Penjelasan Singkat Sistem Analog dan Sistem Digital Beserta ADC (Analog to Digital Converter)

1. PENGERTIAN SISTEM ANALOG DAN SISTEM DIGITAL

• Analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang yang kontinyu, yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik gelombang. Dua parameter/karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitude dan frekuensi. Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variable dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phase. Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog. Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik. Phase adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu.
• Digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1 (disebut jugan dengan biner) untuk proses informasi yang mudah, cepat dan akurat. Sinyal digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (21). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (22), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2n buah.

2. PERBEDAAN SISTEM ANALOG DENGAN DIGITAL

• Sistem digital mampu mengirimkan informasi lebih cepat dari analog
• Sistem analog lebih sensitif terhadap ganguan (noise), sistem digital lebih kebal terhadap gangguan (noise).
• Sistem Digital memiliki fleksibilitas dan fungsionalitas yang lebih baik dari analog.
• Penyimpanan informasi mudah dilakukan. Penyimpanan informasi itu dapat dilakukan oleh rangkaian pengalih khusus yang dapat menyesuaikan informasi tersebut dan menahannya selama diperlukan.
• Ketepatan dan ketelitiannya lebih tinggi. Sistem digital dapat menangani ketelitian sebanyak angka yang diperlukan hanya dengan menambahkan rangkaian pengalih saja. Dalam sistem analog, ketelitian biasanya terbatas hanya sampai tiga atau empat angka saja karena nilai tegangan dan arus didalamnya bergantung langsung pada kepada nilai komponen rangkaiannya.
• Operasinya dapat dengan mudah diprogramkan. Sangat mudah untuk merancang suatu sistem digital yang kerjanya dikendalikan oleh program. Sistem analog juga dapat diprogram tetapi ragam dan kerumitan operasinya sangat terbatas.
• Lebih banyak rangkaian digital yang dapat dibuat dalam bentuk chip rangkaian terpadu. Meskipun rangkaian analog juga dapat dibuat dalam bentuk IC, kerumitannya membuat sistem analog itu lebih mahal dalam bentuk IC.
• Satu-satunya kekurangan rangkaian digital adalah karena dunia nyata sesungguhnya adalah sistem analog. Hampir semua besaran fisik di dunia ini bersifat analog dan besaran itulah yang merupakan masukan dan keluaran yang dapat dipantau, yang dolah dan dikendalikan oleh sistem.
• Untuk memperkuat sinyal dan mengurangi noise pada transmisi analog, dipergunakan amplifier. Untuk memperkuat sinyal dan mengurangi noise pada transmisi digital, digunakan repeater.

3. ADC (Analog To Digital Convertion)

        Analog To Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode – kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/ pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).

          Analog To Digital Converter (ADC) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

1. Kecepatan Sampling ADC

• Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan “seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu”. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).

      2. Resolusi ADC

• Resolusi ADC menentukan “ketelitian nilai hasil konversi ADC”. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2ⁿ – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit.

     Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner). 

signal = (sample/max_value) * reference_voltage 

         = (153/255) * 5 

         = 3 Volts 

4. Contoh peralatan yang menggunakan sistem analog:

• Remote TV
• Spedometer pada motor
• Pengukur tekanan
• Telepon
• Radio analog

5. Contoh peralatan yang menggunakan sistem digital:

• Jam digital
• Kamera digital
• Penunjuk suhu digital
• Kalkulator digital
• Computer
• HP
• Radio digital