Pengolahan Sinyal Digital Keuntungan DSP Mempunyai kelebihan Sistem

Pengolahan Sinyal Digital Keuntungan DSP : Mempunyai kelebihan: Sistem digital dapat diprogram ulang untuk aplikasi lainnya Sistem Digital dapat dihubungkan dengan perangkat keras lainnya Mempunyai Kemampuan Pengulangan: Sistim digital mudah diduplikasi Sistem digital tidak tergantung pada toleransi komponen yang ketat Sistem digital mempunyai respons yang tidak tergantung pada pengaruh temperature Sederhana: Digital lebih mudah diproses daripada sistem analog

Pengolahan Sinyal Digital Pengertian Sinyal x(t) : besaran fisik yang berubah terhadap satu atau beberapa variabel bebas memiliki nilai real atau nilai skalar yang merupakan fungsi dari variabel waktu t Contoh Sinyal : - Gelombang tegangan dan arus yang terdapat pada suatu rangkaian listrik - sinyal audio seperti sinyal wicara atau music Dll

Contoh Bentuk Sinyal

Sinyal Waktu Kontinyu sinyal waktu-kontinyu atau sinyal analog: ketika memiliki nilai real pada keseluruhan rentang waktu t yang ditempatinya. Contoh Sinyal Waktu Kontiyu 1. 2. 3. 4. Fungsi Step Fungsi Ramp Impulse Sinyal Periodik

Fungsi Step

Fungsi Ramp : Fungsi ramp (tanjak) r(t) didefinisikan secara matematik

Fungsi impulse Unit impulse δ(t) juga dikenal sebagai fungsi delta atau distribusi Dirac didefinisikan sebagai:

Sinyal Waktu Diskrit Pada kasus sinyal diskrit x[t], t disebut sebagai variabel waktu diskrit (discrete time variable) jika t hanya menempati nilai-nilai diskrit t = t n untuk beberapa rentang nilai integer pada n. Sebagai contoh t dapat menempati suatu nilai integer 0, 1, 2, 3, …; dalam hal ini t = t n = n untuk suatu nilai n = 0, 1, 2, 3, …Berikut ini digambarkan sebuah sinyal diskrit yang memiliki nilaix[0] = 1, x[1] = 2, x[2] = 1, x[3] = 0, dan x[4] = -1. Sementara nilai untuk x[n] yang lain adalah nol

Sinyal Diskrit dan Sinyal Digital Pada kasus sinyal digital, sinyal diskrit hasil proses sampling diolah lebih lanjut. Sinyal hasil sampling dibandingkan dengan beberapa nilai threshold tertentu sesuai denganlevel-level digital yang dikehendaki. Apabila suatu nilai sampel yang didapatkan memiliki nilai lebih tinggi dari sebuah threshold maka nilai digitalnya ditetapkan mengikuti nilai integer diatasnya, tetapi apabila nilainya lebih rendah dari threshold ditetapkan nilainya pengikuti nilai integer dibawahnya. Proses ini dalam analog-to-digital conversion (ADC) juga dikenal sebagai kuantisasi.

Sinyal Diskrit dan Sinyal Digital

Contoh-contoh Sinyal Waktu Diskrit • Sekuen Konstan • Sekuen Impulse • Unit Step • Sekuen Rectangular (persegi) • Sinusoida Diskrit Dll

Sekuen Konstan Sinyal ini dihasilkan dari sampling sinyal waktu kontinyu yang nilainya konstan, misalnya sinyal DC. Bentuk sinyal waktu diskrit untuk representasinya berupa deretanpulsa-pulsa bernilai sama mulai dari negatif tak berhingga sampai dengan positif takberhingga. Gambaran matematis untuk sinyal ini adalah seperti berikut. f(n. T) = 1 untuk semua nilai n

Sekuen Impulse Sekuen impuls bukan merupakan bentuk sampel dari suatu sinyal waktu diskrit. Sekuen impulse pada saat bernilai 1 untuk titik ke-10 dan yang lainnya bernilai nol dapat didefinisikan sebagai

Unit Step Sebuah sekuen unit step untuk satu kasus dimana nilainya =1 untuk nilai n >= 10 dan bernilai 0 untuk k sebelumnya dapat didefinisikan sebagai:

Sekuen Rectangular (persegi) Kita tetapkan suatu variabel L dengan nilai positif integer. Sebuah fungsi pulsa rectangular waktu diskrit p L [n] dengan panjang L dapat didefinisikan sebagai

Sinyal Sinusoida Semua sinyal yang ada di dalam prosespengolahan sinyal dapat didekati denganmodel dasar sinyal sinus • Lebih mudah dipahami karena bentuknya sederhana Parameter pada Sinyal Sinus dimana: A = amplitudo (dalam nilai real) f = frekuensi (dalam Hz) θ = fase awal sinyal (antara 0 ~ 360 Derajat) juga sering dinyatakan dalam radian (0 ~ 2π radiant) Sebagai contoh: y(t) =5 sin(2πft) = 5 sin(2π2 t) Ini berarti: Amplitudo = 5 Frekuensi = 2 Hz Fase awal = 0 Derajat

Bagan Proses Analog to Digital

Analog to Digital Converter ADC (Analog To Digital Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC (Analog To Digital Convertion) dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC. ADC (Analog To Digital Converter) berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. - Converter Alat bantu digital yang paling penting untuk teknologi kontrol proses adalah yang menerjemahkan informasi digital ke bentuk analog dan juga sebaliknya. Sebagian besar pengukuran variabel dinamik dilakukan oleh piranti ini yang menerjemahkan informasi mengenai vaiabel ke bentuk sinyal listrik analog. Untuk menghubungkan sinyal ini dengan sebuah komputer atau rangkaian logika digital, sangat perlu untuk terlebih dahulu melakukan konversi analog ke digital (A/D). Hal-hal mengenai konversi ini harus diketahui sehingga ada keunikan, hubungan khusus antara sinyal analog dan digital. 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 sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).

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

Ilustrasi Kecepatan Sampling ADC

Resolusi ADC ● Merupakan perubahan tegangan analog terkecil yang menghasilkan perubahan 1 bit (=1 LSB) – Jarak antara 2 level kuantisasi yang berdekatan ●Resolusi ADC: r = Vmax / 2 N Sering dinyatakn langsung dalam bit 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 (2 n – 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 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 1001 (bentuk biner). signal=(sample/max_value)*reference_voltage =(153/255)*5 = 3 Volts

Proses Konversi Proses konversi – Pencuplikan (sampling) Mengubah sinyal waktu kontinyu menjadi sinyal waktu diskrit Parameter: frekuensi sampling – Kuantisasi Mengubah sinyal amplitudo kontinyu menjadi sinyal amplitudo diskrit Parameter: jumlah representasi bit – Pengkodean Mengkodekan sinyal diskrit dalam representasi binernya