Dokumen tersebut membahas tentang converter analog ke digital (ADC) 0804 dan 0809. Secara ringkas, dibahas teori operasi ADC secara umum dan kedua jenis ADC tersebut, serta langkah-langkah percobaan menggunakan kedua ADC untuk mengkonversi sinyal analog menjadi digital.

1. BAB VII
ANALOG DIGITAL CONVERTER
7.1 TUJUAN KURIKULUM
1. Untuk memahami teori dari converter analog to digital.
2. Untuk memahami teori dan karakteristik dari ADC 0804 dan ADC 0809.
3. Untuk menerapkan converter analog to digital dengan menggunakan ADC 0804 dan
ADC 0809.
7.2 DASAR TEORI
Secara umum, sinyal yang sering kita ukur dalam tegangan atau arus disebut sebagai
sinyal analog. Sebuah alat yang dapat mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, maka
alat tersebut disebut sebagai Analog to Digital Converter (ADC). ADC dapat mengurangi
noise dan dengan menggunakan pengkodingan ADC dapat berfungsi sebagai debugging.
Sehingga, sinyal digital dapat dengan mudah disimpan. Selanjutnya kita akan membahas
mengenai dasar teori dari Analog to Digital Converter.
1. Teori Operasi ADC
Gambar 7-1 merupakan kurva karakteristik dari converter analog to digital ideal 3 bit dan
skala input analog adalah dari 0 V hingga 5 V. Kita dapat membagi sinyal input menjadi 8
rentang, dimana semua rentang dari nilai analog menggunakan kode biner yang sama dan
kode biner ini sama dengan nilai tengah. Oleh karena itu, didalam proses converter sinyal ini
berisi +- ½ dari Least Significant Bit (LSB) ketidakpastian kuantisasi dan kuantisasi eror,
sehingga semua error terdiri dari nilai error dari ADC. Salah satu cara untuk mengurangi
kuantisasi error adalah dengan menghilangkan angka dari bit converter. Semakin banyak
angka bit, semakin besar rentang angka dan sinyal data akan semakin jelas. Ini karena +- ½
LSB menjadi lebih kecil, oleh karena itu kuantisasi error akan berkurang. Nilai kuantisasi
(Q) berarti saat output digital mengubah 1 LSB, perubahan nilai input tegangan juga
diperlukan, dapat dituliskan sebagai berikut:
Q= =
(7-1)

2. FS merupakan skala penuh, yang bernilai sama dengan [(2n-1)/2n], 2n merupakan
gambaran dari resolusi, dimana n merupakan keluaran bit digital dari ADC, jadi semakin
besar nilai n, maa semakin besar pula resolusinya. Secara umum, teknik manual ADC
mendefinisikan rsolusi dalam bit. Sebagai contoh, resulusi dari ADC 0804 sebesar 8 bit.
Metode konversi analog to digital converter sangat beragam, biasanya cara
pengkonversian A/D dapat dibagi menjadi digital-amp ADC, successive approximation ADC,
flash ADC, dan tracking ADC. Pada bab ini, hanya akan dibahas mengenai successive
approximation ADC, oleh karena itu kita akan membahas mengenai teori operasi dari
successive approximation ADC.
Gambar 7-2 merupakan diagram blok dari successive approximation ADC yang memiliki
resolusi 8-bit. Ketika kita memasukkan sinyal analog, sample and hold, rangkaian S&H akan
merekan input sinyal Vin untuk menyaring beberapa perubahan sinyal selama proses
konversi. Pada saat ini, control logic akan mensuplai semua bit dan mengulang menjadi “0”,
diikuti dengan Most Significant Bit (MSB) D7 di atur menjadi “1”. Sehingga didapatkan
tegangan keluaran DAC sebagai berikut:
V(D)= xQ = x = Vref

3. (7-2)
Tegangan ini merupakan setengah dari tegangan referensi Vref. Jika input tegangan Vin
lebih besar dari V(D), maka D7 yang semula “1” akan berubah menjadi “0”. Selanjutnya,
membuat bit kedua D6 menjadi “1”, setelah melewatkan DAC maka akan didapatkan output
tegangan V(D), pada saat ini dibandingkan antara V(D) yang baru dan Vin, jika Vin lebih
besar dari V(D) maka D6 yang semula “1” akan menjadi “0”. Begitu seterusnya hingga
pembandingan dari D7 hingga D0 selesai, sehingga didapatkan output digital D7 hingga D0.
2. Converter ADC 0804
ADC 0804 memiliki DIP 20 kaki dengan 8 bit resolusi single channel IC. Skala input
tegangan analog adalah dari 0 V hingga % V dengan power supply single 5 V, 15 mW, dan
100 mikro second konversi waktu. Dengan hasil dari IC ini berupa resolusi 8 bit, jadi ini
memiliki kuantisasi langkah sebanyak 2^8 = 256, jika referensi tegangan sebesar 5 V langkah
lain akan menjadi 5/256 = 0.01953 V. 00000000000 (00H) ditulis 0.00 V dan 111111111
(FFH) ditulis 4.9805 V. Error unadjusted dari ADC 0804 adalah +- 1 LSB, dengan tegangan
0.01953 V, dengan masukkan full scale error, offset error, and non linearitt error.
Gambar 7-3 menunjukkan diagram pin dari ADC 0804. Pada gambar 7-3 D0 hingga D7
dari ADC 0804 memiliki 8 bit output pin, ketika CS dan RD rendah, data digital akan dikirim
ke output pin. Jika pin CS dan RD tinggi maka D0 hingga D7 berada dalam kondisi floating.

4. WR merupakan sinyal kotrol, ketika CS dan WR rendah, ADC 0804 akan melakukan
pembersihan, ketika WR kembali tinggi ADC akan memulai proses konversi. CLK IN (pin
4) merupakan input clock, range frekuensi dimulai dari 100 KHz hingga 800 KHz. Selama
proses konversi, level INTR akan naik dan proses konversi akan selesai, INTR akan kembali
rendah. Pin 6 Vin (+) dan pin 7 (-) memiliki sinyal input analog yang berbeda, secara umum
menggunakan terminal single input dan Vin (-) yang dihubungkan ke ground. ADC 0804
memiliki 2 terminal ground, satu merupakan ground analog ( A GND ) dan satunya
merupakan ground digital ( D GND ). Pin 9 (Vref/2) merupakan ½ dari tegangan referemsi,
jika pin 9 floating maka ½ tegangan referensi akan sama dengan tegangan Vcc power supply.
ADC 0804 terbuat dari trigger Schmitt yang ditunjukkan pada gambar 7-4. Jika kita
memeasukkan resistor dan kapasitor pada CLK R (pin 19) dan CLK IN (pin 4), maka kita
dapat membangkitkan waktu operasi ADC, dimana frekuensi adalah
Fclk= (Hz)
(7-3)
Oleh karena itu, kita tidak membutuhkan input cloc eksternal untuk CLK IN. kita daoat
menentukan sinyal clock dengan R dan C eksternal dari pin 4 dan pin 19.

5. Gambar 7-5merupakan diagram sirkuit dari ADC 0804 analog to digital converter, range
input sinyal analog di control oleh VR2 dan input Vin (+), dan pada waktu yang sama Vin (-)
akan menjadi short sirkuit. Vref/2 tersiri dari R1, R2, VR1, C1, dan R3 digunakan sebagai
pengontrol clock dari rangkaian. CS dan RD merupakan short sirkuit, jadi IC dapat
berfungsi, lalu membuat WR dan INTR terhubung ke SW1 untuk mensimulasi sinyal control.

6. 3. Converter ADC 0809
ADC 0809 memiliki 28 DIP pin, yang memiliki 8 bit resolusi dan 8 channel IC
multiplexer. ADC ini beroperasi dengan tegangan sebesar 5 V, input tegangan analog dengan
range dari 0 V hingga 5 V, dan daya sebesar 15 mW. Multiplexer 8 channel dapat mengakses
secara langsung 8 single-ended sinyal analog. Dengan resolusi 8 bit, ADC 0809 memiliki
langkah kuantisasi 2^8 = 256. Oleh karena itu, untuk tegangan 5 V, setiap step sebesar 5
V/256, sehingga nilai kuantisasi (Q) sebesar 0.01953 V. jadi 00000000000 (00H) ditulis 0.00
V dan 1111111111 (FFH) ditulis (255/256) . 5 = 4.9805 V. Error unadjusted sebesar +- 1
LSB, yang sama dengan 0.01953 V dimana nilai ini berisi full-scale error, offset error, non-
linearity error, dan multiplexer error. ADC 0809 membutuhkan sekelompok input sinyal
clock untuk beroperasi, range frekuensi dari sinyal clock berkisar dari 10 KHz hingga 1280
KHz. Pada frekuensi clock sebesar 640 KHz, tipe konversi waktu sebesar 100 mikro second.
Gambar 7-6 merupakan diagram pin dari ADC 0809. Pada gambar 7-6, terdapat 8 port
input yaitu pin 5, 4, 3, 2, 1, 28, 27, dan 26 yang berada pada IN 7 hingga D0. Pin 21, 20, 19,
18, 8, 15, 14, dan 17merupakan port output yang berada pada D7 hingga D0, dan pin 10
merupakan port input clock. Pin 11 merupakan Vcc an pin 12 merupakan port input tegangan
referensi positif Vref (+). Biasanya, pin 11 dan 12 saling terhubung. Pin 13 merupakan
ground dan pin 16 merupakan port inut tegangan referensi negative Vref (-) yang biasanya
terhubung ke ground pin 13. Penyeleksian channel di monitor pada pin 25, 24, dan 23 pada
ADD A, ADD B, dan ADD C. jika memilih pin 26 (IN0) sebagai port input, maka
hubungkan pin 23, 24, dan 25 ke ground.
ADC 0809 dapat dengan mudah di hubungkan ke microprocessor, dimana pin 6 (start),
pin 7 (pengakhir konversi, EOC), pin 9 (output, OE), dan pin 22 ( alamat latch,
ALE)biasanya digunakan sebagai pengontrol ADC 0809 dan clock dari konversi data pada
microprocessor. Ketika konversi ADC 0809 telah selesai, EOC dapat menjadi pusat proses
unit (CPU). Ketika CPU siap untuk menerima data, CPU akan mengaktifkan pin OE dan
membaca data. Setelah ALE dan START aktif, ADC 0809 akan melanjutkan konversi.
Didalam kondisi input multi channel, pin 23 (ADD C), 24 (ADD B), dan 25 (ADD A), ALE
dan START akan diatur selama proses memungkinkan.

7. Gambar 7-7 merupakan diagram rangkaian dari ADC 0809 analog to digital converter,
dimana EOC (pin 7) sinyal output adalah START sinyal input dan ALE dan CLK sinyal
output merupakan sinyal clock. Range sinyal input dari input analog port 1N0 ditentukan
oleh VR1. Sinyal input 1N1 sampai 1N7 diatur oleh R1 hingga R7, yang merupakan
kelompok resistor network. Penyeleksian channel diatur oleh SW1, SW2, dan SW3. Kita
menggunakan LED untuk menampilkan output digital, oleh karena itu LED “nyala” ditulis
“1” dan LED “mati” ditulis “0”.

8. 7.3 LANGKAH PERCOBAAN
Percobaan 1: ADC 0804 Analog to Digital Converter
1. Perhatikan diagram rangkaian pada gambar 7-5 atau gambar ACS 13-1 pada modul
ACT-17300-07. Biarkan J1 menjadi sirkuit terbuka.
2. Gunakan voltage meter digital untuk mengukur tegangan referensi input port (TP 1).
Atur VR1 sehingga tegangan pada TP 1 menjadi 2.5 V. Pada keadaan ini, input
tegangan analog ADC 0804 antara 0 V hingga 5 V.
3. Dengan menggunakan osiloskop, ukur TP 2 dan masukkan hasil pengukuran pada
tabel 7-1.
4. Atur VR 2 sehingga tegangan input dari sinyal analog port (TP 3) menjadi 0 V.
5. Biarkan J1 menjadi sirkuit terbuka. Perhatikan perubahan pada LED, LED “on”
bernilai “1”, LED “off” bernilai “0”, masukkan hasil pengukuran terakhir pada tabel
7-1.
6. Biarkan J1 menjadi sirkuit terbuka, sehingga sinyall output akan bervariasi dari input
sinyal analog.
7. Atur VR2 sehingga tegangan pada TP 3 sama dengan hasil pengukuran pada tabel 7-
1, lalu ulangi langkah 5 dan masukkan hasil pengukuran pada tabel 7-1.
Percobaan 2: ADC 0809 Analog to Digital Converter
1. Perhatikan diagram sirkuit pada gambar 7-7 atau gambar ASC 13-2 pada modul ACT-
17300-07.
2. Pada port input CLK, atur frekuensi input sebesar 120 KHz dan sinyal TTL 5 V.
3. Biarkan SW3, SW2, dan SW1 berada pada GND (mengarah ke bawah), pada saat ini
multiplexer memilih ke channel 0 dan sinyal analog dimasukkan dari input 1N0.
4. Gunakan voltage meter digital untuk mengukur TP1 dari channel 0. Atur VR1
sehingga tegangan input pada TP1 sama dengan nilai pada tabel 7-2. Amati
perubahan LED, LED “on” berarti “1”, LED “off” berarti “0”, lalu masukkan hasil
pengukuran pada tabel 7-2.
5. Atur VR1 sehingga tegangan imput dari TP1 sama dengan nilai pada tabel 7-2.
Ulangi langkah 4 dan masukkan hasil pengukuran pada tabel 7-2.
6. Gunakan voltage meter digital untuk mengukur TP2 dari channel 1 hingga TP 7
channel 6, lalu masukkan hasil pengukuran pada tabel 7-2.

9. 7. Perhatikan tabel 7-3, dengan menggunakan SW3, SW2, dan SW1 pilih terminal input
yang berbeda sebagai input analog. Lalu amati perubahan LED dan masukkan hasil
pengukuran pada tabel 7-3.

10. 7.4 DATA PERCOBAAN
Tabel 5-1 Hasil Pengukuran dari input ADC0804 single channel.
Output Signal
Wafevorms
TP 2
Input Tegangan
Analog (V)
Output Digital
Hasil Ideal Hasil Percobaan
(short circuit)
Hasil Percobaan
(Open Circuit)
Digit Biner Digit Biner Digit Biner
0.0 00000000 00000000 00000000
0.5 00000000 00000000 00000000
1.0 00000000 00000000 00000000
1.5 00000000 00000000 00000000
2.0 00000000 00000000 00000000
2.5 00000000 00000000 00000000
3.0 00000000 00000000 00000000
3.5 00000000 00000000 00000000
4.0 00000000 00000000 00000000
4.5 00000000 00000000 00000000
5.0 00000000 00000000 00000000
Tabel 5-2 Hasil pengukuran dari input ADC0809 single channel.
Input Tegangan
Analog (V)
Output Digital
Hasil Ideal Hasil Percobaan
Digit Biner Digit Biner

11. 0.0 10100100 10100100
0.5
10100100 10100100
1.0
10100100 10100100
1.5
10100100 10100100
2.0
10100100 10100100
2.5
10100100 10100100
3.0
10100100 10100100
3.5
10100100 10100100
4.0
10100100 10100100
4.5
10100100 10100100
5.0
10100100 10100100
Tabel 5-3 Hasil pengukuran dari input ADC0804 Multi Channel.
SW3 SW2 SW1 Input Analog (Nilai Ideal) Output Digital (Hasil Percobaan)
Input Terminal Tegangan(V) Digit biner

12. GND GND +5V IN 1 5 V
10100100
GND +5V GND IN 2 5 V
10100100
GND +5V +5V IN 3 5 V 10100100
+5V GND GND IN 4 5 V 10100100
+5V +5V GND IN 5 5 V 10100100
+5V +5V +5V IN 6 5 V 10100100
+5V +5V +5V IN 7 5 V 10100100
7.5 TUGAS
1. Pada gambar 7-5, apa kegunaan dari R1 dan C1 ?
2. Pada gambar 7-7, apa kegunaan dari SW1, SW2, dan SW3 ?
3. Pada percobaan 1, apa error unadjustable dari ADC 0804 ?
4. Pada percobaan 2, apa error unadjustable dari ADC 0809 ?