Halo..!! Welcome to these words: DAC

DAC adalah perangkat yang digunakan untuk mengkonversi sinyal masukan dalam bentuk digital menjadi sinyal keluaran dalam bentuk analog (tegangan). Tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam DAC. Sebuah DAC menerima informasi digital dan mentransformasikannya ke dalambentuk suatu tegangan analog. Informasi digital adalah dalam bentuk angka biner dengan jumlah digit yang pasti.

Konverter D/A dapat mengonversi sebuah word digital ke dalam sebuah tegangan analog dengan memberikan skala output analog berharga nol ketika semua bit adalah nol dan sejumlah nilai maksimum ketika semua bit adalah satu.Angka biner sebagai angka pecahan. Aplikasi DAC banyak digunakan sebagai rangkaian pengendali (driver) yang membutuhkan input analog seperti motor AC maupun DC, tingkat kecerahan pada lampu, Pemanas (Heater) dan sebagainya. Umumnya DAC digunakan untuk mengendalikan peralatan computer.

Untuk aplikasi modern hampir semua DAC berupa rangkaian terintegrasi (IC), yang diperlihatkan sebagai kotak hitam memiliki karakteristik input dan output tertentu. Karakteristik yang berkaitan dapat diringkas oleh referensi dari gambar 2.1 adalah:

1. Input Digital : Jumlah bit dalam sebuah word biner paraleldisebutkan di dalam lembar spesifikasi.

2. Catu Daya : Merupakan bipolar pada level ± 12 V hingga ± 18 V seperti yangdibutuhkan oleh amplifier internal.

3. Suplai Referensi : Diperlukan untuk menentukan jangkauan tegangan output dan resolusi dari konverter. Suplai ini harus stabil, memiliki riple yang kecil.

4. Output : Sebuah tegangan yang merepresentasikan input digital. Tegangan iniberubah dengan step sama dengan perubahan bit input digital. Output aktual dapat berupa bipolar jikakonverter didesain untuk menginterpretasikan input digital negatif.

5. Offset : Karena DAC biasanya di implementasikan dengan op-amp, maka mungkin adanya tegangan output offset dengan sebuah input nol. Secara khusus, koneksi akan diberikan untuk mendukung pengesetan ke harga nol dari output DAC dengan input word nol

6. Mulai konversi : Sejumlah rangkaian DAC memberikan sebuah logika input yang mempertahankan konversi dari saat terjadinya hingga diterimanya sebuah perintah logika tertentu (1atau 0). Dalam ini, word input digital diabaikan hingga diterimanya input logika tertentu. Dalam sejumlah hal, sebuah buffer input diberikan untuk memegang (hold)word digital selama dilakukannya konversi hingga selesai

Konsep Dasar DAC (Digital To Analog Converter)

Pada dasarnya rangkaian penjumlah op-amp (summing amplifier) dapat digunakan untuk menyusun suatu konverter D/A (DAC “Digital To Analog Converter)” dengan memakai sejumlah hambatan masukan yang diberi bobot dalam deret biner.

Penguat Inverting

Rangkaian untuk penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan gambar dibawah. Penguat ini memiliki ciri khusus yaitu sinyal keluaran memiliki beda fasa sebesar 180°.

Penguatan rangkaian penguat inverting adalah berdasar pada persamaan berikut :

V_out = -V_in(R2/R1)

Penguat Non-Inverting

Penguat non-inverting memiliki ciri khusus yaitu sinyal output adalah sefasa dengan sinyal masukan. Rangkaian ini ditunjukkan oleh gambar berikut.

Penguatan dari rangkaian penguat jenis ini adalah berdasar pada persamaan berikut :

V_out = V_in((R1+R2)/R1)

Penguat Penjumlah (Dasar DAC)

Penguat penjumlah memiliki ciri khusus yaitu sinyal keluaran merupakan hasil penguatan dari penjumlahan sinyal masukannya. Pada bagian ini dicontohkan penguat penjumlah berdasarkan rangkaian penguat inverting. Sehingga sinyal keluaran adalah berbeda fasa sebesar 180^o. Rangkaian penguat penjumlah merupakan konsep dasar dari rangkaian DAC (Digital To Analog Converter).

Penguatan dari rangkaian ini dihitung menggunakan persamaan berikut :

V_out = (-V_in1(R5/R1))+(-V_in2(R5/R2))+(-V_in3(R5/R3))

Jenis-Jenis DAC (Digital To Analog Converter)

Binary-Weighted DAC (Digital To Analog Converter)

Suatu rangkaian Binary-weighted DAC dapat disusun dari beberapa Resistor dan Operational Amplifier (Op-Amp) seperti gambar berikut.

Rangkaian Binary Weighted DAC

Secara prinsip rangkaian DAC diatas dapat dijelaskan sebagai berikut. Resistor 20 kΩ menjumlahkan arus yang dihasilkan dari penutupan switch-switch D₀ sampai D₃. Resistor-resistor ini diberi skala nilai sedemikian rupa sehingga memenuhi bobot biner (binary-weighted) dari arus yang selanjutnya akan dijumlahkan oleh resistor 20 kΩ. Dengan menutup D₀menyebabkan arus 50 μA mengalir melalui resistor 20 kΩ, menghasilkan tegangan

-1 V pada V_out. Penutupan masing-masing switch menyebabkan penggandaan nilai arus yang dihasilkan dari switch sebelumnya. Nilai konversi dari kombinasi penutupan switch ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel Output Binary-Weighted DAC

Konversi dari nilai digital ke nilai analog berdasarkan rangkaian Binary Weighted DAC diatas

R/2R Ladder DAC (Digital To Analog Converter)

Metode lain dari konversi Digital to Analog adalah R/2R Ladder. Metode ini banyak digunakan dalam IC-IC DAC. Pada rangkaian R/2R Ladder, hanya dua nilai resistor yang diperlukan, yang dapat diaplikasikan untuk IC DAC dengan resolusi 8,10 atau 12 bit. Rangkaian R/2R Ladder ditunjukkan pada gambar berikut.

Rangkaian R/2R Ladder DAC

Prinsip kerja dari rangkaian R/2R Ladder DAC adalah sebagai berikut : informasi digital 4 bit masuk ke switch D₀ sampai D₃. Switch ini mempunyai kondisi “1” (sekitar 5 V) atau “0” (sekitar 0 V). Dengan pengaturan switch akan menyebabkan perubahan arus yang mengalir melalui R₉sesuai dengan nilai ekivalen biner-nya Sebagai contoh, jika D₀ = 0, D₁ = 0, D₂ = 0 dan D₃ = 1, maka R₁ akan paralel dengan R5menghasilkan 10 k . Selanjutnya 10 k ini seri dengan R6 = 10 k menghasilkan 20 k . 20 k ini paralel dengan R2 menghasilkan 10 k , dan seterusnya sampai R7, R3 dan R8. Rangkaian ekivalennya ditunjukkan pada gambar 6. Vout yang dihasilkan dari kombinasi switch ini adalah -5V.