spesifikasi piranti konversi data

Spesifikasi Peranti Konversi Data

Perangkat elektronika modern kebanyakan melakukan pengolahan data secara digital. Karena sinyal pada umumnya secara alamiah merupakan sinyal analog, maka keberadaan peranti pengubah (konversi) data dari analog ke digital, dan sebaliknya menjadi sangat vital. Artikel berikut ini membahas spesifikasi peranti konversi data yang lazim dicantumkan dalam lembar data yang disediakan oleh produsen.

1. Fungsi Transfer Ideal Konverter Analog-ke-Digital

Secara teoritis, fungsi transfer ideal untuk konverter analog-ke-digital (ADC, analog-to-digital converter) berbentuk garis lurus. Bentuk ideal garis lurus hanya dapat dicapai dengan konverter data beresolusi tak-hingga. Karena tidak mungkin mendapatkan resolusi tak hingga, maka secara praktis fungsi tranfer ideal tersebut berbentuk gelombang tangga seragam seperti terlihat pada gambar 1. Semakin tinggi resolusi ADC, semakin halus gelombang tangga tersebut.

ADC ideal secara unik dapat merepresentasikan seluruh rentang masukan analog tertentu dengan sejumlah kode keluaran digital. Pada gambar 1 ditunjukkan bahwa setiap kode digital merepresentasikan sebagian dari rentang masukan analog total. Oleh karena skala analog bersifat kontinyu sedangkan kode digital bersifat diskrit, maka ada proses kuantisasi yang menimbulkan kekeliruan (galat). Apabila jumlah kode diskritnya (yang mewakili rentang masukan analog) ditambah, maka lebar undak (step width) akan semakin kecil dan fungsi transfer akan mendekati garis lurus ideal.
Lebar satu undak (step) didefinisikan sebagai 1 LSB (least significant bit) dan unit ini digunakan sebagai unit rujukan untuk besaran-besaran lain dalam spesifikasi peranti konversi data. Unit 1 LSB itu juga digunakan untuk mengukur resolusi konverter karena ia juga menggambarkan jumlah bagian atau unit dalam rentang analog penuh.

Resolusi ADC selalu dinyatakan sebagai jumlah bit-bit dalam kode keluaran digitalnya. Misalnya, ADC dengan resolusi n-bit memiliki 2ⁿ kode digital yang mungkin dan berarti juga memiliki 2ⁿ tingkat undak (step level). Meskipun demikian, karena undak pertama dan undak terakhir hanya setengah dari lebar penuh, maka rentang skala-penuh (FSR, full-scale range) dibagi dalam (2ⁿ-1) lebar undak. Karenanya,

1 LSB = FSR/(2ⁿ-1)

untuk konverter n-bit.

2. Fungsi Transfer Ideal Konverter Digital-ke-Analog

Konverter digital-ke-analog (DAC, digital-to-analog converter) merepresenta-sikan sejumlah kode masukan digital diskrit dengan sejumlah nilai keluaran analog diskrit. Karenanya, fungsi transfer DAC adalah sederet titik-titik diskrit sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.

Untuk DAC, 1 LSB adalah tinggi undak (step height) antara dua keluaran analog yang berdekatan. Secara sederhana, DAC dapat dibayangkan sebagai potensiometer terkendali secara digital yang keluarannya merupakan bagian dari tegangan analog skala-penuh, bergantung pada kode masukan digitalnya.

3. Kesalahan (Galat) Statik

Kesalahan statik adalah kesalahan (galat) yang mempengaruhi akurasi konverter bila konverter tersebut mengkonversi sinyal statik (DC, direct current). Yang termasuk dalam jenis galat statik adalah galat offset, galat bati (gain error), non-linieritas integral, dan non-linieritas diferensial. Masing-masing galat dapat diekspresikan dalam unit LSB atau kadang-kadang sebagai prosentase dari FSR. Misalnya, galat ½ LSB untuk konverter 8-bit adalah sama dengan 0,2% FSR.

1. Galat Offset

Secara grafis, seperti tampak pada gambar 3, galat offset didefinisikan sebagai selisih antara titik offset nominal dan titik offset aktual. Pada ADC, titik offset adalah nilai undak-tengah (midstep) jika keluaran digitalnya nol, sedangkan untuk DAC titik offset adalah nilai undak saat masukan digitalnya nol. Dengan kata lain, galat offset atau disebut juga galat nol (zero error) pada DAC adalah tegangan keluaran saat masukan digitalnya nol. Pada ADC, galat nol adalah nilai tegangan masukan yang diperlukan untuk menghasilkan keluaran digital nol. Galat offset ini diakibatkan oleh masukan tegangan atau arus offset pada penguat atau komparator. Umumnya kesalahan ini dapat dikoreksi dengan pemasangan potensiometer penepat (trimming potentiometer) eksternal sebagai pengatur offset nol.

2. Galat Bati (Gain Error)
   Galat bati, ditunjukkan pada gambar 4, didefinisikan sebagai selisih antara titik bati (gain point) nominal dan aktual pada fungsi transfer setelah galat offset dikoreksi ke nol. Untuk ADC, titik bati adalah nilai undak-tengah bila keluaran digital merupakan skala penuh. Pada DAC, titik bati adalah nilai undak bila masukan digitalnya adalah skala penuh. Kesalahan ini merepresentasikan perbedaan kemiringan fungsi transfer ideal dengan fungsi transfer aktual. Koreksi atas kesalahan ini dapat dilakukan dengan menepatkan (trimming) resistor umpan balik pada penguat.

3. Galat Nonlinieritas Diferensial
   Galat nonlinieritas diferensial, yang secara grafis ditunjukkan pada gambar 5a dan 5b, adalah selisih antara lebar undak (pada ADC) atau tinggi undak (pada DAC) aktual dengan nilai ideal 1 LSB. Sebagai contoh, DAC dengan undak 1,25 LSB pada perubahan satu kode digital dikatakan memiliki galat nonlinieritas diferensial ¼ LSB. Dengan demikian, bila lebar undak atau tinggi undak bernilai tepat 1 LSB maka berarti galat nonlinieritas diferensialnya nol. Jika nilai nonlinieritas diferensial melampaui 1 LSB, ada kemungkinan konverter menjadi tidak monotonik. Ini berarti besaran keluaran menjadi semakin mengecil bila besaran masukannya bertambah. Pada ADC, mungkin saja ada kode yang hilang, yakni satu atau lebih dari 2ⁿ kemungkinan kode biner tidak pernah muncul.

4. Galat Nonlinieritas Integral
   Galat nonlinieritas integral, ditunjukkan pada gambar 6, atau sering disebut galat linieritas, adalah penyimpangan nilai pada fungsi transfer aktual dari garis lurusnya. Definisi ini berlaku bagi ADC maupun DAC. Pada ADC penyimpangan ini diukur pada transisi dari satu undak ke undak berikutnya, sedangkan pada DAC penyimpangan diukur pada setiap undaknya.

5. Galat Akurasi Mutlak (Absolute Accuracy Error)
   Galat akurasi mutlak atau kadang-kadang disebut galat total (total error) ADC, yang secara grafis ditunjukkan oleh gambar 7, adalah nilai maksimum selisih antara nilai analog dengan nilai undak-tengah (midstep) ideal, yang diakibatkan oleh galat kuantisasi dan galat-galat lainnya. Bila suatu ADC 12-bit dinyatakan akurat  1 LSB, maka hal itu sama artinya dengan  0,0265% atau dua kali lipat dari galat kuantisasi minimum yang dimungkinkan, yakni 0,0122%. Akurasi konverter meliputi jumlah seluruh kesalahan yang terjadi, termasuk kesalahan kuantisasi, tetapi pada umumnya jarang dinyatakan dalam lembar data karena berbagai kesalahan atau galat yang terjadi tersebut dicantumkan terpisah-pisah.

Pada DAC, spesifikasi yang dinyatakan sebagai akurasi memberikan gambaran penyimpangan tegangan keluaran terburuk dari garis lurus ideal yang ditarik antara titik nol dan titik skala penuh. DAC 12-bit tidak dapat memiliki akurasi konversi yang lebih baik dari  1/2 LSB atau  1 bagian dari 2¹²⁺¹ ( 0,0122% skala penuh) karena keterbatasan resoludinya. Sebenarnya angka 0,0122% skala penuh menggambarkan penyimpangan dari 100% akurasi, sehingga seharusnya akurasi dinyatakan sebagai 98,9878%. Akan tetapi telah menjadi kebiasaan bahwa angka 0,0122% tersebut dinyatakan sebagai akurasi atau keakuratan, bukan ketakakuratan.

4. Efek Kuantisasi

Masukan analog ADC biasanya berupa sinyal kontinyu yang memiliki kemungkinan nilai tak terhingga banyaknya, sedangkan keluaran digital merupakan fungsi diskrit dengan kemungkinan nilai yang dibatasi jumlahnya oleh resolusi konverter. Oleh karena itu dapat dipahami apabila dalam pengubahan bentuk analog ke bentuk digital, beberapa sinyal analog berbeda nilai yang direpresentasikan dengan tegangan berbeda pada masukannya, direpresentasikan dengan kode digital yang sama pada keluarannya. Beberapa informasi hilang dan distorsi tertambahkan pada sinyal.

Untuk fungsi transfer gelombang-tangga ideal pada ADC, kesalahan antara masukan digital dengan bentuk digital keluarannya memiliki fungsi rapatan probabilitas yang seragam (uniform probability density function) jika sinyal masukannya diasumsikan acak. Kesalahan itu dapat bervariasi dalam rentang  ½ LSB atau  q/2, di mana q adalah lebar satu undak seperti ditunjukkan pada gambar 8.

p( ) = 1/q untuk (- q/2     q/2), dan
p( ) = 0 untuk keadaan lainnya

Daya derau rata-rata (rerata kuadrat) galat pada undak diberikan oleh persamaan:

yang akan menghasilkan :
__
N² = (q² / 12)

Rerata kuadrat galat total, N² , pada seluruh area konversi adalah jumlah rerata kuadrat tiap level kuantisasi dikalikan dengan probabilitasnya. dengan berasumsi bahwa konverter ideal, lebar tiap undak kode adalah identik dan karenanya memiliki probabilitas sama. Untuk kasus ideal :
__
N² = (q² / 12)

Misalkan suatu masukan F(t) berbentuk sinusoida dengan amplitudo A sehingga:
F(t) = A sin  t
yang memiliki nilai rerata kuadrat F²(t), di mana

adalah daya sinyal. Karenanya, perbandingan sinyal terhadap derau (signal to noise ratio, SNR) adalah :

Karena

q = 1 LSB = (2A/2ⁿ) = A/(2^n-1)

maka

Persamaan di atas memberikan nilai ideal untuk konverter n-bit dan menunjukkan bahwa setiap tambahan resolusi 1 bit akan memperbaiki SNR sebesar 6 dB.

Spesifikasi Elektris Konverter Data

Selain spesifikasi yang berkaitan dengan karakteristik internal sistem konversi data yang dijelaskan di atas, beberapa spesifikasi yang merujuk pada karakteristik elektris peranti juga mempengaruhi kinerja peranti konverter data. Berikut ini di bahas beberapa di antaranya.

Waktu Penetapan (settling time)

Waktu penetapan adalah waktu yang diperlukan DAC untuk mencapai nilai akhir sesudah terjadi perubahan kode digital masukan. Spesifikasi untuk waktu penetapan ini biasanya dicantumkan bersama dengan laju slew (slew rate).

Slew Rate

Slew rate merupakan keterbatasan yang melekat (inherent) pada penguat keluaran yang ada pada DAC yang membatasi laju perubahan tegangan keluaran sesudah terjadi perubahan kode digital masukan. Besaran slew rate dinyatakan dalam satuan volt/ s, dan pada umumnya bernilai antara 0,2 sampai beberapa ratus V/ s.

Koefisien Temperatur

Aus atau usangnya komponen pembentuk peranti konversi data karena umur akan menghasilkan atau memperparah beberapa jenis kesalahan (galat) pada temperatur operasi yang berubah-ubah. Galat offset dapat berubah akibat koefisien temperatur penguat dan komparator. Kesalahan dapat juga terjadi karena bergesernya tegangan rujukan atau berubahnya nilai resistor tangga (akibat panas). Pada dasarnya, hampir semua kesalahan, kecuali resolusi dan galat kuantisasi, terpengaruh oleh koefisien temperatur komponen dalam konverter data.

Overshoot dan Glitch

Overshoot dan glitch muncul pada saat terjadi perubahan kode digital masukan pada DAC. Glitch adalah lonjakan tegangan sangat singkat (sehingga berbentuk seperti paku) yang terjadi akibat ketakserempakan pensaklaran tiap-tiap bit. Jika masukan DAC berubah dari 01111 menjadi 10000, misalnya, maka 4 buah saklar pada DAC membuka dan sebuah saklar menutup. Jika kecepatan membuka/menutup tiap-tiap saklar tidak sama maka terdapat saat sangat singkat di mana keluaran menunjukkan nilai tak-sebenarnya baru kemudian mencapai kondisi mapan (settle). Glitch seperti ini dapat diredam pada tegangan keluaran DAC karena penguat keluaran umumnya tidak dapat mengikuti laju perubahan yang sangat cepat. Penguat keluaran menghasilkan overshoot atau ayunan tegangan yang dapat diminimalkan tetapi tidak dapat dihilangkan sama sekali.

Kemelesetan Jangka Panjang

Dalam jangka panjang, akibat usia komponen terutama resistor dan semikonduktor, karakteristik peranti konverter data menjadi berubah. Karakteristik peranti yang paling terpengaruh adalah linieritas dan galat offset.

Laju Konversi Data

Laju konversi data adalah kecepatan ADC atau DAC melakukan konversi data berulang. Hal ini dipengaruhi oleh waktu tunda perambatan pada rangkaian pencacah, tangga saklar dan komparator, tangga RC dan waktu penetapan penguat, serta laju slew penguat dan kompartor. Laju konversi didefinisikan sebagai jumlah konversi per detik atau dapat juga dinyatakan sebagai waktu konversi, yakni lamanya waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu proses konversi (termasuk efek waktu penetapan).

Laju Detak

Laju detak dispesifikasikan sebagai laju pulsa minimum dan maksimum yang harus dipasang pada peranti konverter data. Terdapat hubungan tetap antara laju konversi minimum dengan laju detak, tergantung pada tipe dan akurasi konverter. Semua yang mempengaruhi laju konversi dari suatu ADC membatasi laju detak.

Pengubah Analog ke Digital

Pengantar

Salah satu komponen penting dalam sistem akuisisi data adalah pengubah besaran analog ke digital atau disebut juga ADC (Analog to Digital Converter). Pengubah ini akan mengubah besaran-besaran analog menjadi bilangan-bilangan digital sehingga bisa diproses dengan komputer. Peranan pengubah ini menjadi semakin penting karena sekarang sudah bisa didapatkan komputer-komputer yang "real time". Perubahan-perubahan satuan fisis bisa dengan cepat ditanggapi oleh komputer. Contoh aplikasi ADC ini bisa kita lihat misalnya pada voltmeter digital, sampling suara dengan komputer, sehingga suara dapat disimpan secara digital dalam disket, dan kamera digital. Konsep pengubah analog ke digital ini adalah sampling (mengambil contoh dalam waktu tertentu) kemudian mewakilinya dengan bilangan digital dengan batas yang sudah diberikan.

Parameter ADC

Kuantitas penting dalam ADC adalah rentang tegangan terkecil yang tidak dapat mengubah hasil konversi. Rentang tegangan ini sering disebut dengan Minimal Representable Voltage (MRV) atau LSB. MRV = LSB = FS / 2 ⁿ.(1)
dimana LSB menunjukkan nilai analog dari suatu Least Significant Bit (LSB), dan FS (Full Scale) adalah nilai maksimum dari tegangan referensi. Karena semua tegangan dalam jangkauan ini diwakili oleh bilangan biner yang sama, maka akan terdapat ketidakpastian konversi sebesar ± _ LSB untuk setiap pengubahan. Masalah ini dapat dikurangi dengan menambah jumlah bit pada output pengubah. Output maksimum suatu ADC tidak berada pada nilai FS akan tetapi pada 7/8 FS. Misalkan sebuah ADC 3 bit ideal, akan mempunyai LSB sebesar 1/8 FS. Jangkauan input akan dikuantisasikan pada delapan tingkat dari 0 sampai 7/8 kali FS. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1.

Terdapat berbagai cara mengubah sinyal analog ke digital, dalam pekerjaan ini dipakai metode pendekatan berturutan atau succesive approximation. Karena ADC dengan jenis ini sudah banyak di pasaran dalam bentuk chip sehingga mempermudah pemakaian. Metode ini didasari pada pendekatan sinyal input dengan kode biner dan kemudian berturut-turut memperbaiki pendekatan ini untuk setiap bit pada kode sampai didapatkan pendekatan yang paling baik. Untuk meyimpan kode biner pada setiap tahapan dalam proses digunakan Succesive Approximation Register (SAR).

Gambar 2a, 2b, 2c adalah diagram langkah pengubahan untuk 3 bit SA-ADC. Konversi diawali dari most significant bit (MSB) diset tinggi, ini identik dengan memperkirakan nilai input adalah _ FS. Komparator akan membandingkan output DAC dengan tegangan input dan memerintahkan pengendali untuk mematikan MSB jika perkiraan mula-mula ternyata lebih besar dari tegangan input. Pada periode clock selanjutnya pengendali menyalakan MSB berikutnya, kemudian kembali membandingkan output dari DAC dengan sinyal input. Proses ini terus diulang sampai pada LSB. Setelah sampai pada tahap ini nilai konversi yang berada pada SAR adalah pendekatan yang terbaik dari sinyal input. Dalam proses ini diambil asumsi bahwa sinyal input konstan selama konversi.

Gambar 2a

Gambar 2b

Gambar 2c

Rancangan Pengubah Analog ke Digital

Sebenarnya rangkaian pengubah analog ke digital dapat dibuat dengan memakai komponen-komponen lepasan, akan tetapi ini akan memakan tempat dan kelinierannya pun tidak bagus. Karena itu dipilih pengubah dalam bentuk IC (Integrated Circuit) yang sudah ada dipasaran. Dari berbagai buku data ternyata didapatkan komponen dengan tipe ADC0804. Komponen ini memakai metode pendekatan berturutan dan hanya memerlukan sedikit komponen luar. Fungsi kaki-kaki ADC0804 diringkas pada Tabel 1.

Rangkaian lengkap pengubah analog ke digital berdasarkan IC ini ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3

Opamp U2 dan komponen sekitarnya berfungsi sebagai sumber tegangan referensi bagi IC ADC0804. Tegangan referensi ini diset pada 2,5 volt dengan variabel resistor P1. Semua proses konversi dilaksanakan di dalam ADC0804. Input dengan batas tegangan antara 0 sampai 5 volt diberikan di kaki nomor 6. R1 dan C2 adalah komponen luar osilator yang dipakai oleh IC. Kaki CS dan RD dihubungkan ke ground. ADC dioperasikan dalam mode free running dengan menghubungkan kaki WR dan kaki INTR. Untuk meyakinkan mode ini berjalan dengan baik hubungan kaki WR dan INTR ini harus dihubungkan dengan ground sesaat dengan memakai saklar digital.

Pulse-Code Modulation

PULSE-CODE MODULATION (pcm) refers to a system in which the standard values of a QUANTIZED WAVE (explained in the following paragraphs) are indicated by a series of coded pulses. When these pulses are decoded, they indicate the standard values of the original quantized wave. These codes may be binary, in which the symbol for each quantized element will consist of pulses and spaces: ternary, where the code for each element consists of any one of three distinct kinds of values (such as positive pulses, negative pulses, and spaces);
or n-ary, in which the code for each element consists of nay number (n) of distinct values. This discussion will be based on the binary pcm system. All of the pulse-modulation systems discussed previously provide methods of converting analog wave shapes to digital wave shapes (pulses occurring at discrete intervals, some characteristic of which is varied as a continuous function of the analog wave). The entire range of amplitude (frequency or phase) values of the analog wave can be arbitrarily divided into a series of standard values. Each pulse of a pulse train [figure 2-48, view (B)] takes the standard value nearest its actual value when modulated. The modulating wave can be faithfully reproduced, as shown in views (C) and (D). The amplitude range has been divided into 5 standard values in view (C). Each pulse is given whatever standard value is nearest its actual instantaneous value. In view (D), the same amplitude range has been divided into 10 standard levels. The curve of view (D) is a much closer approximation of the modulating wave, view (A), than is the 5-level quantized curve in view (C). From this you should see that the greater the number of standard levels used, the more closely the quantized wave approximates the original. This is also made evident by the fact that an infinite number of standard levels exactly duplicates the conditions of nonquantization (the original analog waveform).

Figure 2-48A. - Quantization levels. MODULATION

Figure 2-48B. - Quantization levels. TIMING

Figure 2-48C. - Quantization levels. QUANTIZED 5-LEVEL
Although the quantization curves of figure 2-48 are based on 5- and 10-level quantization, in actual practice the levels are usually established at some exponential value of 2, such as 4(2²), 8(2³), 16(2⁴), 32(2⁵) . . . N(2ⁿ). The reason for selecting levels at exponential values of 2 will become evident in the discussion of pcm. Quantized fm is similar in every way to quantized AM. That is, the range of frequency deviation is divided into a finite number of standard values of deviation. Each sampling pulse results in a deviation equal to the standard value nearest the actual deviation at the sampling instant. Similarly, for phase modulation, quantization establishes a set of standard values. Quantization is used mostly in amplitude- and frequency-modulated pulse systems.

Figure 2-49 shows the relationship between decimal numbers, binary numbers, and a pulse-code waveform that represents the numbers. The table is for a 16-level code; that is, 16 standard values of a quantized wave could be represented by these pulse groups. Only the presence or absence of the pulses are important. The next step up would be a 32-level code, with each decimal number represented by a series of five binary digits, rather than the four digits of figure 2-49. Six-digit groups would provide a 64-level code, seven digits a 128-level code, and so forth. Figure 2-50 shows the application of pulse-coded groups to the standard values of a quantized wave.

Figure 2-49. - Binary numbers and pulse-code equivalents.Figure 2-50. - Pulse-code modulation of a quantized wave (128 bits).In figure 2-50 the solid curve represents the unquantized values of a modulating sinusoid. The dashed curve is reconstructed from the quantized values taken at the sampling interval and shows a very close agreement with the original curve. Figure 2-51 is identical to figure 2-50 except that the sampling interval is four times as great and the reconstructed curve is not faithful to the original. As previously stated, the sampling rate of a pulsed system must be at least twice the highest modulating frequency to get a usable reconstructed modulation curve. At the sampling rate of figure 2-50 and with a 4-element binary code, 128 bits (presence or absence of pulses) must be transmitted for each cycle of the modulating frequency. At the sampling rate of figure 2-51, only 32 bits are required; at the minimum sampling rate, only 8 bits are required.

Figure 2-51. - Pulse-code modulation of a quantized wave (32 bits)

As a matter of convenience, especially to simplify the demodulation of pcm, the pulse trains actually transmitted are reversed from those shown in figures 2-49, 2-50, and 2-51; that is, the pulse with the lowest binary value (least significant digit) is transmitted first and the succeeding pulses have increasing binary values up to the code limit (most significant digit). Pulse coding can be performed in a number of ways using conventional circuitry or by means of special cathode ray coding tubes. One form of coding circuit is shown in figure 2-52. In this case, the pulse samples are applied to a holding circuit (a capacitor which stores pulse amplitude information) and the modulator converts pam to pdm. The pdm pulses are then used to gate the output of a precision pulse generator that controls the number of pulses applied to a binary counter. The duration of the gate pulse is not necessarily an integral number of the repetition pulses from the precisely timed clock-pulse generator. Therefore, the clock pulses gated into the binary counter by the pdm pulse may be a number of pulses plus the leading edge of an additional pulse. This "partial" pulse may have sufficient duration to trigger the counter, or it may not. The counter thus responds only to integral numbers, effectively quantizing the signal while, at the same time, encoding it. Each bistable stage of the counter stores ZERO or a ONE for each binary digit it represents (binary 1110 or decimal 14 is shown in figure 2-52). An electronic commutator samples the 2⁰, 2¹, 2², and 2³ digit positions in sequence and transmits a mark or space bit (pulse or no pulse) in accordance with the state of each counter stage. The holding circuit is always discharged and reset to zero before initiation of the sequence for the next pulse sample.

Figure 2-52. - Block diagram of quantizer and pcm coder.

The pcm demodulator will reproduce the correct standard amplitude represented by the pulse-code group. However, it will reproduce the correct standard only if it is able to recognize correctly the presence or absence of pulses in each position. For this reason, noise introduces no error at all if the signal-to-noise ration is such that the largest peaks of noise are not mistaken for pulses. When the noise is random (circuit and tube noise), the probability of the appearance of a noise peak comparable in amplitude to the pulses can be determined. This probability can be determined mathematically for any ration of signal-to-average-noise power. When this is done for 10⁵ pulses per second, the approximate error rate for three values of signal power to average noise power is:

17 dB - 10 errors per second 20 dB - 1 error every 20 minutes
22 dB - 1 error every 2,000 hours

Above a threshold of signal-to-noise ration of approximately 20 dB, virtually no errors occur. In all other systems of modulation, even with signal-to-noise ratios as high as 60 dB, the noise will have some effect. Moreover, the pcm signal can be retransmitted, as in a multiple relay link system, as many times as desired, without the introduction of additional noise effects; that is, noise is not cumulative at relay stations as it is with other modulation systems.

The system does, of course, have some distortion introduced by quantizing the signal. Both the standard values selected and the sampling interval tend to make the reconstructed wave depart from the original. This distortion, called QUANTIZING NOISE, is initially introduced at the quantizing and coding modulator and remains fixed throughout the transmission and retransmission processes. Its magnitude can be reduced by making the standard quantizing levels closer together. The relationship of the quantizing noise to the number of digits in the binary code is given by the following standard relationship:

Where:

n is the number of digits in the binary code

Thus, with the 4-digit code of figure 2-50 and 2-51, the quantizing noise will be about 35 dB weaker than the peak signal which the channel will accommodate.

The advantages of pcm are two-fold. First, noise interference is almost completely eliminated when the pulse signals exceed noise levels by a value of 20 dB or more. Second, the signal may be received and retransmitted as many times as may be desired without introducing distortion into the signal.

PAM

Pulse-amplitude modulation

Pulse-amplitude modulation, acronym PAM, is a form of signal modulation where the message information is encoded in the amplitude of a series of signal pulses.

Example: A two bit modulator (PAM-4) will take two bits at a time and will map the signal amplitude to one of four possible levels, for example −3 volts, −1 volt, 1 volt, and 3 volts.

Demodulation is performed by detecting the amplitude level of the carrier at every symbol period.

Pulse-amplitude modulation is widely used in baseband transmission of digital data, with non-baseband applications having been largely superseded by pulse-code modulation, and, more recently, by pulse-position modulation.

In particular, all telephone modems faster than 300 bit/s use quadrature amplitude modulation (QAM). (QAM uses a two-dimensional constellation).

It should be noted, however, that some versions of the widely popular Ethernet communication standard are a good example of PAM usage. In particular, the Fast Ethernet 100BASE-T2 medium, running at 100Mb/s, utilizes 5 level PAM modulation (PAM-5) running at 25 megapulses/sec over two wire pairs. A special technique is used to reduce inter-symbol interference between the unshielded pairs. Later, the gigabit Ethernet 1000BASE-T medium raised the bar to use 4 pairs of wire running each at 125 megapulses/sec to achieve 1000Mb/s data rates, still utilizing PAM-5 for each pair.

The IEEE 802.3an standard defines the wire-level modulation for 10GBASE-T as a Tomlinson-Harashima Precoded (THP) version of pulse-amplitude modulation with 16 discrete levels (PAM-16), encoded in a two-dimensional checkerboard pattern known as DSQ128. Several proposals were considered for wire-level modulation, including PAM with 12 discrete levels (PAM-12), 10 levels (PAM-10), or 8 levels (PAM-8), both with and without Tomlinson-Harashima Precoding (THP).

To achieve full-duplex operation, parties must ensure that their transmitted pulses do not coincide in time. This makes use of bus topology (featured by older Ethernet implementations) practically impossible with these modern Ethernet mediums. This technique is called Carrier Sense Multiple Access and is used in some home networking protocols such as HomePlug. More modern protocols use Time Division Multiple Access instead, which performs better under heavy traffic loading conditions.

packet tracer

Ruang Kerja Yang Logis

Logical Workspace itu di mana anda akan mempergunakan mayoritas bangunan waktu mu dan configuring jaringan mu. Bersama dengan Realtime Mode, anda dapat menggunakan ruang kerja ini untuk melengkapi banyak dari laboratorium anda ditemui di dalam CCNA coursework anda.

Pertama-tama, anda akan ingin membuat alat-alat. Ini dilaksanakan dengan alat-alat mengambil dari kotak Network Component . Lalu, anda dapat melakukan apa saja mengikuti:

• Tambahkan modul-modul pada alat-alat mu untuk mendapatkan antar tambahan interface. Catat bahwa anda harus turn off sebuahalat (dengan meng-klik tombol power nya) sebelum anda dapat menambahkan suatu modul.

• Sambung alat-alat mu dengan memilih kabel yang sesuai (juga menemukan di dalam kotak Network Component).

• Atur parameter-parameter alat (seperti nama alat dan protokol IP Address) melalui kotak-kotak tanya jawab grafis atau Cisco IOS (di dalam peti dari routers dan switches).

• Buat informasi jaringan konfigurasi-konfigurasi dan pandangan yang dikedepankan dari suatu routers atau saklar CLI interface

Creating Devices menciptakan alat-alat )

Untuk menempatkan suatu alat ke ruang kerja, pertama memilih salah satu jenis alat dari Device-Type kotak Selection . Lalu, klik di model alat yang diinginkan dari Device-Specific kotak Selection . Akhirnya, klik lokasi di dalam ruang kerja itu untuk menaruh alat mu di lokasi tersebut. Jika anda ingin batalkan pilihan mu, tekan ikon Cancel untuk alat itu. Sebagai alternatif, anda dapat klik dan menyeret alat dari Device-Specific kotak Selection ke ruang kerja. Anda dapat juga klik dan menarik suatu alat secara langsung dari kotak Device-Type Selection dan model alat asumsi akan dipilih untuk anda.

Untuk dengan cepat membuat banyak contoh dari alat yang sama, tekan dan tahan Ctrl tombol, klik di alat di dalam kotak Device-Specific Selection, dan selanjutnya melepaskan tombol Ctrl. Alat itu kini dikunci dan anda dapat klik di ruang kerja berulang kali untuk menambahkan salinan ganda dari alat. Batalkan operasi ini dengan menekan ikon Cancel untuk alat itu.

Adding Modules ( Menambahkan Modul-Modul)

Kebanyakan packet tracer 4.0 mempunyai alat teluk-teluk modular ke dalam yang mana anda dapat menyisipkan modul-modul. Di dalam ruang kerja, klik di alat untuk [membawa naik] jendela konfigurasi nya. Secara langsung, anda akan berada di Alat alat yang Secara Fisik itu Memandang subpanel. Satu gambar yang interaktip dari alat itu adalah pada sisi kanan dari panel, dan daftar modul-modul yang dapat dipertukarkan adalah pada sisi kiri. Anda dapat ukuran kembali gambar dengan zoom in, orginal size, dan zoom out buttonsl. Anda dapat juga mengembalikan ukuran seluruh jendela konfigurasi dengan menarik perbatasan-perbatasan nya dengan mouse. Sebagai alternatif, anda dapat mengeluarkan dari jendela sehingga anda dapat menggerakkan nya di sekitar dan dengan bebas mengembalikan ukurannya. Anda dapat telusuri (dengan meng-klik) melalui daftar modul-modul dan baca, uraian mereka di dalam kotak informasi pada dasar/nya. Ketika anda sudah menemukan modul yang anda ingin menambahkan, hanya menyeret nya dari daftar ke dalam suatu jendela yang dapat dipertukarkan di gambar alat. Anda dapat mencabut suatu modul dengan menarik nya dari alat kembali ke daftar.

Anda harus mematikan suatu alat (dengan meng-klik tombol powernya) sebelum anda menambahkan atau mencabut modul-modul, dan anda perlu memutar alat kembali setelah anda selesai.

Making Connections ( membuat koneksi-Koneksi)

Untuk membuat suatu koneksi antara dua alat, Pertama klik ikon Connections dari kotak Device-Type Selection untuk [membawa naik] tersedia daftar koneksi-koneksi. Lalu klik jenis kabel yang sesuai. cusor mouse akan mengubah ke dalam a "koneksi" cursor. Klik di alat yang pertama dan memilih satu interface yang sesuai untuk sambungan. Lalu klik di alat yang kedua dan melakukan yang sama. Suatu kabel koneksi akan muncul antara kedua alat-alat, beserta lampu link yang mempertunjukkan status link di masing-masing berakhir (karena interface mempunyai lampu link). Untuk daftar yang penuh koneksi-koneksi yang mendukung di Packet Tracer 4.0,baca diahalaman bantu "Connections/Links".

Untuk dengan cepat membuat banyak koneksi jenis yang sama, tekanan dan tahan tombol Ctrl, klik di jnis kabelk di dalam kotak Device-Specific Selection, dan melepaskan tombol Ctrl. Koneksi cursor kini dikunci dan anda dapat berulang-kali membuatan jenis koneksi yang sama antara alat-alat. Batalkan operasi ini dengan menekan kabel, Ikon pembatalan jenis.

Logical Topology Editing Tools

Anda dapat menggunakan alat-alat di dalam batang Common Tools untuk mengedit tata letak dari topologi mu

Lalat/perkakas	Penggunaan
Select	Object klik dan hambat mereka di sekeliling. Ini adalah alat asumsi. Anda dapat juga memilih object ganda dengan menekan tombol mouse dan lalu menyeret cursor mu (di) atas mereka.Cara ini [menggambarkan] suatu segiempat panjang di sekitar object supaya Anda dapat menyeret semuanya secara serempak. Tekan keyboard Esc menyetem karena akses yang cepat pada alat ini.
Move Layout	Gerakkan seluruh ruang kerja mu di sekitar dengan click-and-tahan gerak mouse
Place Note	Tulis dan tempatkan di mana pun catatan lengket di ruang kerja.
Delete	Object hapus dari ruang kerja. Ketika anda memilih alat Delete,cursor mouse akan mengubah ke dalam "X." Anda kemudian bisa klik di setiap obyek (suatu alat, koneksi, atau catatan) bahwa anda ingin menghapus.
Inspect	Perhatikan suatu tabel-tabel alat (seperti tabel-tabel ARP dan MAC) jika itu mempunyai
Add Simple PDU	Lihat pada "Modus Simulasi" bantu bagian untuk informasi.
Add Complex PDU	Lihat pada "Modus Simulasi" bantu bagian untuk informasi

Configuring Devices

Untuk membuat kebanyakan dari alat-alat bermanfaat, anda perlu untuk mengatur beberapa pengaturan yang dasar (sebagai contoh, satu alamat IP antar muka dan subnet mask). Anda dapat menetapkan parameter-parameter dasar melalui layar konfigurasi GUI alat itu (klik tab Config dari jendela konfigurasi alat). Alat-alat yang berbeda mempunyai pengaturan-pengaturan yang berbeda yang tersedia. Lihat pada masing-masing bantuan alat halaman untuk informasi yang terperinci.

Cisco IOS: Routers and Switches

untuk routers dan switches, anda akan sudah mengakses kepada Cisco IOS dengan dibatasi set dari perintah-perintah. Anda dapat menggunakan perangkat lunak itu untuk membuat konfigurasi-konfigurasi dan pandangan yang dikedepankan berbagai informasi jaringan di dalam waktu nyata (jika anda di Realtime Mode). Di sini ada beberapa contoh-contoh dari perintah-perintah yang tersedia bagi anda: ping, traceroute, show interface, daftar ip akses, dan switchport mengakses vlan. Lihat pada "Configuring Devices" bagian bantuan memfile untuk semua yang didukung perintah Cisco IOS.

Managing Workspace Clutter (Docking/Undocking Subwindows)

Mungkin ada waktu ketika anda memerlukan membuka jendela ganda di layar mu (terutama ketika anda mulai menjalankan simulasi-simulasi dan harus menjejaki banyak berbagai hal serempak). Untuk memperkecil kesemrawutan yang visual, anda dapat menyusun popup dan sub windows dalam berbagai cara. Banyak jendela dapat dimasukkan ke dok kepada atau tidak masuk dok/memotong (yang diapungkan; terapung) dari ruang kerja. Anda dapat menarik windows apung (via bar?palang sebutan/judul mereka) dan memotong mereka kepada yang ditinggalkan, benar, atau tepi alas dari ruang kerja. Hanya menarik windows pada judul nya sampai bstsng cursor dekat psds tepi dan lalu melepaskan tombol mouse. Jendela itu akan membawakan untuk tepi tersebut. Untuk keluar dari jendela, menyeret windows yang dimasukkan ke dok judul palang dan itu gerakan karena tepi ruang kerja kepada di mana pun di layar mu

Tambahan lagi isyarat-isyarat mengenai masuk dok dan mengeluarkan dari windows:

• Di suatu posisi yang dimasukkan ke dok, palang judul windows adalah tak dikenal; windows bisa ada di puncak atau perbatasan yang ditinggalkan. Gunakan Tombol widows yang dekat itu (x) sebagai suatu isyarat ke tempat palang judul

• Anda dapat klik ganda suatu windows palang judul widows dengan cepat kotak antara status(negara yang tidak dimasukkan ke dok atau yang dimasukkan ke dok.

• Jika ada windows lain telah pada tepi, anda dapat masuk dok suatu jendela yang kedua di sebelah jendela pertama itu.

• Jika anda tidak menghendaki suatu jendela untuk masuk dok/memotong di mana pun ketika Anda menyeret nya di sekeliling, tekanan?media pers dan memegang rekor Ctrl kunci ketika Anda menyeret nya.