Nah diartikel kali ini mimin akan membahas mengenai pengertian DAC (Digital to Analog Converter), untuk itu simak pembahasannya disini.

Pengertian DAC (Digital to Analog Converter)

DAC (Digital to Analog Converter) adalah sebuah rangkaian atau perangkat yang digunakan untuk mengubah sinyal digital yang berbentuk biner (0 dan 1) menjadi sinyal analog yang kontinu (arus atau tegangan).

Sinyal digital yaitu sinyal biner yang berbentuk bit dan merupakan kombinasi dari 1 dan 0 (level tegangan tinggi dan tegangan rendah).

Maka dengan kata lain, konverter digital ke analog atau DAC ini mengubah bit menjadi sinyal analog dalam bentuk tegangan ataupun arus listrik. Konverter ke analog ini juga seringkali disingkat menjadi DAC, D/2 atau D2A.

Sinyal yang diubah menjadi bentuk analog biasanya digunakan untuk menggerak motor, diafragma speaker, pengendali suhu dan lain sebagainya pada suatu rangkaian atau perangkat elektronika.

Misalnya pada sebuah komputer yang menyimpan file audio dalam bentuk nilai biner dari gelombang suara.

Untuk bisa memainkannya kembali serta bisa didengar oleh telingan manusia dalam bentuk suara pada loudspeaker, kita hanya membutuhkan sinyal analog.

Hal ini dikarenakan speaker akan bergetar berdasarkan intensitas sinyal analog yang diterimanya untuk menghasilkan suara atau musik.

Maka dari itu, dibutuhkan sebuah rangkaian perantara yang fungsinya untuk mengubah sinyal dari komputer yang berbentuk digital menjadi sinyal analog untuk menghasilkan suara di speaker.

Jenis-Jenis DAC (Digital to Analog Converter)

Berikut ini merupakan jenis-jenis DAC yang terdiri dari 4 jenis, diantaranya:

• Segmented DAC
• Delta-Sigma DAC
• Binary Weighted Resistor D/A Converter Circuit
• Binary ladder or R-2R ladder D/A Converter Circuit

Cara Kerja DAC (Digital to Analog Converter)

Data Biner Digital merupakan dalam bentuk bit. Setiap bit yaitu 1 atau 0 yang masing-masing mewakili bobotnya sesuai dengan posisinya. Bobotnya yaitu 2ⁿ dimana n merupakan posisi bit dari sisi kanan yang dimulai dari 0.

Bobot Bit = 2ⁿ
Bobot Bit ke-4 dari kiri = 2ⁿ = 2³ = 8
Bobot Bit dikalikan dengan nilai Bit. Karena Bit bisa berupa 0 atau 1, dengan demikian:
Nilai Bit 1 x Bobot Bit = 1 x 2ⁿ = 2ⁿ
Nilai Bit 0 x Bobot Bit = 0 x 2^(n-1) = 0

Kemudian sekarang tambahkan bobot semua bit dengan nilainya 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 diatas merupakan cara kerja DAC dengan menambahkan bobot dari semua bit yang sesuai dengan nilainya untuk menghasilkan nilai analog pada keluarannya.

Untuk menjelaskan tentang cara kerjanya ini, mimin akan membahasnya secara sederhana bagaimana sinyal suara yang disimpan dalam bentuk digital, lalu dikonversikan menjadi sinyal analog yang bisa didengar oleh telinga kita:

Suara yang adapat dihasilkan dari peralatan audio adalah bentuk analog dari data input digital.

Konverter DAC ini memungkinkan audio diubah dari format digital atau jenis file audio yang digunakan pada komputer dan elektronik lainnya ke format yang berbentuk analog yang berupa tegangan/arus yang menggerak perangkat audio (Speaker).

DAC mengambil bilangan biner dari bentuk digital audio kemudian mengubahnya menjadi tegangan atau arus analog yang jika dilakukan untuk seluruhnya pada sebuah lagu.

Dapat membuat gelombang audio yang mewakili sinyal digital, ini membuat versi analog dari audio digital dalam “langkah-langkah” dari setiap pembacaan digital.

Sebelum membuat audio, DAC (Digital to Analog Converter) terlebih dahulu membuat anak tangga.

Ini merupakan gelombang yang dimana ada “lompatan” kecil diantara setiap pembacaan digital.

Untuk mengubah lompatan ini menjadi pembacaan analog yang mulus dan terus menerus, DAC menggunakan interpolasi. Interpolasi adalah metode untuk melihat dua titik bersebelahan pada gelombang anak tangga dan menentukan nilai diantaranya.

Dengan begitu, suara yang dihasilkannya ini akan lebih halus dan tidak terlalu terdistorsi. DAC mengeluarkan tegangan ini yang sudah dihaluskan menjadi bentuk gelombang kontinu.

Rangkaian DAC (Digital to Analog Converter)

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 rangkaian Binary-Weighted DAC dapat disusun dari beberapa Resistor dan Operational Amplifier yang diset sebagai penguat.

Secara prinsip rangkaian DAC diatas dapat dijelaskan sebagai berikut:

Resistor 20 kΩ menjumlahkan arus yang dihasilkan oleh penutupan switch-switch D₀ sampai D₃.

Kemudian resistor-resistor ini akan diberi skala nilai sedemikian rupa sehingga mencukupi bobot biner (Binary Weighted). Lalu arus yang akan dijumlahkan oleh resistor 20 kΩ.

Dengan menutup switch D₀ mengakibatkan arus 50 µA mengalir melalui resistor 20 kΩ, menghasilkan tegangan -1 V pada V_out.

Penutupan masing-masing switch mengakibatkan perangkapan nilai arus yang dihasilkan dari switch sebelumnya.

Nilai konversi pada kombinasi penutupan switch akan ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

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

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)

Biasanya DAC sering digunakan pada perangkat digital pada bagian output untuk membuat sinyal analog setelah sebelumnya sinyal diproses dalam bentuk digital.

Cara kerja DAC sesuai dengan namanya Digital to Analog Convertion, maka fungsi utamanya yaitu untuk merubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Rangkaian DAC lebih simpel daripada rangkaian ADC.