Rangkaian konverter

Rangkaian konverterTermasuk dalam pengkondisi isyaratMengubah dari suatu besaran elektrik ke besaran elektrik yang lainContoh:Konverter I/VKonverter V/IV/ff/VDACADC

Konverter I/VRangkaian dasar

Vo= - iI R

Aplikasi I/VPhotodetector amplifierDigunakan untuk konversi arus yang melewati fotodioda menjadi teganganSebagai pengukur intensitas cahaya dan media komunikasi optis

Karakteristik fotodiodaP0,P1,P2 adalah level intensitas cahaya yang berbeda-bedaFotodioda bekerja di daerah reverse biasR = konstanta transfer level intensitas arus keluaran

Rangkaian dasar penguat fotodiodaRangkaian dasar penguat fotodioda ada 2 macam: Photoconductive Photovoltaic

Rangkaian photoconductiveRespon fotodioda (perubahan I terhadap intensitas cahaya) cepatDigunakan sebagai receiver dalam komunikasi optis (karena kecepatan responnya)

Contoh rangkaian + filter

Rangkaian PhotovoltaicDioda seolah-olah tidak dibias dan menghasilkan arus sendiriDigunakan untuk pengukuran intensitas cahaya

Rangkaian + filter

Konverter V/IAda 2 jenis:Floating Load ConverterGrounded Load

Floating LoadArus keluaran diambil dari jalur umpan balik

Grounded LoadDisebut howland current pump

Arus yang dihasilkan : Io= Vi/R1beban

Norton resistance

Idealnya, Ro = ~, sehingga,R2/R1 R4/R3=0, jadi

Batas-batas arus yang dihasilkan/ hambatan beban yang terpasangSuatu V/I converter memiliki istilah voltage compliance, yaitu batas-batas tegangan pada beban (VL=Io X RL) baik maksimal/minimalJika melewati batas itu, V/I tidak linear lagi (saturasi)Batas-batasnya:VL min = VoL x R1/(R1+R2)VL max = VoH x R1/(R1+R2)VoL : output minimal opampVoH : output max opampVoL Voh : output swing

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

Aplikasi V/ITransmisi isyarat jika yang dikirimkan berupa V, rentan terhadap losses di jalur komunikasi. Akibatnya V yang sampai di receiver sudah ter-atenuasi

Vterima < Vkirim

Aplikasi V/IJika yang dikirimkan berupa I tidak terjadi atenuasi pada isyaratV/II/VISumber isyaratVinoutRtransRin I/V sangat besar

DACUntuk konversi digital ke analogJenis-jenis DAC yang akan dibahas dalam materi ini:R2RWeighted ResistorPotentiometric

R2R DACPaling banyak diimplementasikan pada berbagai chip DAC / ADCMenggunakan resistor dengan 2 nilai yaitu R dan 2R pada rangkaiannya

Rangkaian R2RInput digital : b1,b2 b7, output analog : VoutCara kerja:b1,b2,..b7 mengontrol SW1 SWn. Jika logika 1, SW diarahkan ke Vref,Tetapi jika 0, SW diarahkan ke logika 0

Persamaan untuk rangkaian R2R adalah:

Vout = Vref * Val / (2n)DenganVout:tegangan keluaran DACVal:nilai digital yang dibetuk oleh masukan-masukan digitaln:lebar bit masukan

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

Rangkaian Weighted ResistorMenggunakan resistor dengan nilai R,2R,4R, , 2nR yang akan membobotnilai logika bit-bit input Kelemahan : nilai R kesulitan dicari di pasaran

Potentiometric DACDAC 3 bitBesarnya R pada resistor ladder sama, jumlahnya 2n , dengan n=lebar bit

ADCMacam-macam ADC yang akan dibahas disini(berdasarkan teknik konversi):ADC ramp (servo)ADC successive approximationADC flash

ADC ramp

Teknik konversi:Inisialisasi, reset nilai b1..bn yang tersimpan di register menjadi 0Konversi ke analog nilai b1..bn tsb dengan DACBandingkan nilai Vo DAC dengan ViJika Vo DAC < Vi, naikkan (increment) nilai register, kembali ke step 2Jika Vo DAC > Vi, aktifkan EOC, ambil data dari register, kembali kestep 1

Tegangan inputData outputCounter UP

ADC successive-approximation (SAR)

registerDACkomparator

vinData out

Cara kerja ADC SARMisal ADC 4 bit range 0000 1111Inisialisasi: register diset ke nilai 1000Nilai register dimasukkan DAC dan dibandingkan dengan VinJika Vin, register dijumlah dengan nilai 0.5x(1111-nilai sebelumnya)Kembali ke step 2 sampai didapat Vin~V DAC

Visualisasi kerja ADC SAR

ADC 4 bit,Tegangan output fullscale= 15VInput = 10.8 V15V

Flash ADC

komparatorR pembagi teganganUntuk memberi referensiMasing-masing komparator