamaan dengan elemen komputasi seperti mikroprosesor/mikrokontroler ataupun FPGA (Field Programmable Array) . Antar muka antara ADC dengan elemen komputasi dapat dengan berbagai cara, seperti:

• Terintegrasi dalam 1 chip, seperti ADC pada mikrokontroler ATmega328 di modul Arduino UNO / Arduino Nano / ESP32
• Bus data mikroprosesor paralel
• Komunikasi serial I2C (Inter Integrated Circuit)
• Komunikasi serial SPI (Serial Peripheral Interface)
• Komunikasi serial proprietary

Contoh ADC terintegrasi adalah mikrokontroler Arduino Nano yang di dalamnya ada ADC 10 bit.

Contoh ADC yang menggunakan komunikasi bus data adalah ADC0804 (sumber). Berikut ini contoh skema rangkaian interkoneksi antara mikroprosesor dengan ADC0804

Pada saat ini jarang sekali orang menggunakan teknik ini, karena biasanya mikrokontroler tidak memiliki bus yang dapat diakses.

Contoh ADC dengan bus I2C adalah ADS1115 buatan Texas Instruments . ADC ini banyak dijual sebagai modul yang sudah disolder.

Contoh ADC dengan koneksi SPI  adalah MCP3008 buatan Microchip

Aplikasi ADC

ADC dipakai untuk berbagai aplikasi seperti

• Perekaman suara
• Pengolahan sinyal meliputi perekaman, penyimpanan dan pengiriman sinyal melalui media tertentu
• Instrumentasi ilmiah untuk merekam sinyal dari berbagai sensor

Lebih jauh tentang ADC:

• ADC dan DAC populer
• Antar Muka Input Analog
• Rangkaian pengkondisi sinyal untuk ADC
• https://en.wikipedia.org/wiki/Analog-to-digital_converter
• https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_ADC
• ADC0804 dari Texas Instrument https://www.ti.com/lit/ds/symlink/adc0804-n.pdf
• ADS1115 https://www.ti.com/product/ADS1115