Sinyal Analog dan Sinyal Digital

Secara umum, sinyal didefinisikan sebagai suatu besaran fisis yang merupakan fungsi waktu, ruangan atau beberapa variabel. Menurut Stoneytiti, sinyal adalah kuantitas terukur yang rentang waktuny atau spasial yang bervariasi. Sebuah sinyal dapat dinyatakan sebagai fungsi dari waktu dan frekuensi. Sinyal analog bekerja dengan mentransmisikan suara dan gambar dalam bentuk gelombang kontinu (continous varying). Dua parameter/karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplitudo dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan gelombang sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal analog, maka jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise. Gelombang pada sinyal analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variabel dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan phasa.

• Amplitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog.
• Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
• Phasa adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu.

Salah satu contoh sinyal analog yang paling mudah adalah suara.

Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah signal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan biner), sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, proses informasinya pun mudah, cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (2 1 ). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (2 2 ), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2 n buah. Sistem digital merupakan bentuk sampling dari sitem analog. digital pada dasarnya di kodekan dalam bentuk biner atau Hexa. besarnya nilai suatu sistem digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi sistem digital. Sinyal digital ini memiliki berbagai keistimewaan yang unik yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog yaitu :

• Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat membuat informasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.
• Penggunaan yang berulang – ulang terhadap informasi tidak mempengaruhi kualitas dan kuantitas informsi itu sendiri.
• Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.
• Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimnya secara interaktif.

Pengolahan sinyal digital memerlukan komponen-komponen digital, register, counter, decoder, mikroprosessor, mikrokontroler dan sebagainya. Saat ini pengolahan sinyal banyak dilakukan secara digital, karena kelebihannya antara lain :

1. Untuk menyimpan hasil pengolahan, sinyal digital lebih mudah dibandingkan sinyal analog. Untuk menyimpan sinyal digital dapat menggunakan media digital seperti CD, DVD, Flash Disk, Hardisk. Sedangkan media penyimpanan sinyal analog adalah pita tape magnetik.
2. Lebih kebal terhadap noise karena bekerja pada level ’0′ dan ’1′.
3. Lebih kebal terhadap perubahan temperatur.
4. Lebih mudah pemrosesannya.

Gambar 1. Bentuk Sinyal Analog dan Sinyal Digital

Mengacu pada pendapat Stephen Cook(Cornelius Arianto, 2010), ada dua faktor penting selama proses sinyal analog diubah menjadi sinyal digital. Pertama adalah “sample rate”, atau seberapa sering untuk merekam nilai-nilai tegangan. Kedua, adalah “bit per sampel”, atau seberapa akurat nilai dicatat. Item ketiga adalah jumlah saluran (mono atau stereo), tetapi untuk aplikasi yang paling ASR (Automatic Speech Recognition) mono sudah cukup. Pengembang harus bereksperimen dengan nilai yang berbeda untuk menentukan apa yang terbaik dengan algoritma mereka

Konsep Analog to Digital Converter

Sebuah ADC (Analog to Digital Converter) berfungsi untuk mengkodekan tegangan sinyal analog waktu kontinu ke bentuk sederetan bit digital waktu diskrit sehingga sinyal tersebut dapat diolah oleh komputer. Proses konversi tersebut dapat digambarkan sebagai proses 3 langkah.

Gambar 2. Proses konversi Sinyal Analog ke Sinyal Digital

1. Sampling (pencuplikan)

Merupakan konversi suatu sinyal analog waktu-kontinu, xa(t), menjadi sinyal waktu-diskrit bernilai kontinu, x(n), yang diperoleh dengan mengambil “cuplikan” sinyal waktu kontinu pada saat waktu diskrit. Secara matematis dapat ditulis :
x(n) = xa(nT)
Dimana :
T = interval pencuplikan (detik)
n = bilangan bulat, -∞ < n < ∞

2. Quantizing (kuantisasi)

Merupakan konversi sinyal waktu-diskrit bernilai-kontinu, x(n), menjadi sinyal waktu-diskrit bernilai-diskrit, x q (n). Nilai setiap waktu kontinu dikuantisasi atau dinilai dengan tegangan pembanding yang terdekat. Selisih antara cuplikan x(n) dan sinyal terkuantisasi xq(n) dinamakan error kuantisasi. Tegangan sinyal input pada skala penuh
dibagi menjadi 2 N tingkatan. Dimana N merupakan resolusi bit ADC (jumlah kedudukan tegangan pembanding yang ada). Untuk N = 3 bit, maka daerah tegangan input pada skala penuh akan dibagi menjadi : 2 N = 2 3 = 8 tingkatan (level tegangan pembanding) .

3. Coding (pengkodean)

Setiap level tegangan pembanding diko an dekan ke dalam barisan bit biner. Untuk N = 3 bit, maka level tegangan pembanding = 8 tingkatan. Kedelapan tingkatan tersebut dikodekan sebagai bit-bit 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, dan 111.

Seluruh konten diatas bersumber dari http://library.binus.ac.id/eColls/eThesisdoc/Bab2/2012-1-00552-mtif%202.pdf