BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem Telekomunikasi telah menempati suatu kedudukan yang penting dan strategis dalam kehidupan masyarakat Indonesia, karena dengan sistem telekomunikasi suatu yang berupa informasi atau hiburan dan yang lainnya dapat dengan cepat, akurat dan mudah didapat.
Teknologi komunikasi telah memungkinkan manusia untuk menembus batasan jarak dan ruang, bahkan waktu, artinya bahwa manusia untuk berhubungan tanpa memandang tempat mereka berada karena itu tidak ada sejengkalpun tempat di dunia ini yang tidak dapat dijangkau. Perkembangan teknologi yang demikian pesat di berbagai bidang salah satunya terbukti dengan adanya sentral–sentral telepon sebagai alat komunikasi untuk berhubungan melalui pertukaran informasi dari pembicaraan manusia.
Teknologi telekomunikasi berperan sebagai media perantara untuk dapat menyampaikan informasi dan di terima dengan baik oleh penerima informasi, sehingga modem (modulator-demodulator) dirancang sebagai perangkat pendukung pada sentral-sentral telekomunikasi. Media transmisi saat ini banyak jenisnya baik media transmisi kabel, fiber optik dan media udara, dalam penelitian ini media kabel yang dipilih sebab dikarenakan harganya murah.
kemudian pulsa akan kembali ke bentuk sinyal semula sehingga dalam Tugas akhir ini akan dibuat suatu Perancangan dan Pembuatan Modulator-Demodulator 4-PAM (4-Pulse Amplitude Modulation).
1.2 Tujuan
a. Untuk merealisasikan Perancangan dan Pembuatan Modulator-Demodulator 4-PAM
b. Melakukan analisa rangkaian dan mampu memahami teknik modulasi 4-PAM.
c. Mempelajari pengaruh lebar pulsa (duty cycle) dan frekuensi sampling terhadap sinyal natural sampling .
1.3 Rumusan Masalah
Pada Tugas Akhir ini untuk mencapai sasaran seperti tujuan, dirumuskan pelaksanaan Tugas Akhir ini sebagai berikut :
3
b. Pengukuran karakteristik-karakteristik “Modulator–Demodulator 4-PAM” dari hasil pengamatan ossilloskop di laboratorium, baik analog maupun bentuk pulsa.
1.4 Batasan Masalah
Dalam Tugas Akhir ini penulis hanya membatasi tentang perancangan, realisasi, pengukuran serta pengamatan dari alat “Perancangan dan pembuatan Modulato-Demodulator 4-PAM”,
a. Format data masukan berbentuk sinyal Sinusoidal dengan tiap saluran dibatasi hingga 50 KHz dengan 4 Vp-p, Media transmisi kabel.
b. Generator bersifat variabel disertai dengan pengaturan lebar pulsa (duty cycle) antara 0-50%.
c. Media transmisi kabel.
1.5 Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
a. Studi Literatur Pustaka.
d. Perhitungan untuk alat yang di rancang.
e. Pembuatan Modulator-Demodulator 4-PAM.
f. Pengukuran dan Analisa
1.6 Sistematika Pembahasan
Untuk memudahkan perancangan dan realisasi dalam pembahasan tugas akhir ini, maka penyusun membuat sistematika penulisan meliputi lima bab yang susunannya adalah sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Menguraikan tentang latar belakang, tujuan perancangan, batasan masalah, metode pengambilan data serta sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI
5
BAB III.PERANCANGAN ALAT
Pada Bab ini dibahas mengenai perancangan modulator dan demodulator 4-PAM.
BAB IV.PENGUKURAN DAN ANALISA
Berisi tentang hasil pengujian dan analisa dari sistem yang sudah dibuat.
BAB V.PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dari analisa sistem, sesuai dengan data yang dihasilkan melalui pengujian dan saran-saran untuk penyempurnaan perancangan dan pembuatan modulator-demodulator 4-PAM.
DAFTAR PUSTAKA
Pada daftar pustaka ini berisi referensi yang digunakan dalam proses pembuatan akhir ini.
LAMPIRAN
merepresentasikan pesan yang akan dikirim, dan carrier (gelombang pembawa) yang sesuai dengan aplikasi yang diterapkan. Modulasi adalah variasi secara sistematis dari parameter gelombang carrier secara proporsional terhadap sinyal pemodulasi (sinyal informasi). Jika amplitudo sinyal informasi memvariasi amplitudo suatu gelombang carrier, maka akan terbentuk sinyal termodulasi amplitudo (AM-Amplitude Modulation). Variasi juga dapat diberikan pada frekuensi atau sinyal phasa, yang menghasilkan sinyal termodulasi frekuensi (FM) atau termodulasi phasa (PM). Semua metode untuk modulasi carrier sinusoidal dikelompokkan sebagai modulasi gelombang kontinyu (Continuous Wave Modulation).
2.2 Demodulasi
Proses mengkodekan kembali sinyal digital menjadi sinyal analog kembali yang sama dari sumber. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem.
7 yang akan dikirimkan. Modulasi ini disebut juga linear modulation, artinya bahwa pergeseran frekwensinya bersifat linier mengikuti signal informasi yang akan ditransmisikan.
2.3.2 Modulasi Frekuensi (FM)
Frekwensi dari gelombang pembawa (carrier wave) diubah-ubah menurut besarnya amplitudo dari sinyal informasi. Karena noise pada umumnya terjadi dalam bentuk perubahan amplitudo, FM lebih tahan terhadap noise dibandingkan dengan AM.
2.3.3 Modulasi Phasa (PM)
Gambar 2. 2 Sinyal Modulasi Analog
2.4 Modulasi Digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah terbatas simbol alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah :
a. Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan fase.
b. Freqeuncy Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan frekuensi.
c. Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas amplitudo.
9
Gambar 2. 3 Sinyal Modulasi Digital
2.5 PAM (Pulse Amplitude Modulation)
Pada PAM, amplitudo pulsa-pulsa pembawa dimodulasi oleh sinyal pemodulasi. Amplitudo pulsa-pulsa pembawa menjadi sebanding dengan amplitudo sinyal pemodulasi. Semakin besar amplitudo sinyal pemodulasi maka semakin besar pula amplitudo pulsa pembawa.
Pembentukan sinyal termodulasi PAM dapat dilakukan dengan melakukan pencuplikan (sampling), yaitu mengalikan sinyal pencuplik dengan sinyal informasi. Proses ini akan menghasilkan pulsa pada saat pencuplikan yang besarnya sesuai dengan sinyal informasi (pemodulasi). Pada proses pemodulasian ini perlu diperhatikan bahwa kandungan informasi pada sinyal pemodulasi tidak boleh berkurang. Hal ini dapat dilakukan dengan persyaratan bahwa pencuplikan harus dilakukan dengan frekuensi minimal dua kali frekuensi maksimum sinyal pemodulasi (2.fm), atau sering disebut dengan syarat Nyquist. Jika frekuensi sinyal pencuplik dinotasikan dengan fs dan frekuensi maksimum sinyal pemodulasi dinotasikan dengan fm, maka syarat Nyquist dapat ditulis sebagai:
Teorema Nyquist : fs
Dimana : fs = frekuensi sampling ( pencuplikan )
= frekuensi maksimum sinyal analog
Jika frekuensi sampling lebih rendah dari dua kali frekuensi maksimum sinyal input analog maka terjadi overlap (tumpang tindih).
Gambar 2. 4 Spektrum Frekuensi Proses Sampling
2.5.1 Sampling PAM Alami
11
Gambar 2. 5 Bentuk Gelombang Sampling PAM
2.5.2 Sampling PAM dengan Puncak – Rata
Sampling PAM dengan Puncak–Rata (flat topped sampling) adalah proses dimana pulsa–pulsa dengan lebar terbatas dimodulasi kemudian dihasilkan puncak-puncak yang rata. Maka lebar pulsa harus dibentuk jauh lebih kecil daripada perioda sampling Ts, sehingga bentuk gelombang yang disampel berpuncak rata dilewatkan pada sebuah filter low pass akan diperoleh kembali gelombang modulasi tanpa cacat (distorsi).
analog, karena beberapa keuntungan antara lain:
a. Kebal terhadap derau.
b. Sirkuit digital cenderung lebih murah.
c. Jarak transmisi yang dapat ditempuh lebih jauh (dengan penggunaan pengulang regeneratif).
d. Rentetan pulsa digital dapat disimpan.
13
Gambar 2. 7 Bentuk Konstelasi 4-PAM
Jika pulsa-pulsa dikirim dengan pesat fs bit per detik maka pulsa-pulsa tsb akan mencapai amplitude penuhnya jika dilewatkan LPF dengan lebar bidang fs/2 Hz. Maka dimungkinkan untuk mengirim 2 simbol per detik per hz tanpa terjadi interferensi antar simbol pada PAM 4 level berarti 1 simbol terdiri atas 2 bit maka secara teoritis 4-PAM dapat mentransmisikan 4 b/s/hz (yaitu 2 x 2 = 4)
Gambar 2. 8 Sinyal NRZ 2 level dan konversinya ke PAM 4 level
2.7 Op-Amp (Operational Amplifier)
Gambar 2. 9 Op-Amp
Karakteristik Op-Amp adalah :
1. impedansi masukan sangat tinggi sehingga arus masukan praktis dapat diabaikan.
2. penguatan loop terbuka amat tinggi
3. impedansi keluaran amat rndah, sehigga keluaran penguat tidak terpengaruh oleh beban.
15
Gambar 2. 11 Inverting
2.8 Low Pass Filter
b
Gambar 2. 12 (a) Kurva T anggapan frekuensi Low Pass Filter (b) Rangkaian Dasar Low Pass Filter
17
2.9 Pembanding ( comparator )
Sebuah rangkaian Comparator berfungsi membandingkan dua buah bilangan input. Jika digunakan untuk membandingkan dua input dan kemudian menyatakan apakah kedua input tersebut sama, lebih besar atau lebih kecil, maka rangkaian tersebut dinamakan Magnitude Comparator.
Komparator dapat membandingkan gelombang sinus atau gigi gergaji yang dapat diubah ke bentuk gelombang persegi (pulsa) dengan siklus (duty cycle) dapat dikendalikan. Siklus tugas D (duty cycle) dari gelombang persegi berulang didefinisikan sebagai perbandingan waktu tinggi (Th) terhadap perioda T dari gelombang tersbut.
Gambar 2. 13 Rangkaian Dasar Komparator
D =
Dimana :
D = Siklus Tugas
harga puncak dari Ei, Eip dan dari
D = ………(2-1)
Dengan :
Eip = tegangan maksimum (Volt)
BAB III
PERANCANGAN ALAT
Dalam tugas akhir ini dirancang sebuah modulator-demodulator 4-PAM Secara garis besar sistem PAM yang dirancang dan dibuat dari 2 bagian, yaitu bagian modulator dan bagian demodulator yang masing-masing bagian terdiri dari beberapa blok rangkaian sebagai berikut :
Gambar 3.1 Blok Rangkaian Sistem 4-PAM
Perancangan rangkaian dilakukan pada beberapa blok rangkain modulator dan demodulator dengan mengacu pada teori-teori dasar rangkaian. Implementasi
mengirimkan sinyal informasi berfrekuensi 0-3500Hz. Perancangan dan implementasi Modulator PAM ini terdiri dari beberapa blok rangkaian
3.2 Perancangan LPF Aktif 3.5 kHz
Low-Pass Filter dirancang dengan menggunakan IC Op-Amp TL 072 dengan karateristik yang diinginkan sebagai berikut :
Gambar 3.2 Kurva Tanggapan Frekuensi LPF
Kurva tanggapan frekuensi LPF di atas memunjukkan bahwa :
Penguatan saat frekuensi diloloskan Ap = 3dB Pass band fp = 3,5 kHz
Penguatan saat frekuensi disumbat As = 20 dB Stop band fs = 6,2 kHz 3,5 KHz
0 dB -3 dB
21
LPF ini menggunakan orde 4 berdasarkan perhitungan sebagai berikut :
= = = 0,4
= = = 10
Ambil data berdasarkan tabel Butterworth low pass filter aktif untuk orde 4
Tabel 3. 1 Butterworth Active Low-Pass Filter
Orde n C1 C2 C3
Faktor Skala Frekuensi (FSF) =
Maka C1, C2, C1’ dan C2’ dapat dihitung dengan menggunakan table Butterworth untuk low-pass filter aktif untuk orde 4 sebagai berikut :
C1 = 1,082 x FSF = 1,082 x 4,55x = 49x
C2 = 0,9241 x FSF = 0,9241 x 4,5x = 42x
komponen C2’ sama seperti C1 dan C2 dari 17x menjadi 22 nF.
Maka rangkaian untuk LPF 3,5 kHz sebagai berikut :
Gambar 3.3 Rangkaian LPF 3,5 kHz
23
3.3 Generator Pulsa
Generator Pulsa berfungsi sebagai pembangkit Pulsa sehingga besar frekuensi sampling dan duty cycle dapat diatur disini. Pengaturan frekuensi dari 0-50 kHz dihasilkan oleh Ra dan Rb bersifat variable dalam pengaturan pengisian C1 pada rangkaian IC 555. Sedangkan untuk pengendali siklus kerja, keluaran gelombang persegi pin 3 tidak digunakan keluaran dari pin 2 yang berbentuk gelombang gigi gergaji. Kemudian gelombang gigi gergaji akan diubah menjadi gelombang persegi (Pulsa) oleh suatu rangkaian pembanding dari sebuah IC 311 sebagai komparator dengan pengaturan lebar perioda digunakan resistor variable yang dirancang untuk menghasilkan duty cycle 0-50%.
Gambar 3. 4 Rangkaian Pulse Generator
3.4 Sampler (pencuplik)
Proses sampler yang dilakukan bertujuan untuk menghasilkan bentuk gelombang PAM yaitu sampling alami (natural sampling). Sampler atau pencuplikan direlisasikan dengan menggunakan 2 buah IC yaitu SN 7404 sebagai gerbang NOT MC 14066 sebagai saklar dimana pemicunya berupa pulsa. IC 7404 dan MC 14066 dirangkai untuk difungsikan sebagai proses modulasi antara sinyal informasi sebagai sinyal pemodulasi dengan pulsa-pulsa dan bentuk gelombang sampling alami akan dipengaruhi oleh nilai resistor R1, untuk proses sampling nilai R1 adalah 1 K Ohm.
25
3.5 Hold (tahan) dan Pulse Shaper
Hold adalah rangkaian yang berfungsi sebagai rangkaian pengubah gelombang sampling alami menjadi sampling dengan puncak rata. Pulse shaper merupakan rangkaian untuk menstabilkan pulsa-pulsa tetap dalam kondisi kontiyu yang terbentuk dari gelombang sampling dengan puncak rata. Rangkaian Hold dan pulse shaper direalisasikan dengan mengubah IC sample and Hold tipe LF 398 dengan mengubah nilai hold kapasitor.
berhasil, karena dari hasil pengukuran dan analisa, Modulator-Demodulator 4-PAM telah dapat difungsikan sebagaimana yang diharapkan :
1. Sinyal keluaran sama seperti sinyal masukan berupa suara.
2. Modulator-Demodulator dirancang sesuai dengan proses tujuan,
rumusan masalah dan batasan masalah.
5.2 Saran
Untuk peningkatan kualitas alat akan lebih baik jika :
1. Merancang pulsa generator yang stabil sehingga frekuensi yang
cari tidak dapat di reset sendiri, sebab jika pulsa generator terdapat
noise maka hasil sampler tidak dapat diketahui.
2. Keluaran LPF kadang sering di filter sendiri oleh rangkainnya dan berbeda dengan masukannya, sehingga di lakukan kalibrasi ulang.
Penulis juga berterima kasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam menuis
laporan ini, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih khususnya
kepada:
a. Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan kesehatan dan semangat
karunia-Nya, serta memberikan kesabaran dan kekuatan kepada penulis
sehingga meberikan penulis kelancaran dalam menyusun laporan Tugas.
b. Bapak dan mama yang mendukung dalam doa serta motifasi yang tinggi
kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan dan menyusun
laporan Tugas Akhir ini dengan penuh semangat dan tepat pada waktunya.
c. Bapak DR. Ir. Eddy Suryanto soegoto, M.Sc selaku pimpinan Rektorat
Universitas Komputer Indonesia.
d. Bapak Dr. Ir. H. Ukun Sastrarawiraprawira, M.Sc selaku dekan Fakultas
Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia.
e. Bapak Muhammad Aria, MT selaku dosen wali serta Ketua Jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer
Indonesia
ii
f. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT selaku Koordinator Tugas Akhir dan Dosen
Pembimbing I, yang telah memberi banyak masukanyang bermanfaat bagi
penulis.
g. Bapak Joko Prayitno S.T dan Budi Herdiana, S.T Dan selaku pembimbing
Alat Yang telah banyak meembantu dalam pengerjaan tugas akhir ini.
h. Serta Seluruh dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu
Komputer Universitas Komputer Indonesia Yang telah mendidik dan
memberikan ilmunya kepada penulis selama selama kuliah dujurusan
Teknik Elektro UNIKOM ini.
i. Buat yang tersayang Meiyanti Siboro, yang telah lama menanti kelulusan
aku terimakasih atas dukungan dan kasihnya.
j. Buat adikku Lamsar Sitanggang, S.Kom dan Falentina Br Tanggang
terimaksaih atas dukungannya sehingga tugas akhir ini terselesaikan.
k. Temen-temen Elektro Gabriel B Pasaribu , Zulfendi, Hendra F M, Rio
Andriawan, Wiandini Fauziah, Wilhelmina br Ginting dan semua angkatan
2004/2005/2006/2007 yang bersama-sama Kuliah dan membantu dalam
penyelesaian TAtugas akhir.
l. Serta seluruh teman- teman yang tidak dapat saya sebutkan namanya satu
persatu, yang telahtelah ikut berpartisipasi dalam memantu penulis
mengerjakan dan menyusun tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna
Bandung, Agustus 2010
iv
ABSTRAK
Pada Tugas Akhir ini akan dirancang yaitu Perancangan dan Pembuatan
Modulator-Demodulator 4-PAM, mengenai perancangan alat ini memiliki tujuan
dapat dianalisa tiap rangkaian dan mampu memahami teknik modulasi 4-PAM,
serta mempelajari pengaruh Duty Cycle dan frekuensi sampling.
Format masukan berbentuk sinyal sinusoidal dengan batasan frekuensi hingga 50
KHz dengan media transmisi kabel, dengan generator bersifat variabel di sertai
dengan pengaturan lebar pulsa ((Duty Cycle). pengolahan informasi untuk
dikirim dan diterima oleh Modulator-Demodulator 4-PAM (Pulse Amplitude
Modulation Tingkat-4) merupakan perangkat elektronika yang berfungsi untuk
mentransmisikan sinyal informasi seperti suara.
Sinyal informasi yang dikirimkan melalui Modulator-Demodulator 4-PAM
mempunyai range frekuensi 200-3500 Hz, frekuensi sampling diatur 0-50 KHz
dengan siklus kerja maksimal 50 %. Proses sampling dapat menggunakan
sampling alami (natural sampling) dan sampling puncak rata (plat top sampling).
Hasil dari penelitian ini adalah merancang suatu proses sistem transmitter dan
receiver pada suatu sistem komunikasi dengan sinyal informasi yang digunakan
analyzed for each circuit and capable of understanding the 4-PAM modulation
technique, and to study the influence of Duty Cycle and sampling frequency.
The format of the input sinusoidal-shaped signal with frequency limits up to 50
KHz with cable transmission medium, the generator is accompanied by variable
pulse width settings ((Duty Cycle).
Processing of information to be sent and received by Modulator-Demodulator
4-PAM (Pulse Amplitude Modulation Level -4) is an electronic device that serves to
transmit signals such as sound information.
Signal information sent via Modulator-Demodulator 4-PAM has a frequency
range of 200-3500 Hz, 0-50 kHz sampling frequency is set with a maximum 50%
duty cycle. Sampling process can use a natural sampling (natural sampling) and
sampling rate peak (top plate sampling). The results of this research is to design a
process transmitter and receiver system in a communication system with the
2.7 Op-Amp (Operational Amplifier) 13
2.8 Low Pass Filter 15
2.9 Pembanding (komparator) 16
BAB III PERANCANGAN ALAT
3.1 Perancangan dan Implementasi Modulator PAM 20
3.2 Perancangan LPF aktif 3,5 KHz 20
3.2 Generator Pulse 22
3.3 Sampler (Pencuplik) 24
3.4 Hold and Pulse Shaper 24
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISA
4.1 Pengukuran Modulator 4-PAM 26
4.1.1 Pengukuran LPF 26
4.1.2 Pengukuran Generator Pulse 30
4.1.3 Pengukuran Sampler 33
4.1.4 Pengukuran Hold and Pulse Shaper 35
4.2 Pengukuran Demodulator 4-PAM 36
viii
4.2.2 Pengukuran LPF 3,5 KHz 37
4.3 Hasil Pengukuran dan Analisa Blok Rangkaian Secara
Keseluruhan 38
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan 40
5.2 Saran 40
DAFTAR PUSTAKA
Gambar 2.3 Sinyal Modulasi Digital………..9
Gambar 2.4 Spektrum Frekuensi Proses Sampling………...10
Gambar 2.5 Bentuk Gelombang Sampling PAM………..11
Gambar 2.6 Samping PAM Puncak Rata………..11
Gambar 2.7 Bentuk Konstelasi 4-PAM………....12
Gambar 2.8 Sinyal NRZ 2 level dan Konversinya ke PAM 4 level……….13
Gambar 2.9 Op-Amp………...….14
Gambar 2.10 Penguat Diferensial……….14
Gambar 2.11 Inverting………..14
Gambar 2.12 (a) Kurva T anggapan Frekuensi Low Pass Filter
(b) Rangkaian Dasar Low Pass Filter ………..16
Gambar 2.13 Rangkaian Dasar Komparator………17
Gambar 3.1 Blok Rangkaian Sistem 4-PAM………..……….………20
Gambar 3.2 Kurva Tanggapan Frekuensi LPF………....20
x
Gambar 3.4 Rangkaian Pulse Generator………...23
Gambar 3.5 Rangkaian Sampler (pencuplik) ………...24
Oleh :
JUNIANTO SITANGGANG
1.31.04.040
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA
BANDUNG
Junianto Sitanggang
1.31.04.040
Bandung,…..Agustus 2010
Mengetahui,
Penguji I
Muhammad Aria, M.T
NIP : 4127.70.04.008
Penguji II
Levy Olivia Nur, M.T
BAB ID
PENGUKURAN DAN ANALISA
Pengukuran dan analisa dilakukan bertujuan untuk mendapatkan
spesifikasi alat sehingga memudahkan menganalisa rangkaian. Pengukuran
dilakukan pada setiap titik pengukuran (test point) yang telah ditentukan pada
blok rangkaian 4-PAM.
Alat ukur yang digunakan antara lain :
a. Oscilloscope Digital
b. Oscilloscope Analog
c. Function Generator
d. Frequency Counter
Serta didukung oleh teori untuk penyesuaian hasil, berikut Setting
pengukuran dan hasil yang diperoleh untuk tiap titik pengukuran.
4.1 Pengukuran Modulator 4-PAM
4.1.1Pengukuran LPF
Pengukuran LPF (Low Pass Filter) bertujuan untuk mendapatkan nilai cut
off yang diinginkan. Langkah-langkah pengukuran rangkaian LPF:
Mengkalibrasi Oscilloscope digital yaitu pada channel 1 dan channel 2 di
pasang probe sebagai alat ukur pengamatan di keluaran dan masukan untuk
analog, input analog LPF menggunakan gelombang sinus dari Function
Generator. Setting pengukurannya sebagai berikut :
Gambar 4.1 Setup pengukuran LPF
Tabel 4.1 Data Pengujian Karakteristik LPF
No f-in V
in
V
out V(dB)=20log Gambar hasil pengukuruan
8 3,5 KHz 1V 0,98V
V(dB) = 20log
= -0,17 dB
9 4KHz 1V 0,68V
V(dB ) = 20log
= -3,3dB
10 4,4KHz 1V 0,56V
V(dB) =20log
= -4,7dB
11 5,2 KHz 1V 0,4 V
V(dB) = 20log
30
Setelah mengamati bentuk respon frekuensi dan gambar dari pengukuran
LPF di atas, maka dapat diketahui bahwa posisi Cut off saat -3dB (0,707 V)
berada di frekuensi 4000 Hz. Melihat respon frekuensi maka LPF tidak sesuai
dengan yang diinginkan yang mana cut off yang diinginkan 3500 Hz.
Gambar 4.2 Respon Frekuensi LPF 3.5KHz
Hal ini membuktikan bahwa filter yang dihasilkan sesuai dengan yang dirancang,
karena pada saat perancangan posisi Cut off yang diinginkan 3,5KHz.
4.1.2Pengukuran Generator Pulsa
Generator pulsa digunakan sebagai sumber rentetan pulsa yang
mempunyai frekuensi sampling (fs) hingga 50 KHz dengan siklus tugas (Duty
Cycle) hingga 50%, untuk menghasilkan bentuk gelombang PAM yang baik maka
duty cycle dari generator pulsa harus kecil tidak mendekati 0%. Semakin besar
tegangan maka semakin kecil amplitudonya. Perbedaan lebar pulsa (Duty Cycle)
pada generator pulsa ini bervariasi seperti di perlihatkan pada hasil pengukuran
dibawah ini, waktu tinggi (Th) lebih kecil dari pada waktu rendah (Tl).
(Duty Cycle ) terkecil diwakili oleh = 63,38%
frekuensi
Gambar 4.3 Setup Pengukuran Pulse Generator
Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran Generator Pulsa
Eip = Tegangan maksimum (Volt)
Vref = Tegangan referensi atau catu daya (Volt)
Frekuensi terkecil diwakili oleh = 10 KHz
Frekuensi terbesar diwakili oleh = 50 KHz
Frekuensi
(KHz)
Eip = Eip = D Vref =
10 4 V 8V 69,69% -3,15 V
20 4 V 8V 67.93% -2,86 V
30 4 V 8V 66,16% -2,58 V
40 4 V 8V 64,51% -2,32 V
32
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.4 Bentuk-bentuk Gelombang Keluaran Generator Pulsa dengan
frekuensi dan Duty Cycle yang bervariasi
Analisa
Frekuensi maksimal hasil perhitungan dalam perancangan adalah 50 KHz
sedangkan berdasarkan hasil pengukuran frekuensi maksimal adalah 50 KHz
dengan Rb = 1 K Ohm dan C = 12 nF sehingga nilai Ra dapat diketahui dengan
untuk Vcc = 4dan Vcc = 8. Dengan demikian pulsa yang memiliki Duty Cycle
69,69% dihasilkan dari Vref berdasarkan perhitungan berikut :
Vref = Vcc(1 – )
bentuk gelombang natural sampling yang dihasilkan akibat proses modulasi antara
sinyal informasi dengan rentetan pulsa–pulsa generator sebagai pembawanya serta
untuk mengetahui bagaimana pengaruh Duty Cycle dan frekuensi sampling.
Pengukuran yang dilakukan menggunakan dua buah input yaitu dari generator
pulsa sebagai pembangkit pulsa dengan frekuensi sampling dan frekuensi LPF
sebagai sinyal informasi. LPF demodulator pengukurannya sama seperti LPF di
modulator. Sampler demodulator dan modulator prinsipnya sama sehingga
34
Gambar4.5 Setup Pengukuran Sampler
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4.6 (a). Bentuk Gelombang Sinyal Informasi, (b). Bentuk Gelombang
Pulsa, (C) dan (d). Bentuk Gelombang Keluaran Sampler
Berdasarkan data hasil pengukuran diatas proses sampling mulai dapat
pulsa sebagai pembawanya serta untuk mengetahui bagaimana pengaruh Duty
Cycle dan frekuensi sampling terhadap gelombang PAM tersebut.
Gambar 4.7 Setup Pengukuran Hold dan Pulse Shaper
(a) (b)
Gambar 4.8 (a). Bentuk Gelombang Keluaran Dari Hold, (b). Bentuk Gelombang
36
4.2 Pengukuran Demodulator 4-PAM
4.2.1 Pengukuran Sampler
Pengukuran yang dilakukan pada blok rangkaian ini bertujuan untuk
mengamati bentuk gelombang sampling alami (natural sampling) yang dihasilkan
akibat proses sampler atau pencuplikan terhadap sinyal informasi berbentuk
gelombang sampling dengan puncak rata (plat top sampling) yang dikirim oleh
modulator 4-PAM, serta bagaimana pengaruh dari pulsa generator terhadap
bentuk gelombang keluaran.
Bentuk gelombang sampling alami yang dihasilkan akan sama dengan
yang terjadi pada keluaran sampler di bagian modulator, hal ini disebabkan karena
proses pencuplikan menggunakan sumber pulsa yang sama yaitu dari pulsa
generator pada modulator.
Gambar 4.9 Setup Pengukuran Sampler
(a) (b)
Gambar 4.11 Setup Pengukuran LPF
Gambar 4.12 Bentuk Gelombang Keluaran LPF
Dari gambar diatas dapat terlihat bahwa bentuk gelombang sampling alami
setelah dilewatkan pada suatu LPF maka hasilnya adalah gelombang sinus (sinyal
informasi). Bila diperhatikan dari Gambar 4.12 maka akan terlihat bentuk
gelombang sinus yang cacat oleh karena frekuensi sampling dan duty cycle tidak
38
4.3 Hasil Pengukuran dan Analisa Blok Rangkaian Secara Keseluruhan
Bentuk-bentuk gelombang pada Gambar 4.13 adalah hasil pengukuran
dengan sinyal informasi yang dikirimkan dari modulator memiliki amplitude 1V
dan frekuensinya 3,5KHz. Setelah melewati LPF kemudian akan dimodulasi pada
suatu rangkaian sampler oleh rentetan pulsa yang memiliki frekuensi sampling
50,04 KHz dengan dengan duty cycle 63,38%, setelah melalui proses sampler dan
hold kemudian dikirimkan pada demodulator akan di sampler kembali untuk
mengembalikan sinyal informasi. Pada demodulator gelombang keluaran
sampler setelah dilewatkan pada suatu keluaran LPF memiliki noise.
(a) (b)
(e) (f)
(g)
Gambar 4.13 (a) Sinyal LPF di Modulator, (b) Bentuk Keluaran dari Sampler
Modulator, (c) Bentuk Keluaran Rentetan Pulsa dari Pulsa Generator, (d)
Bentuk Keluaran dari Hold, (e) Bentuk Keluaran dari Pulse Shaper, (f)
Bentuk Keluaran dari Sampler Di Demodulator, (g) Bentuk Keluaran dari
