Rangkaian%20konverter

1
Rangkaian konverter
2
Rangkaian konverter

• Termasuk dalam pengkondisi isyarat
• Mengubah dari suatu besaran elektrik ke besaran
  elektrik yang lain
• Contoh
• Konverter I/V
• Konverter V/I
• V/f
• f/V
• DAC
• ADC

3
Konverter I/V

• Rangkaian dasar

Vo - iI R
4
Aplikasi I/V

• Photodetector amplifier
• Digunakan untuk konversi arus yang melewati
  fotodioda menjadi tegangan
• Sebagai pengukur intensitas cahaya dan media
  komunikasi optis

5
Karakteristik fotodioda
P0,P1,P2 adalah level intensitas cahaya yang
berbeda-beda
Fotodioda bekerja di daerah reverse bias R?
konstanta transfer level intensitas arus
keluaran
6
Rangkaian dasar penguat fotodioda

• Rangkaian dasar penguat fotodioda ada 2 macam
• Photoconductive
• Photovoltaic

7
Rangkaian photoconductive

• Respon fotodioda (perubahan I terhadap intensitas
  cahaya) cepat
• Digunakan sebagai receiver dalam komunikasi optis
  (karena kecepatan responnya)

8
Contoh rangkaian filter
9
Rangkaian Photovoltaic

• Dioda seolah-olah tidak dibias dan menghasilkan
  arus sendiri
• Digunakan untuk pengukuran intensitas cahaya

10
Rangkaian filter
11
Konverter V/I

• Ada 2 jenis
• Floating Load Converter
• Grounded Load

12
Floating Load

• Arus keluaran diambil dari jalur umpan balik

13
Grounded Load

• Disebut howland current pump

beban
Arus yang dihasilkan Io Vi/R1
14
Norton resistance

• Idealnya, Ro , sehingga,
• R2/R1 R4/R30, jadi

15
Batas-batas arus yang dihasilkan/ hambatan beban
yang terpasang

• Suatu V/I converter memiliki istilah voltage
  compliance, yaitu batas-batas tegangan pada beban
  (VLIo X RL) baik maksimal/minimal
• Jika melewati batas itu, V/I tidak linear lagi
  (saturasi)
• Batas-batasnya
• VL min VoL x R1/(R1R2)
• VL max VoH x R1/(R1R2)
• VoL output minimal opamp
• VoH output max opamp
• VoL Voh output swing

16

• Jika supply double dan simetris,
• Umumnya, VoH -VoL Vsat ? output simetris
• Intinya, konversi V/I hanya berlaku untuk range
  tegangan tertentu
• Konversi V/I juga hanya berlaku terhadap range
  resistor beban (RL) tertentu saja

17
Aplikasi V/I

• Transmisi isyarat ? jika yang dikirimkan berupa
  V, rentan terhadap losses di jalur komunikasi.
  Akibatnya V yang sampai di receiver sudah
  ter-atenuasi

Vterima lt Vkirim
18
Aplikasi V/I

• Jika yang dikirimkan berupa I ? tidak terjadi
  atenuasi pada isyarat

Sumber isyarat
I
I/V
V/I
out
Vin
Rtrans
Rin I/V sangat besar
19
DAC

• Untuk konversi digital ke analog
• Jenis-jenis DAC yang akan dibahas dalam materi
  ini
• R2R
• Weighted Resistor
• Potentiometric

20
R2R DAC

• Paling banyak diimplementasikan pada berbagai
  chip DAC / ADC
• Menggunakan resistor dengan 2 nilai yaitu R dan
  2R pada rangkaiannya

21
Rangkaian R2R
Input digital b1,b2 b7, output analog Vout
Cara kerja b1,b2,..b7 mengontrol SW1 SWn. Jika
logika 1, SW diarahkan ke Vref, Tetapi jika 0, SW
diarahkan ke logika 0
22

• Persamaan untuk rangkaian R2R adalah
• Vout Vref Val / (2n)
• Dengan
• Vouttegangan keluaran DAC
• Valnilai digital yang dibetuk oleh
  masukan-masukan digital
• nlebar bit masukan

23

• Sebagai pengganti saklar terkendali ? agak susah
  direalisasikan
• Digunakan buffer/inverter digital dengan keluaran
  totem-pole (logic 0 benar-benar 0V dan logic 1
  benar-benar 5V)

24
Rangkaian Weighted Resistor
Menggunakan resistor dengan nilai R,2R,4R, , 2nR
yang akan membobot nilai logika bit-bit input
Kelemahan nilai R kesulitan dicari di pasaran
25
Potentiometric DAC
DAC 3 bit
Besarnya R pada resistor ladder sama, jumlahnya
2n , dengan nlebar bit
26
ADC

• Macam-macam ADC yang akan dibahas
  disini(berdasarkan teknik konversi)
• ADC ramp (servo)
• ADC successive approximation
• ADC flash

27
ADC ramp
Data output
Counter UP
Tegangan input

• Teknik konversi
• Inisialisasi, reset nilai b1..bn yang tersimpan
  di register menjadi 0
• Konversi ke analog nilai b1..bn tsb dengan DAC
• Bandingkan nilai Vo DAC dengan Vi
• Jika Vo DAC lt Vi, naikkan (increment) nilai
  register, kembali ke step 2
• Jika Vo DAC gt Vi, aktifkan EOC, ambil data dari
  register, kembali ke
• step 1

28
ADC successive-approximation (SAR)
vin
DAC
komparator
Data out
register
29
Cara kerja ADC SAR

• Misal ADC 4 bit ? range 0000 1111
• Inisialisasi register diset ke nilai 1000
• Nilai register dimasukkan DAC dan dibandingkan
  dengan Vin
• Jika Vinlt, register diset ½ nilai sebelumnya,
  jika Vingt, register dijumlah dengan nilai
  0.5x(1111-nilai sebelumnya)
• Kembali ke step 2 sampai didapat VinV DAC

30
Visualisasi kerja ADC SAR
ADC 4 bit, Tegangan output fullscale 15V Input
10.8 V
15V
31
Flash ADC
R pembagi tegangan Untuk memberi
referensi Masing-masing komparator
komparator