Digital to Analog Converter (DAC) Jenis Bobot Biner (Binary-Weighted)

Rangkaian Digital To Analog Converter dapat dibangun dengan menggunakan rangkaian op-amp dengan memberi masukan sinyal digital untuk dikonversi menjadi output sinyal analog (tegangan). Berdasarkan tipe atau metode konversinya, DAC dibagi menjadi dua jenis yaitu DAC R-2R tangga (ladder) dan DAC bobot biner. Pada pembahasan modul 2 ini akan membahas mengenai DAC jenis bobot biner (binary-weighted). Perhatikan contoh dari rangkaian DAC jenis bobot biner pada gambar 1.

Gambar 1. Rangkaian DAC Jenis Bobot Biner 4 Bit

Pada gambar 1. menunjukkan rangkaian DAC jenis bobot biner dengan pemasangan nilai resistor pada input D0, D1, D2, dan Dn. DAC bobot biner (binary-weighted) dapat disusun dari beberapa resistor yang diberi skala nilai sedemikian rupa sehingga memenuhi bobot biner arus yang kemudian dijumlahkan dengan resistor lainnya. Penetapan nilai setiap resistor pada input adalah nilai R pada D1 didapat dari setengah nilai R pada D0, nilai R pada D2 didapat dari setengah nilai R pada D1, dan seterusnya sampai jumlah input rangkaian. Input D0 dalam rangkaian ini disebut sebagai LSB ( least significant bit) karena mewakili nilai digit biner paling kecil, dan Dn disebut sebagai MSB ( most significant bit) yang mewakili nilai digit biner paling besar. Pada rangkaian DAC bobot biner ini susunan LSB ataupun MLB dapat dimulai dari input R paling kanan mendekati kaki IC ataupun dari input R pada ujung kiri yang mendekati ground dengan catatan susunan ketentuan nilai R pada bobot biner terpenuhi.

Operasi dari rangkaian DAC jenis bobot biner adalah memberi logika 1 atau 0 pada input DAC. Jika input diberi logika 1 maka dihubungkan dengan Vref dan jika input diberi logika 0 maka dihubungkan dengan ground. Kombinasi dari bilangan biner input akan menyebabkan perubahan nilai output. Hal ini dikarenakan tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam rangkaian DAC.
Nilai Rin yang dihasilkan dapat dicari dengan memparalel nilai-nilai resistor yang ada pada masing-masing input (D) bila input yang masuk lebih dari satu. Rin yang masuk akan di kuatkan dengan op-amp. Untuk mencari nilai Vout pada dapat menggunakan rumus :

Vref               = Tegangan input (Vin saklar)
Rf                  = Resistor umpan balik
R,2R....,8R    = Resistor bobot biner

Penjabaran rumus di atas dapat diketahui dari rumus awal penguat inverting yaitu (-Rf/Rin) . Karena terdapat 4 Rin dari masing-masing input (D) dengan susunan nilai R seperti yang sudah di jelaskan di paragraf sebelumnya, maka Vout dapat dicari dengan menghitung langsung nilai penguatan total kemudian dikalikan dengan Vref .
Perhitungan Vout DAC bobot biner juga dapat dicari dengan menghitung terlebih dahulu tegangan pada masing-masing inputannya, kemudian semua hasil yang diperoleh dapat dijumlahkan. Penjabaran diatas dapat dilihat pada tabel 1.