1. 
   

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian simulasi

   c) Video Simulasi

   d) Example

   e) Problem

   f) Soal Pilihan Ganda

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Dalam sistem digital modern, sering kali diperlukan konversi dari sinyal digital ke sinyal analog agar data dapat diproses atau ditampilkan dalam bentuk yang dapat diterima oleh perangkat analog, seperti speaker, motor, atau tampilan analog lainnya. Salah satu metode konversi tersebut adalah melalui penggunaan Digital-to-Analog Converter (DAC). Salah satu jenis DAC yang paling umum digunakan karena kesederhanaannya dan efisiensi biaya adalah DAC jenis R/2R Ladder.

Rangkaian R/2R Ladder DAC bekerja berdasarkan prinsip pembagi tegangan resistif yang tersusun secara sistematik antara resistor dengan nilai R dan 2R. Dengan kombinasi logika digital (bit 0 dan 1) pada input, rangkaian ini menghasilkan tegangan analog yang proporsional dengan nilai biner dari sinyal input digital tersebut. Tegangan output ini kemudian diperkuat dan distabilisasi menggunakan op-amp sebagai buffer atau penguat tegangan.

Gambar rangkaian yang ditunjukkan merupakan implementasi dasar dari DAC R/2R Ladder 4-bit, di mana terdapat empat buah input digital (D0 hingga D3) yang dikendalikan oleh saklar (SW1–SW4) untuk memilih antara tegangan referensi (+12V) dan ground (0V). Resistor yang digunakan terdiri dari nilai 1kΩ dan 2kΩ untuk membentuk jaringan R/2R. Hasil konversi dari sinyal digital ini akan menghasilkan tegangan analog yang dapat dibaca pada output op-amp.

Dengan mempelajari dan memahami prinsip kerja DAC R/2R Ladder ini, kita dapat mengenal lebih jauh tentang bagaimana perangkat digital mampu berinteraksi dengan dunia analog secara efisien

 2. Tujuan[kembali]

1. Memahami prinsip kerja DAC R/2R ladder dalam mengubah sinyal digital menjadi analog.
2. Mengenal fungsi dan konfigurasi komponen pada rangkaian DAC.
3. Menganalisis pengaruh input digital terhadap output tegangan analog.
4. Melatih kemampuan merancang dan mensimulasikan rangkaian DAC.
5. Mengetahui aplikasi DAC dalam sistem elektronik.

 3. Alat dan Bahan[kembali]

1. IC 741

    IC 741 adalah jenis op-amp (operational amplifier) yang memiliki delapan pin dan digunakan secara luas dalam berbagai rangkaian elektronika analog. Fungsinya adalah untuk memperkuat sinyal tegangan, baik dalam konfigurasi penguat inverting maupun non-inverting. IC ini memiliki gain (penguatan) yang sangat tinggi, impedansi input yang tinggi, dan impedansi output yang rendah, sehingga cocok digunakan sebagai buffer (penyangga), penguat sinyal, pengurang noise, integrator, diferensiator, maupun komparator. Dalam rangkaian DAC R/2R Ladder, IC 741 digunakan sebagai buffer agar tegangan output analog yang dihasilkan dari pembagi tegangan resistor tidak terpengaruh oleh beban luar dan tetap stabil. Keunggulan IC 741 terletak pada kestabilannya, ketersediaannya yang luas, serta kemudahannya dalam penggunaan, sehingga sangat ideal untuk keperluan pendidikan, simulasi, maupun aplikasi praktis.

 

 

2. Signal Generator

    Signal generator adalah alat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik berbentuk gelombang dengan frekuensi, amplitudo, dan bentuk gelombang tertentu. Sinyal ini digunakan untuk keperluan pengujian, pengukuran, kalibrasi, serta sebagai sumber sinyal pada rangkaian elektronik.

    Signal generator sangat penting dalam dunia teknik elektro dan komunikasi, karena dapat digunakan untuk menguji respons rangkaian terhadap sinyal tertentu tanpa perlu sinyal asli dari lingkungan. 

 

 3. Resistor

 

Resistor adalah komponen pasif dalam rangkaian elektronik yang berfungsi untuk membatasi atau mengatur aliran arus listrik dengan memberikan hambatan tertentu. Dalam rangkaian DAC tipe R/2R Ladder, resistor memegang peranan penting dalam membentuk jaringan pembagi tegangan yang akurat. Dua nilai resistor yang umum digunakan dalam konfigurasi ini adalah R (misalnya 1 kΩ) dan 2R (misalnya 2 kΩ). Ketepatan nilai resistor sangat berpengaruh terhadap hasil konversi digital ke analog, karena kesalahan kecil dapat menyebabkan output tegangan yang tidak sesuai dengan nilai biner yang dimasukkan. Oleh karena itu, resistor yang digunakan biasanya memiliki toleransi rendah (misalnya ±1%) agar rangkaian dapat bekerja secara presisi. Dengan mengatur susunan R dan 2R secara sistematis, resistor dalam DAC ini mampu menghasilkan tegangan analog yang proporsional dengan nilai input digitalnya.

 4. Dasar Teori[kembali]

Digital-to-Analog Converter (DAC) merupakan suatu rangkaian yang digunakan untuk mengubah sinyal digital (biner) menjadi sinyal analog (tegangan kontinu). Salah satu jenis DAC yang banyak digunakan karena kesederhanaan desain dan efisiensi komponennya adalah DAC R/2R Ladder. Rangkaian ini tersusun dari jaringan resistor dengan dua nilai tetap, yaitu R dan 2R, yang membentuk struktur seperti tangga (ladder). Setiap bit dari input digital dihubungkan ke simpul dalam jaringan ini melalui saklar yang memilih antara tegangan referensi (biasanya +V) atau ground.

Prinsip kerja DAC R/2R ladder adalah membagi arus dan tegangan sesuai nilai logika biner dari input. Semakin besar nilai biner, semakin tinggi tegangan output analog yang dihasilkan. Untuk rangkaian ideal, tegangan output (V_out) dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

$$V_{\text{out}} = V_{\text{ref}} \times \left( \frac{D_n}{2^n} \right)$$

Rangkaian ini sering dilengkapi dengan op-amp, seperti IC 741, yang berfungsi sebagai buffer untuk menstabilkan dan memperkuat tegangan output agar tidak terpengaruh oleh beban luar. Dengan demikian, DAC R/2R Ladder menjadi pilihan ideal dalam banyak aplikasi digital-analog seperti audio, pengendalian motor, dan sistem instrumentasi.

 

 

 5. Percobaan[kembali]

    a) Prosedur[kembali]

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan  semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja.

    b) Rangkaian simulasi [kembali]

rangakian proteus figure 11.8

    Rangkaian DAC R/2R Ladder bekerja dengan mengubah sinyal input digital biner menjadi tegangan analog melalui jaringan resistor yang tersusun secara sistematis dengan nilai R dan 2R. Setiap bit dari input digital terhubung ke node tertentu dalam jaringan melalui saklar atau kontrol logika. Jika suatu bit bernilai logika '1', maka node tersebut dihubungkan ke tegangan referensi (misalnya +12V); jika bernilai logika '0', maka dihubungkan ke ground. Jaringan R/2R ini kemudian membagi arus sesuai posisi dan nilai bit input, di mana kontribusi bit paling signifikan (MSB) menghasilkan perubahan tegangan output yang lebih besar dibanding bit paling tidak signifikan (LSB). Kombinasi seluruh arus yang dibagi oleh resistor ini akan menciptakan tegangan output analog yang proporsional terhadap nilai biner input tersebut.

Tegangan output kemudian diumpankan ke op-amp (misalnya IC 741) yang berfungsi sebagai buffer. Op-amp ini menjaga agar tegangan output tetap stabil dan tidak berubah meskipun dibebani oleh rangkaian luar. Dengan demikian, perubahan pada logika digital input langsung menghasilkan perubahan tegangan output analog sesuai rumus:

$$V_{\text{out}} = V_{\text{ref}} \times \left( \frac{D_n}{2^n} \right)$$

Dengan sistem kerja ini, DAC R/2R Ladder menjadi metode efisien untuk konversi digital-ke-analog dengan jumlah komponen yang minim dan akurasi tinggi.

    c) Video Simulasi[kembali]

    

    d) Example[kembali]

1. Input Biner = 0001

• Nilai desimal  = 1

• Maka:

  $$V_{\text{out}} = 10 \times \left( \frac{1}{16} \right) = 0.625 \, \text{Volt}$$

 

---

2. Input Biner = 1111

• Nilai desimal  = 15

• Maka:

  $$V_{\text{out}} = 10 \times \left( \frac{8}{16} \right) = 5.0 \, \text{Volt}$$
  

 

    e) Problem[kembali]

Problem 1

Masalah:
Sebuah rangkaian DAC R/2R Ladder 4-bit menggunakan tegangan referensi sebesar 8V. Jika input digital yang diberikan adalah 0101, berapakah tegangan output (V_out) yang dihasilkan?

Analisis:

• Input biner 0101 = 5 (dalam desimal)

• Jumlah bit = 4 → pembagi = 2⁴ = 16

• Menggunakan rumus:

  $$V_{\text{out}} = V_{\text{ref}} \times \left( \frac{D_n}{2^n} \right) = 8 \times \left( \frac{5}{16} \right)$$ $$V_{\text{out}} = 8 \times 0.3125 = 2.5 \, \text{Volt}$$

Kesimpulan Jawaban:
Tegangan output yang dihasilkan dari input 0101 adalah 2,5 V.

---

Problem 2

Masalah:
Rangkaian DAC 4-bit R/2R digunakan dengan V_ref = 12V. Jika diinginkan output analog sebesar 9V, berapakah input biner yang harus diberikan?

Analisis:
Gunakan rumus:

$$V_{\text{out}} = V_{\text{ref}} \times \left( \frac{D_n}{2^n} \right) \Rightarrow 9 = 12 \times \left( \frac{D_n}{16} \right)$$ $$\frac{D_n}{16} = \frac{9}{12} = 0.75 \Rightarrow D_n = 0.75 \times 16 = 12$$

• 12 dalam biner = 1100

Kesimpulan Jawaban:
Agar menghasilkan tegangan 9V, input digital yang harus diberikan adalah 1100.

 

Soal 

1. Fungsi utama op-amp (misalnya IC 741) dalam rangkaian DAC R/2R adalah:

A. Mengubah sinyal analog menjadi digital

B. Menstabilkan tegangan output agar tidak terpengaruh beban
C. Mengalirkan arus dari input digital ke ground
D. Menyimpan nilai logika untuk waktu tertentu
Op-amp dalam DAC R/2R digunakan sebagai buffer untuk menjaga agar tegangan output analog tetap stabil meskipun beban berubah-ubah

Jawaban: B. Menstabilkan tegangan output agar tidak terpengaruh beban

2. Apa fungsi utama dari resistor dengan nilai R dan 2R dalam rangkaian DAC R/2R?

A. Menyimpan data digital sementara
B. Membentuk jaringan pembagi tegangan untuk menghasilkan sinyal analog
C. Meningkatkan arus keluaran DAC
D. Mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital

Jawaban: B. Membentuk jaringan pembagi tegangan untuk menghasilkan sinyal analog

 6. Download File[kembali]

• Rangkaian Proteus (download)
• Video Penjelasan (download)
• datasheet IC 74LS74 (download)