12.22

[menuju akhir]

 1. Pendahuluan [kembali]

Dalam sistem audio modern, pengaturan volume menjadi salah satu aspek penting yang memengaruhi kualitas dan kenyamanan dalam mendengarkan suara. Secara tradisional, pengaturan volume dilakukan menggunakan potensiometer analog yang diputar secara manual. Namun, kelemahan dari sistem ini adalah tingkat keausan mekanis dan keterbatasan dalam integrasi dengan sistem digital. Untuk menjawab tantangan tersebut, dibutuhkan suatu rangkaian digitally controlled attenuator, yaitu sistem peredam sinyal audio yang dikendalikan secara digital.

Digitally Controlled Audio Signal Attenuator merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi untuk mengatur besar kecilnya sinyal audio secara presisi dan fleksibel menggunakan logika digital, seperti mikrokontroler atau IC logika. Sistem ini memungkinkan pengaturan volume tanpa komponen mekanik, sehingga lebih tahan lama dan mudah dikendalikan melalui antarmuka digital, seperti remote control atau tombol elektronik. Attenuator jenis ini sering digunakan dalam perangkat audio modern, seperti amplifier digital, sistem home theater, dan peralatan audio profesional.

Dengan memanfaatkan prinsip resistansi variabel digital, pengaturan tingkat peredaman dapat dilakukan secara bertahap berdasarkan input digital. Selain meningkatkan presisi dan keandalan, pendekatan ini juga memungkinkan implementasi otomatisasi dan kontrol jarak jauh. Oleh karena itu, perancangan dan implementasi digitally controlled attenuator menjadi penting untuk pengembangan sistem audio berbasis teknologi digital masa kini.

2. Tujuan [kembali]

•  Mengetahui dan memahami materi tentang digitally controlled audio signal attenuator
• Menyelesaikan tugas mata kuliah sistem digital 

3. Alat dan Bahan [kembali]

1. Logic State
Logic state adalah kondisi atau level sinyal dalam rangkaian digital yang menunjukkan nilai logika tertentu, biasanya berupa logika tinggi (1) atau logika rendah (0). Logic state ini merepresentasikan informasi digital yang diproses oleh perangkat elektronik, seperti komputer atau mikrokontroler. Selain dua kondisi dasar tersebut, dalam beberapa sistem juga bisa terdapat kondisi tidak pasti seperti high impedance (Z) atau undefined, yang menunjukkan bahwa sinyal tidak aktif atau sedang mengambang. Pemahaman tentang logic state penting untuk desain, analisis, dan troubleshooting rangkaian digital.


2. Logic Probe
Logic probe adalah alat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi dan menampilkan status logika (HIGH atau LOW) dari sinyal digital pada suatu rangkaian. Alat ini sangat berguna dalam perbaikan, pengujian, dan analisis rangkaian digital, karena memberikan informasi instan mengenai keadaan logika dari sebuah titik pengujian.

3. D/A Converter
D/A Converter (Digital-to-Analog Converter) adalah rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mengubah sinyal digital berupa bilangan biner menjadi sinyal analog dalam bentuk tegangan atau arus. Proses ini penting karena banyak perangkat elektronik, seperti speaker, amplifier, atau motor analog, hanya dapat bekerja dengan sinyal analog. Dalam aplikasinya, D/A converter menerima data digital dari sistem digital seperti mikrokontroler atau komputer, lalu menghasilkan sinyal analog yang proporsional dengan nilai biner tersebut. Semakin tinggi resolusi D/A converter (jumlah bit), semakin halus dan akurat sinyal analog yang dihasilkan.


4. Resistor
Resistor adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika.
Cara membaca kode warna pada resistor :
 
 
Tabel kode warna :

5. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik dalam jangka waktu tertentu.

5. Ground
Ground adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.
 
 

4. Dasar Teori [kembali]

1. Sinyal Audio Analog

Sinyal audio analog adalah gelombang listrik kontinu yang merepresentasikan suara. Sinyal ini memiliki amplitudo dan frekuensi yang berubah-ubah secara konstan sesuai karakteristik suara asli. Dalam sistem audio, sinyal ini perlu dikendalikan tingkat kekuatannya (volume) agar sesuai dengan kebutuhan pengguna dan karakteristik sistem output seperti amplifier atau speaker. Oleh karena itu, pengaturan amplitudo sinyal audio merupakan hal penting untuk menghasilkan suara yang jernih dan nyaman didengar.

2. Attenuator (Peredam Sinyal)

Attenuator adalah rangkaian yang digunakan untuk mengurangi amplitudo sinyal tanpa mengubah bentuk gelombangnya secara signifikan. Dalam konteks audio, attenuator digunakan untuk menurunkan level sinyal sebelum sinyal tersebut diteruskan ke tahap penguatan atau output. Attenuator dapat berbentuk pasif (menggunakan resistor) atau aktif (menggunakan komponen aktif seperti transistor atau IC). Dalam sistem modern, attenuator dikendalikan secara digital untuk memastikan pengaturan volume yang lebih presisi dan stabil.

3. Konsep Pengendalian Digital

Pengendalian digital berarti menggunakan sinyal digital (bit 0 dan 1) untuk mengatur fungsi tertentu dalam rangkaian. Dalam attenuator audio digital, nilai-nilai biner digunakan untuk mengatur tingkat redaman sinyal secara bertahap. Biasanya, pengendalian dilakukan melalui mikrokontroler, tombol digital, atau antarmuka lainnya. Pendekatan ini menggantikan potensiometer manual dan memungkinkan integrasi yang lebih baik dengan sistem digital lain, serta mendukung fitur seperti kontrol jarak jauh atau otomatisasi.

4. Rangkaian D/A Converter (DAC)

DAC (Digital-to-Analog Converter) adalah komponen penting dalam digitally controlled attenuator. DAC digunakan untuk mengubah nilai digital yang mewakili level attenuasi menjadi sinyal analog (biasanya tegangan) yang kemudian digunakan untuk mengendalikan elemen pengatur gain (seperti op-amp atau transistor). Dengan DAC, nilai redaman dapat diatur dengan tingkat resolusi tertentu, tergantung pada jumlah bit yang digunakan (misalnya 8-bit menghasilkan 256 level redaman).

5. Aplikasi dan Keunggulan

Digitally controlled audio attenuator banyak digunakan dalam perangkat audio modern seperti amplifier digital, mixer, sound processor, dan sistem audio otomatis. Keunggulannya antara lain adalah presisi tinggi dalam pengaturan volume, keandalan lebih baik karena tidak menggunakan komponen mekanik, serta kemudahan dalam integrasi dengan sistem digital lainnya. Selain itu, pengaturan volume dapat disesuaikan secara dinamis sesuai kondisi lingkungan atau preferensi pengguna melalui sistem kontrol berbasis mikrokontroler.

Contoh soal (Example, Problem, dan Pilihan Ganda)
a. Example
1. Sebuah digitally controlled attenuator menggunakan DAC 8-bit untuk mengatur tingkat volume audio. Jika input digital adalah 10000000, berapa persen kira-kira sinyal audio yang masih diteruskan (diasumsikan redaman linier dari 0 hingga 100%)?
Jawaban:
10000000 = 128 (dalam desimal)
Jumlah level = 256
Tingkat redaman = (128 / 256) × 100% = 50%
Artinya, sinyal audio dikurangi 50% dari level maksimum.

2. Dalam sebuah sistem audio, tombol volume naik (+) dikendalikan oleh mikrokontroler yang mengirimkan sinyal digital ke DAC. Jika nilai DAC dinaikkan dari 01100100 ke 01101000, berapa kenaikan level volume secara desimal?
Jawaban:
01101000 = 104
01100100 = 100
Kenaikan volume = 104 - 100 = 4 level

b. Problem
1. Jelaskan bagaimana mikrokontroler, DAC, dan attenuator bekerja bersama dalam sebuah sistem digitally controlled audio signal attenuator.
Jawaban:
Mikrokontroler membaca input dari pengguna (misalnya tombol volume) dan mengirimkan nilai digital ke DAC. DAC mengubah nilai tersebut menjadi sinyal tegangan analog. Tegangan ini kemudian digunakan untuk mengontrol tingkat peredaman sinyal audio, biasanya melalui rangkaian aktif seperti op-amp atau transistor. Dengan demikian, volume audio dapat diatur secara digital dan presisi.

2. Sebuah sistem attenuator digital menghasilkan keluaran audio dengan amplitudo hanya 0.25 kali dari sinyal aslinya. Jika sistem menggunakan DAC 8-bit, kira-kira nilai digital berapa yang diberikan ke DAC?
Jawaban:
0.25 × 255 ≈ 64 (karena 8-bit DAC memiliki rentang 0–255)
Jadi, nilai digital yang dikirim ke DAC adalah sekitar 64 (biner: 01000000)

c. Soal Pilihan Ganda
1. Apa keuntungan utama menggunakan digitally controlled attenuator dibandingkan potensiometer manual?
A. Lebih mahal
B. Menggunakan lebih banyak daya
C. Dapat dikendalikan secara otomatis dan presisi
D. Tidak bisa digunakan dalam sistem digital

2. Komponen apa yang digunakan untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal tegangan analog dalam attenuator digital?
A. ADC
B. Potensiometer
C. DAC
D. Flip-flop

5. Pecobaan [kembali]


  A. Langkah-langkah Percobaan
• 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. Prinsip Kerja
Rangkaian yang ditampilkan merupakan konfigurasi Digital-to-Analog Converter (DAC) yang digunakan sebagai divider atau elemen pembagi sinyal dengan penguatan yang dapat diprogram. Dalam rangkaian ini, DAC digunakan sebagai elemen umpan balik pada rangkaian penguat operasional (op-amp). Tegangan input  diberikan ke terminal masukan DAC, dan DAC akan menghasilkan sinyal analog berdasarkan nilai digital yang diberikan pada input digitalnya. Resistor umpan balik  terhubung dari keluaran DAC ke masukan pembalik op-amp. Karena DAC terhubung sebagai bagian dari jalur umpan balik, perubahan nilai digital pada input akan mengatur nilai fraksi tegangan output, sehingga menghasilkan penguatan yang bervariasi tergantung pada nilai digital tersebut. Tegangan output  dari op-amp merupakan hasil penguatan dari , dengan nilai penguatan yang diprogram oleh sinyal digital yang masuk ke DAC. Rangkaian ini memungkinkan pengendalian penguatan secara digital dan sangat berguna dalam sistem kontrol otomatis atau instrumentasi yang memerlukan penyesuaian sinyal secara presisi.

C. Video simulasi



  
6. Download File [kembali]

 






Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

ELEKTRONIKA

Gambar
  BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023 OLEH: Nama : Salwa Salsabilla Nim : 2310952030 Dosen Pengampu: Darwison, M.T Referensi:  1. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978- 602-9081-10-7, CFerila, Padang  2. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-   602-9081-10-7, CV Ferila, Padang 3 . Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  4 . Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  5 . Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005  6 . Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.  7. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2015.  
Baca selengkapnya

SISTEM DIGITAL

Gambar
1   BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH SISTEM DIGITAL 2025 OLEH: Nama : Salwa Salsabilla Nim : 2310952030 Dosen Pengampu: Darwison, M.T Referensi:  a. Anil K. Maini, 2007, ”Digital Electronics: Principles, Devices and Applications ”, John Wiley & Sons, Ltd b. Wijaya W. N., 2006, ”Teknik Digital”, Erlangga, Jakarta c. Roger, L. T., 2005, “Elektronika Digital”, Erlangga, Jakarta d. Darwison, 2020, Teori, rancangan dan aplikasi sistem digital disertai simulasi dengan Proteus, Andalas university Press.  
Baca selengkapnya