Empat Pilar – Pengertian DAC (Digital to Analog Converter) : Cara Kerja dan Rangkainnya. Jelajahi labirin teknologi digital dengan memahami ‘Pengertian DAC (Digital to Analog Converter)’, penggunaannya, dan bagaimana perangkat ini mengubah dunia kita.
Siapa yang tidak mengenal teknologi digital? Hampir setiap aspek kehidupan kita kini telah dihiasi oleh perkembangan teknologi digital.
Namun, tahukah Anda tentang ‘Pengertian DAC (Digital to Analog Converter)’ dan bagaimana perangkat kecil ini membentuk dunia digital kita? Yuk, kita ulas lebih dalam!
DAC, atau yang kita kenal dengan Digital to Analog Converter, adalah perangkat yang mengubah data digital menjadi sinyal analog.
Analogi mudahnya, DAC berfungsi layaknya penerjemah yang menerjemahkan bahasa digital komputer ke bahasa alam yang bisa kita dengar atau lihat.
Pengertian DAC (Digital to Analog Converter)
DAC atau Konverter Digital ke Analog adalah suatu rangkaian atau perangkat yang digunakan untuk mengubah sinyal Digital dalam bentuk biner (0 dan 1) menjadi sinyal Analog yang kontinu, baik dalam bentuk arus maupun tegangan.
Sinyal Digital adalah sinyal biner yang terdiri dari kombinasi bit 1 dan 0 (representasi tinggi dan rendah dari tegangan).
Dengan kata lain, DAC mengubah bit-bit tersebut menjadi sinyal analog yang dapat berupa tegangan atau arus listrik.
DAC, yang juga dikenal dengan singkatan D2A atau D/2, sering digunakan dalam rangkaian atau perangkat elektronika untuk mengubah sinyal menjadi bentuk Analog.
Sinyal Analog ini kemudian dapat digunakan untuk menggerakkan motor, mengendalikan diafragma speaker, mengatur suhu, dan berbagai fungsi lainnya.
Sebagai contoh, ketika sebuah komputer menyimpan file Audio dalam bentuk biner yang mewakili gelombang suara, diperlukan DAC untuk memainkan file tersebut melalui loudspeaker agar dapat didengar oleh telinga manusia.
Speaker akan bergetar sesuai dengan intensitas sinyal analog yang diterimanya, menghasilkan suara atau musik.
Oleh karena itu, diperlukan rangkaian perantara yang mengubah sinyal digital dari komputer menjadi sinyal analog agar dapat menghasilkan suara melalui speaker.
Cara Kerja DAC (Digital to Analog Converter)
Setelah memahami Pengertian DAC (Digital to Analog Converter), selanjutnya Data Biner Digital terdiri dari bit-bit. Setiap bit memiliki nilai 1 atau 0, dan masing-masing bit mewakili bobot sesuai dengan posisinya. Bobotnya adalah 2 pangkat n, di mana n adalah posisi bit tersebut mulai dari kanan dengan posisi awal 0.
- Bobot Bit = 2 pangkat n
- Bobot Bit ke-4 dari sebelah kiri = 2 pangkat n = 23 = 8
Bobot Bit dikalikan dengan nilai Bit. Karena nilai Bit dapat berupa 0 atau 1, maka:
- Nilai Bit 1 x Bobot Bit = 1 x 2 pangkat n = 2 pangkat n
- Nilai Bit 0 x Bobot Bit = 0 x 2 pangkat (n-1) = 0
Selanjutnya, tambahkan bobot semua bit dengan nilai-nilai dalam bilangan biner 10011:
- 100112 = (1 x 24) + (0 x 23) + (0 x 22) + (1 x 21) + (1 x 20)
- 100112 = 16 + 0 + 0 + 2 + 1
- 100112 = 19
Cara di atas menjelaskan bagaimana Digital to Analog Converter (DAC) bekerja dengan menambahkan bobot dari setiap bit sesuai dengan nilainya untuk menghasilkan nilai analog pada output.
Untuk menjelaskan cara kerjanya secara sederhana, kita akan membahas bagaimana suara yang disimpan dalam bentuk digital diubah menjadi sinyal analog yang dapat didengar oleh telinga kita:
Suara yang dihasilkan oleh perangkat audio berbentuk analog, sedangkan data inputnya berupa format digital.
Konverter DAC memungkinkan audio untuk diubah dari format digital atau jenis file audio yang digunakan di komputer dan perangkat elektronik lainnya menjadi bentuk analog dalam bentuk tegangan atau arus yang dapat menggerakkan perangkat audio, seperti speaker.
DAC mengambil bilangan biner dari audio digital dan mengonversikannya menjadi tegangan atau arus analog yang mewakili sinyal digital.
Proses ini dilakukan secara berulang pada setiap pembacaan digital untuk menciptakan gelombang audio yang mewakili sinyal digital. Dengan demikian, DAC menghasilkan versi analog dari audio digital dalam langkah-langkah diskrit.
Sebelum menghasilkan audio, DAC menciptakan gelombang tangga. Gelombang ini terdiri dari “lompatan” kecil antara setiap pembacaan digital. Untuk mengubah lompatan ini menjadi pembacaan analog yang halus dan kontinu, DAC menggunakan metode interpolasi.
Interpolasi ini melibatkan pengambilan dua titik bersebelahan pada gelombang tangga dan menentukan nilai di antara keduanya.
Dengan menggunakan interpolasi, suara yang dihasilkan menjadi lebih halus dan kurang terdistorsi.
DAC mengeluarkan tegangan yang telah dihaluskan ini dalam bentuk gelombang kontinu yang dapat dihasilkan oleh perangkat audio.
Rangkaian DAC (Digital to Analog Converter)
Masih dalam pembahasan Pengertian DAC (Digital to Analog Converter), nah rangkaian DAC pada dasarnya terdiri dari 2 tipe, yakni Binary-Weighted DAC dan R/2R Ladder DAC. Kedua tipe tersebut akan dijelaskan dibawah ini.
1. Binary Weighted DAC
Suatu DAC (Digital-to-Analog Converter) yang menggunakan rangkaian Binary-Weighted dapat dibangun dengan menggunakan beberapa Resistor dan Operational Amplifier yang diatur sebagai penguat.
Secara prinsip, rangkaian DAC di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:
- Resistor 20 kΩ digunakan untuk menjumlahkan arus yang dihasilkan dari penutupan switch-switch D0 hingga D3.
- Resistor-resistor tersebut akan diberi nilai skala yang sesuai dengan bobot biner (Binary Weighted), sehingga arus yang dihasilkan dapat dijumlahkan oleh resistor 20 kΩ.
- Dengan menutup switch D0, arus sebesar 50 µA akan mengalir melalui resistor 20 kΩ, menghasilkan tegangan -1 V pada Vout.
- Penutupan masing-masing switch akan menyebabkan arus yang dihasilkan dari switch sebelumnya terakumulasi.
Nilai konversi untuk kombinasi penutupan switch akan ditunjukkan dalam tabel di bawah ini.
Konversi dari nilai digital ke analog ini didasarkan pada rangkaian Binary-Weighted DAC di atas.
2. R/2R Ladder DAC
Selain Binary Weighted DAC, adapun metode lain dari konversi Digital to Analog yakni R/2R Ladder. Metode ini banyak digunakan dalam IC DAC.
Dalam rangkaian R/2R Ladder, hanya dua nilai resistor yang diperlukan, yang bisa digunakan untuk IC DAC dengan resolusi 8, 10 atau 12 bit.
Adapun prinsip kerja dari rangkaian R/2R Ladder ini, yaitu:
- Informasi digital 4 bit masuk dari switch D0 sampai switch D3. Switch ini mempunyai keadaan ” 1 ” (sekitar 5 V) atau ” 0 ” (sekitar 0 V).
- Dengan pengaturan switch akan mengakibatkan perubahan tegangan yang diberikan ke penguat penjumlah inverting sesuai dengan nilai ekivalen biner-nya.
- Misalnya, jika D0 = 0, D1 = 0, D2 = 0 dan D3 = 1, oleh karena itu R1 akan paralel dengan R5 menghasilkan 10k.
- Kemudian 10 k ini seri degan R6 = 10 k menghasilkan 20 k. 20 k ini paralel dengan R2 menghasilkan 10 k dan seterusnya sampai R7, R3 dan R8. Sehingga diperoleh rangkaian ekivalennya seperti gambar dibawah ini.
- Sehingga tegangan output analog dari rangkaian R/2R Ladder DAC diatas bisa dihitung dengan menggunakan persamaan:
Output yang didapati dari kombinasi switch ini yaitu -5V. Nilai kombinasi serta hasil konversi rangkaian R/2R Ladder DAC akan ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
Fungsi DAC (Digital to Analog Converter)
Umumnya, DAC sering digunakan dalam perangkat digital pada bagian output untuk menghasilkan sinyal analog setelah sinyal tersebut diproses dalam bentuk digital sebelumnya.
Cara kerja DAC sesuai dengan namanya, yaitu Konversi Digital ke Analog, yang berarti fungsi utamanya adalah mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Rangkaian DAC memiliki struktur yang lebih sederhana dibandingkan dengan rangkaian ADC.
Jenis-Jenis Digital to Analog Converter (DAC)
Sudah memahami Pengertian DAC (Digital to Analog Converter)? Pada dasarnya, Digital to Analog Converter atau DAC memiliki empat jenis yang umum digunakan, yaitu:
1. Rangkaian Konverter D/A dengan Resistor Berbobot Biner (Binary Weighted Resistor D/A Converter Circuit)
Jenis ini menggunakan rangkaian resistor berbobot biner sebagai elemen utamanya. Setiap resistor dalam rangkaian memiliki nilai yang berbeda, yang mempengaruhi bobot atau kontribusi mereka terhadap output analog.
Sinyal digital dikonversi menjadi sinyal analog dengan mengalirkan arus melalui kombinasi resistor yang sesuai.
2. Rangkaian Konverter D/A Tangga Biner atau R–2R (Binary ladder or R–2R ladder D/A Converter Circuit)
Jenis ini menggunakan tangga resistor dengan pola berulang dari nilai resistor dua kali lipat (2R) dan resistor dengan nilai tetap (R). Pola ini memungkinkan konversi yang efisien dari sinyal digital ke sinyal analog.
Sinyal digital yang diterima diubah menjadi kombinasi arus yang melewati resistor dengan nilai yang sesuai untuk menghasilkan output analog yang tepat.
3. DAC Segmented (Segmented DAC)
Jenis ini menggunakan kombinasi rangkaian komparator dan switch untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog.
Sinyal digital yang diterima dibagi menjadi segmen-segmen kecil, dan setiap segmen dikonversi menjadi tegangan analog dengan menggunakan komparator.
Output analog dari setiap segmen kemudian dihubungkan secara berseri untuk menghasilkan sinyal analog akhir.
4. Delta-Sigma DAC
Jenis ini menggunakan metode delta-sigma untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Sinyal digital dikonversi menjadi bentuk pulsa dengan tingkat frekuensi yang sangat tinggi, dan kemudian diteruskan melalui filter delta-sigma.
Filter ini memadatkan informasi sinyal dalam domain frekuensi tinggi dan menghasilkan output analog yang akurat dengan resolusi yang tinggi.
Penutup
Dengan itu, kita sampai pada akhir artikel ini, berharap bahwa Kalian telah mendapatkan wawasan mendalam tentang Pengertian DAC (Digital to Analog Converter).
DAC adalah komponen penting yang berperan dalam mengubah informasi digital menjadi sinyal analog yang bisa dipahami dan diproses oleh sistem elektronik.
Tanpa DAC, kita tidak bisa menikmati berbagai fasilitas digital, seperti musik, video, dan bahkan panggilan telepon, dengan cara yang kita lakukan sekarang.
DAC adalah jembatan penting antara dunia digital dan realita analog kita, memastikan bahwa teknologi dapat berinteraksi dengan dunia fisik kita dengan cara yang bermakna dan efisien.
Semoga pengetahuan yang di sampaikan empatpilar.com ini dapat memberikan nilai tambah dalam pemahaman Kalian tentang teknologi digital dan analog, serta bagaimana kedua elemen ini berkolaborasi untuk menciptakan pengalaman teknologi yang lebih baik dan lebih intuitif.
