MAKALAH
FISIKA
SINYAL
GURU
PEMBIMBING
Eka
Gusman., S.Si
DISUSUN OLEH KELOMPOK 1
1. TESYA AYU RAISA
2. PUTRI REGINA ABIMANYU
3. REVI MARISKA
4. ALFINA BERLIANTI
MADRASAH
ALIYAH NEGERI 3 PALEMBANG
TAHUN
AJARAN 2020/2021
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha
Kuasa Atas Berkat dan rahmatnyalah kami bisa menyelesaikan tugas Makalah ini
dengan Tepat waktu.
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas akademik Pendidikan
Fisika tahun ajaran 20202021. Adapun topik yang dibahas didalam makalah ini
adalah mengenai sinyal. Makalah
ini akan memperdalam pengetahuan kita tentang sinyal.
Sinyal adalah suatu besaran fisis yang berubah terhadap
waktu, ruang, ataupun dapat berubah terhadap variabel bebas lainnya, yang
dimaksud dengan variabel bebas disini adalah sinyal dapat dikatakan sebagai
sinyal kontinyu (dinyatakan dengan x(n)), sinyal diskrit (dinyatakan dengan
x(t)), dan lain-lain
Kami juga mengucapkan terima
kasih kepada Bapak Eka Gusman., S.Si . sebagai guru pembimbing yang telah membimbing penulis
didalam menyusun makalah ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah berkontribusi untuk tersajinya makalah ini.
Kami menyadari bahwa Makalah ini masih jauh dari kata
sempurna, hal itu dikarenakan keterbatasan yang ada. Sehingga kami sangat
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca.
Kiranya makalah ini memberikan banyak manfaat bagi
kehidupan kita semua. Sehingga permasalahan sinyal dapat diketahui.. Atas perhatiannya,
kami ucapkan terima kasih.
Palembang 08 januari 2020
penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...............................................................................................................
DAFTAR
ISI.............................................................................................................................
BAB
I PENDAHULUAN .......................................................................................................
BAB
II PEMBAHASAN..........................................................................................................
2.1
Pengrtian sinyal dan digital .................................................................................................
2.2
pengelompokkan sinyal........................................................................................................
2.3
sinyal digital.........................................................................................................................
2.4
sinyal kuat............................................................................................................................
2.5
sinyal lemah .........................................................................................................................
2.6
konversi digital anaog dan enalog ke digital .......................................................................
2.7
contoh contoh sinyal
BAB
III PENUTUP .................................................................................................................
3.1
Kesimpulan...........................................................................................................................
KATA
PENGANTAR...............................................................................................................
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam
era modern sekarang ini, istilah digital tentu sudah tidak asing lagi di
telinga. Hampir semua peralatan elektronik di sekitar kita saat ini telah
menggunakan sistem digital dalam pemrosesannya. Sistem digital ini salah
satunya digunakan dalam pemrosesan sinyal, yang biasa dikenal dengan
sinyal digital. Istilah sinyal digital merupakan istilah dari suatu teknologi
yang mengubah suatu sinyal analog menjadi menjadi data digital sehingga sinyal
dapat diproses lebih mudah dan cepat. Istilah digital sendiri adalah suatu
sistem yang hanya mengenal dua kondisi. Dua kondisi tersebut biasanya diwakili
oleh angka nol dan satu, on dan off, maupun yang lainnya. Satuan terkecil dari
sinyal digital adalah bit.
Terdapat beberapa alasan
mengapa sinyal digital digunakan. Alasan yang pertama karena pemrosesan
sinyal menggunakan sistem digital terprogram memiliki fleksibilitas dalam
pemrosesan. Pada sistem digital, untuk mengubah suatu proses hanya dibutuhkan
pengubahan program saja. Sedangkan jika menggunakan sistem analog,
perubahan proses berarti mengubah setting dari perangkat keras untuk
mendapatkan hasil yang diharapkan. Selain masalah yang telah disebutkan di
atas, ketelitian dan akurasi juga merupakan hal yang penting dalam memproses
suatu sinyal. Pengolahan sinyal menggunakan sistem sinyal digital memiliki
pengendalian dan akurasi yang lebih baik jika dibandingkan dengan pemrosesan
dengan menggunakan sistem analog.
Faktor toleransi yang
terdapat pada sistem sinyal analog seringkali menimbulkan kesulitan
pengendalian akurasi proses. Salah satu persyaratan yang dibutuhkan untuk
menentukan akurasi pada sistem sinyal digital antara lain penentuan akurasi
pada konverter analog ke digital (A/D).
Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetic tanpa
mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan
demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses dengan mudah
tanpa terlalu banyak mengurangi kualitas data. Metode-metode pemrosesan sinyal
digital juga membolehkan implementasi algoritma-algoritma pemrosesan sinyal
yang lebih canggih. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk diproses
secara matematik dengan akurasi yang tinggi.
Kelebihan lain dari sistem sinyal digital ini adalah biaya yang
relatif lebih murah dibandingkan dengan sinyal analog dalam pemrosesannya.
Kelebihan-kelebihan pemrosesan sinyal digital yang telah disebutkan di atas
menyebabkan pemrosesan sinyal digital lebih banyak digunakan untuk berbagai aplikasi
dalam kehidupan sehari-hari dan telah menjadi suatu kebutuhan yang hampir tak
bisa dipisahkan dari gaya hidup manusia modern saat ini. Adapun beberapa contoh
penggunaan sinyal digital misalnya aplikasi pengolahan suara pada kanal
telepon, pemrosesan citra serta transmisinya, dalam bidang seismologi dan
geofisika, eksplorasi minyak, deteksi ledakan nuklir, pemrosesan sinyal yang
diterima dari luar angkasa.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan
beberapa permasalahan antara lain:
1.
Pengertian tentang sinyal dan Digital
2. Sinyal Digital dan
Aplikasinya
1.3 Tujuan Penulisan makalah
Penulisan makalah ini bertujuan untuk :
1. Agar Mahasiswa/i
mengetahui apa perbedaan sinyal analog dan sinyal digital 2. Agar Mahasiswa/i
lebih dalam memahami tentang sinyal digital
3. Agar mahasiswa/i dapat mengetahui apa saja aplikasi dari sinyal
digital di kehidupan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 . Pengertian Sinyal
dan Digital
a. Pengertian Sinyal
Sinyal secara umum sinyal artinya "Isyarat" atau lebih
kerenya sinyal adalah suatu isyarat untuk melanjutkan atau meneruskan suatu
kegiatan. Biasanya sinyal ini berbentuk tanda-tanda, lampu-lampu,
suara-suara, dll. Dalam kereta api, misalnya, sinyal berarti suatu tanda untuk
melanjutkan atau meneruskan perjalanan ke tempat/stasiun berikutnya, dan
biasanya sinyal ini dikirimkan oleh stasiun yang terkait. Sinyal adalah suatu
besaran fisis yang merupakan
fungsi ruang, waktu atau beberapa vaiabel Besaran fisis, misalnya tegangn
listrik, Intensitas cahaya, Simpangan getaran/gelombang dll .
Sinyal adalah suatu besaran
fisis yang berubah terhadap waktu, ruang, ataupun dapat berubah terhadap
variabel bebas lainnya, yang dimaksud dengan variabel bebas disini adalah
sinyal dapat dikatakan sebagai sinyal kontinyu (dinyatakan dengan x(n)), sinyal
diskrit (dinyatakan dengan x(t)), dan
lain-lain
b. Pengertian Digital
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 isyarat
digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat.
Biasanya
isyarat ini juga dikenal dengan isyarat diskret. Sinyal yang mempunyai dua
keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada isyarat
digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk
sebuah bit adalah 2 buah (21). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4
(22), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang
terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2n buah.
System digital merupakan bentuk sampling dari sytem
analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa).
besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit
(bandwidth). jumlah bit juga sangat memengaruhi nilai akurasi system digital.
Contoh kasus. ada system digital dengan lebar 1 byte (8 bit).
maka nilai-nilai yang dapat dikenali oleh system adalah bilangan bulat dari 0 -
255 (256 nilai: 2 pangkat 8).
Kita bandingkan dengan system analog -- di antara
angka 0 s/d 255 --... system analaog dapat menghasilkan nilai sebanyak tidak
terhingga (0..0,0002... dst). Namun dengan semakin lebarnya bandwith digital
(bisa hampir 3 GByte) dijaman sekarang ini membuat semakin tipisnya perbedaan
antara digital dan analog system.
Signal digital ini memiliki berbagai keistimewaan yang unik yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog yaitu:
l Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat
membuat informasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.
l Penggunaan yang berulang – ulang terhadap informasi tidak
memengaruhi kualitas dan kuantitas informsi itu sendiri.
l Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam
berbagai bentuk. Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan
mengirimnya secara interaktif.
Kata Digital berasal
dari kata Digitus, dalam Bahasa Yunani yang berarti jari-jemari. Apabila
jari-jemari seseorang dihitung, maka akan berjumlah sepuluh (10). Nilai sepuluh
tersebut terdiri dari 2 radix, yaitu 1 dan 0. Oleh karena itu digital merupakan
penggambaran dari suatu kondisi bilangan yang terdiri dari angka 0
dan 1 atau OFF dan ON (sistem bilangan biner), dapat juga disebut
dengan istilah Bit (Binary Digit ).
Semua sistem komputer
menggunakan sistem digital sebagai basis datanya. Peralatan canggih, seperti komputer, pada prosesornya memiliki
serangkaian perhitungan biner yang rumit. Dalam gambaran yang mudah,
proses biner adalah seperti saklar pada lampu, yang memiliki 2 keadaan, yaitu OFF (0) dan ON (1).
Pada kondisi saklar
lampu yang ditekan (tombol ON), maka lampu akan menyala & ruangan akan
tampak terang, tapi sebaliknya jika saklar lampu tidak ditekan (tombol OFF),
maka lampu tidak menyala & ruangan tampak gelap. Misalnya ada 20 buah lampu
dan saklar, jika saklar itu dinyalakan dalam posisi A, maka ia akan membentuk
gambar bunga, dan jika saklar itu dinyalakan dalam posisi B, maka ia akan
membentuk gambar hati. Begitulah kira-kira biner digital tersebut.
2.2 Pengelompokan Sinyal
Berdasarkan
variabelnya, maka sinyal dapat
dikatagorikan : a. Sinyal yang dapat didefinisikan dgn fungsi matematika yg
jelas. Contoh : S (t) = 10t + 2 sinyal mrpk fungsi linier S (t) = 10t2 + t fs.
Non linier / kuadrat S (x,t) = 10 Sin 2(x/+ t/T)
fs. Ruang x dan waktu t
b. Sinyal yg tidak dapat
didefinisikan dgn fungsi matematika secara jelas dan bahkan sangat
komplek. Contoh sinyal gempa, sinyal pembicaraan manusia spt
gb.1
Gambar 2.1.
contoh sinyal suara Sinyal pd gb.2.1 tsb
merupakan kumpulan dari gelombang sinus dengan amplitudo dan frekuensi yg
berbeda-beda yang merupakan fungsi waktu,Berdasarkan persaman sinyal tersebut,
maka informasi yang dapat diamati adalah dgn mengukur amplitude, frekuensi,
perubahan, dan fasa noise Berdasarkan jenis/datanya sinyal dapat dikelompokan :
Sinyal Analog (continue ) -sinyal ini nilainya selalu ada (continue) dan
berubah-ubah fungsi waktu - nilainya tidak bisa dipisahkan/diputus antara satu
waktu dengan waktu berikutnya Sinyal digital - sinyal yang nilainya selalu
kontan/tetap yaitu 0 atau 1 - nilainya dapat dianalisa secara terpisah sesuai
waktu pencuplikan/sampling Pembahasan kali ini akan difokuskan pada materi
tentang Sinyal Digital.
2.3 Sinyal Digital
Sinyal
digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami
perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Sinyal digital
hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh
oleh derau/noise, 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 (21). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4
(22), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang
terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2n buah. Sinyal digital adalah
sinyal yang terbentuk dari bit-bit biner. Bentuknya sering digambarkan dalam
bentuk persegi yang secara periodik. Sinyal
digital mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sinyal analog karena mempunyai
kecepatan transmisi yang tinggi dibandingkan sinyal analog. Sinyal digital juga
lebih tahan terhadap error dan dalam mengaplikasikan sinyal digital tidak
membutuhkan peralatan yang terlalu kompleks. Selain itu jika diaplikasikan
dalam transmisi audio kulaitas suara yang di transmisikan lewat sinyal digital
juga lebih jernih dibandingkan dengan sinyal analog. Gambar 2.2 Sinyal Digital
Teknologi digital memiliki beberapa keistimewaan unik yang tidak dapat
ditemukan pada teknologi analog , yaitu : - Mampu mengirimkan informasi
dengan kecepatan cahaya yang mengakibatkan informasimdapat dikirim dengan
kecepatan tinggi.
II. Dasar Teori Sinya
2.1.
Konsep Dasar Tentang Sinyal
Sinyal
merupakan sesuatu yang secara kuantitatif bisa terdeteksi dan digunakan untuk
memberikan informasi yang berkaitan dengan fenomena fisik. Contoh sinyal yang
kita temui dalam kehidupan sehari hari, suara manusia, cahaya, temperatur,
kelembaban, gelombang radio, sinyal listrik, dsb. Sinyal listrik secara khusus
akan menjadi pembicaraan di dalam praktikum ini, secara normal diskpresikan di
dalam bentuk gelombang tegangan atau arus. Dalam aplikasi bidang rekayasa,
banyak sekali dijumpai bentuk sinyal-sinyal lingkungan yang dikonversi ke
sinyal listrik untuk tujuan memudahkan dalam pengolahannya.
Secara
matematik sinyal biasanya dimodelkan sebagai suatu fungsi yang tersusun lebih
dari satu variabel bebas. Contoh variabel bebas yang bisa digunakan untuk
merepresentasikan sinyal adalah waktu, frekuensi atau koordinat spasial.
Sebelum memperkenalkan notasi yang digunakan untuk merepresentasikan sinyal,
berikut ini kita mencoba untuk memberikan gambaran sederhana berkaitan dengan
pembangkitan sinyal dengan menggunakan sebuah sistem.
Perhatikan
Gambar 2.1, yang mengilustrasikan bagaimana sebuah sistem di bidang rekayasa
(engineering) dan bentuk sinyal yang dibangkitkannya. Gambar 2.1a merupakan
contoh sederhana sistem rangkaian elektronika yang tersusun dari sebuah
capasitor C, induktor L dan resistor R. Sebuah tegangan v(t) diberikan sebagai
input dan mengalis melalui rangkaian RLC, dan memberikan bentuk output berupa
sinyal sinusoida sebagai fungsi waktu seperti pada Gambar 2.1b. Notasi v(t) dan
y(t) merupakan variabel tak bebas, sedangkan notasi t merupakan contoh variabel
bebas. Pada Gambar 2.1c merupakan sebuah ilustrasi proses perekaman menggunakan
digital audio recorder. Sedangkan Gambar 2.1d adalah contoh sinyal ouput hasil
perekaman yang disajikan di dalam bentuk grafik tegangan sebagai fungsi waktu.
Gambar
2.1. Contoh gambaran sistem dan sinyal
ouput yang dihasilkan
Contoh
bentuk sinyal waktu kontinyu bisa dilihat seperti pada Gambar 2.2a, yang dalam
hal ini memiliki bentuk sinusoida dan bisa dinyatakan dalam bentuk fungsi
matematik x(t) = sin(Ï€t).
Sedangkan contoh sinyal waktu diskrit bisa dibentuk dengan menggunakan bentuk
dasar sinyal yang sama, tetapi nilai-nilainya muncul pada setiap interval waktu
T = 0.25dt, dengan bentuk representasi matematik sebagai berikut, x[k] =
sin(0.25Ï€k). Dan gambaran sinyal waktu
diskrit pada sekuen dengan rentang waktu − 8 ≤ k ≤
8 bisa dilihat seperti pada Gambar 2.2b.
2.2.
Sinyal Waktu Kontinyu
Suatu
sinyal x(t) dikatakan sebagai sinyal
waktu-kontinyu atau sinyal analog ketika dia memiliki nilai real pada
keseluruhan rentang waktu t yang ditempatinya. x(t) disebut sinyal waktu kontinyu, jika
t merupakan variabel kontinyu. Sinyal waktu kontinyu dapat didefinisikan dengan
persamaan matematis sebagai berikut:
f (t)€(−∞,∞)
|
(2-1)
|
Dimana f(t)
adalah variabel tidak bebas yang menyatakan fungsi sinyal waktu kontinyu
sebagai fungsi waktu. Sedangkan t merupakan variabel bebas, yang bernilai
antara – tak hingga (-∞)
sampai + tak hingga (+∞).
Hampir
semua sinyal di lingkungan kita ini mseupakan sinyal waktu kontinyu. Berikut
ini adalah yang sudah umum:
• Gelombang tegangan dan arus yang
terdapat pada suatu rangkaian listrik
• Sinyal audio seperti sinyal wicara
atau musik
• Sinyal bioelectric seperti
electrocardiogram (ECG) atau electro encephalogram (EEG)
• Gaya-gaya pada torsi dalam suatu sistem
mekanik
• Laju aliran pada fluida atau gas
dalam suatu proses kimia
Sinyal
waktu kontinyu memiliki bentuk-bentuk dasar yang tersusun dari fungsi dasar
sinyal seperti fungsi step, fungsi ramp, sinyal periodik, sinyal eksponensial
dan sinyal impulse.
Fungsi Step
Dua
contoh sederhana pada sinyal kontinyu yang memiliki fungsi step
dapat diberikan seperti pada Gambar 2.3a. Sebuah fungsi step
dapat diwakili dengan suatu bentuk matematis sebagai:
1,
|
t ≥
|
u(t )=
|
(2-2)
|
0,
|
t <0
|
Dimana t merupakan variabel bebas
bernilai dari -∞ sampai +∞, dan u(t) merupakan variabel tak bebas yang memiliki nilai
1 untuk t > 0, dan bernilai 0 untuk t < 0. Pada contoh tersebut
fungsi step memiliki nilai khusus, yaitu 1 sehingga bisa disebut sebagai unit step.
Pada kondisi real, nilai output u(t) untuk t > 0 tidak selalu sama
dengan 1, sehingga bukan merupakan unit step.
Gambar
2.3. Fungsi step dan fungsi ramp
Fungsi Ramp
Fungsi ramp (tanjak) untuk sinyal
waktu kontinyu didefinisikan sebagai berikut
t,
r (t )= tu(t )=
0,
t ≥0
t <0
(2-3)
Dimana nilai t bisa bervariasi dan
menentukan kemiringan atau slope pada r(t). Untuk contoh diatas nilai r adalah
1, sehingga pada kasus ini r(t) merupakan “unit slope”, yang mana merupakan alasan bagi r(t)
untuk dapat disebut sebagai unit-ramp function. Jika ada variable K
sedemikian hingga membentuk Kr(t), maka slope yang dimilikinya adalah K
untuk t> 0. Suatu fungsi ramp diberikan pada Gambar 2.3b.
Sinyal Periodik
Ditetapkan T sebagai suatu nilai real positif.
Suatu sinyal waktu
kontinyu x(t)
dikatakan
periodik terhadap waktu dengan periode T jika :
|
|
x(t + T)
= x(t) untuk semua nilai t, −∞< t <∞
|
(2-4)
|
merupakan nilai integer positif. Periode fundamental merupakan nilai positif terkecil T untuk
persamaan (2-5).
Suatu contoh sinyal periodik
memiliki persamaan seperti berikut
x(t)=Acos(ωt+θ)
|
(2-5)
|
Dimana A
adalah amplitudo, ω adalah frekuensi dalam radian per
detik (rad/detik), dan θ adalah fase
dalam radian. Frekuensi f
dalam hertz (Hz) atau siklus per detik adalah sebesar f = ω/2π.
Untuk melihat bahwa fungsi sinusoida
yang diberikan dalam persamaan (5) adalah fungsi periodik, untuk nilai pada
variable waktu t, maka:
2Ï€
|
= A cos(ωt +2π + θ )= A cos(ωt + θ )
|
||||||
A cos ω t
|
+
|
+ θ
|
(2-6)
|
||||
ω
|
|||||||
Sedemikian hingga
|
fungsi
|
sinusoida merupakan
fungsi periodik dengan
periode
|
2π/ω, nilai ini
|
||||
selanjutnya dikenal sebagai periode fundamentalnya. Sebuah
sinyal dengan fungsi sinusoida x(t) =A
cos(wt+θ) diberikan pada Gambar 2.4 untuk nilaiθ = 0,
dan f =
2 Hz.
Sinyal Eksponensial
Sebuah
sinyal waktu kontinyu yang tersusun dari sebuah fungsi eksponensial dan
tersusun dari frekuensi komplek s = σ
+ jωθ,bisa dinyatakan sebagai berikut:
x(t )= e
|
st
|
= e
|
(σ + jω0)t
|
= e
|
σt
|
(cosω0t+j sin ω0t)
|
(2-7)
|
Sehingga sinyal waktu kontinyu dengan fungsi eksponensial
bisa dibedakan dengan memlilah komponen real dan komponen iamjinernya seperti
berikut:
•
komponen real Re{est}=eσt
cosω0t
•
komponen imajiner Im{est}=eσt
sin ω0t
Tergantung
dari kemunculan komponen real atau imajiner, dalam hal ini ada dua kondisi
khusus yang banyak dijumpai pada sinyal eksponensial, yaitu
Kasus 1: Komponen imajiner adalah nol (ω0= 0)
Tanpa adanya komponen imajiner,
menyebabkan bentuk sinyal eksponensial menjadi seperti
berikut
x(t) = eσt
|
(2-8)
|
Dimana x(t) merepresentasikan sebuah
nilai real pada fungsi eksponensial. Gambar 2.5 memberi ilustrasi nilai real
pada fungsi eksponensial pada suatu nilai σ. Ketika nilai σ
negatif (σ< 0), maka fungsi eksponensial
menujukkan adanya peluruhan nilai (decays) sesuai dengan kenaikan waktu t.
Kasus 2: Komponen real adalah nol (σ=
0)
Ketika komponen
real σ pada frekuensi
komplek s adalah
nol, fungsi eksponensial
bisa
dinyatakan sebagai
x(t )= e jω0t=cos ω
|
t + j sin ω
|
t
|
(2-9)
|
0
|
0
|
Dengan kata lain bisa dinyatakan
bahwa bagian real dan imajiner dari eksponensial komplek adalah sinyal
sinusoida murni. Contoh sinyal eksponensial komplek dengan komponen frekuensi
real nol bisa dilihat seperti pada Gambar 2.5 berikut ini.
(a) Nilai
real sinyal eksponensial komplek
Sinyal
Impuls
Sinyal
impulse, dalam hal ini adalah fungsi unit impulse δ(t), yang juga dikenal sebagai fungsi Dirac delta atau
secara lebih sederhana dinyatakan sebagai fusngi delta function, bisa
didefinisikan di dalam terminologi 2 sifat berikut.
• Amplitudo
δ (t )=0,
t ≠0
•
Area sinyal tertutup
∞∫ δ(t)dt
= 1
− ∞
Penggambaran
secara langsung sebuah sinyal impulse pada sinyal waktu kontinyu sebetulnya
relatif sulit, yang paling umum digunakan adalah sebuah penyederhanaan. Dengan
membentuk garis vertikal dengan panah menghadap ke atas seperti pada Gambar
2.6, diharapkan cukup untuk merepresentasikan sebuah sinyal yang memiliki durasi
sangat sempit dan hanya muncul sesaat dengan nilai magnitudo sama dengan 1.
Gambar
2.6. Contoh sinyal impuls
III.
Perangkat Yang Diperlukan
•
1 (satu) buah PC lengkap sound card dan OS Windows dan
perangkat lunak Matlab
•
1 (satu) flash disk dengan kapasitas yang cukup
IV.
Langkah Percobaan
4.1
Pembangkitan Sinyal Waktu Kontinyu Sinusoida
Disini
kita mencoba membangkitkan sinyal sinusoida untuk itu coba anda buat program
seperti berikut:
Fs=100;
t=(1:100)/Fs;
s1=sin(2*pi*t*5);
plot(t,s1)
Sinyal yang terbangkit adalah sebuah
sinus dengan amplitudo Amp = 1, frekuensi f = 5Hz dan fase awal θ = 0. Diharapkan anda sudah memahami tiga parameter dasar
pada sinyal sinus ini. Untuk lebih memahami coba lanjutkan dengan langkah
berikut :
1. Lakukan
perubahan pada nilai s1:
s1=sin(2*pi*t*10);
Dan perhatikan apa yang terjadi,
kemudian ulangi untuk mengganti angka 10 dengan 15, dan 20.
Perhatikan apa yang terjadi, plot
hasil percobaan anda.
2. Coba
anda edit kembali program anda sehingga bentuknya persis seperti pada langkah1,
kemudian lanjutkan dengan melakukan perubahan pada nilai amplitudo, sehingga
bentuk perintah pada s1 menjadi:
s1=5*sin(2*pi*t*5);
Coba perhatikan apa yang terjadi?
Lanjutkan dengan merubah nilai amplitudo menjadi 10, 15 dan
20. Apa pengaruh perubahan amplitudo
pada bentuk sinyal sinus?
3. Kembalikan
program anda sehingga menjadi seperti pada langkah pertama. Sekarang coba anda
lakukan sedikit perubahan sehingga perintah pada s1 menjadi:
s1=2*sin(2*pi*t*5 + pi/2);
Coba anda
perhatikan, apa yang terjadi? Apa yang baru saja anda lakukan adalah merubah
nilai fase awal sebuah sinyal dalam hal ini nilai θ = π/
2 = 90o. Sekarang lanjutkan langkah anda dengan merubah nilai fase
awal menjadi 45o, 120o, 180o, dan 270o.
Amati bentuk sinyal sinus terbangkit, dan catat hasilnya. Plot semua gambar
dalam satu figure dengan perintah subplot.
4.2 Pembangkitan Sinyal Waktu Kontinyu Persegi
Disini
akan kita bangkitkan sebuah sinyal persegi dengan karakteristik frekuensi dan
amplitudo yang sama dengan sinyal sinus. Untuk melakukannya ikuti langkah
berikut ini :
1.
Buat sebuah m file baru kemudian buat
program seperti berikut ini. Fs=100;
t=(1:100)/Fs;
s1=SQUARE(2*pi*5*t);
plot(t,s1,'linewidth',2) axis([0 1 -1.2 1.2])
Coba
anda lakukan satu perubahan dalam hal ini nilai frekuensinya anda rubah menjadi
10 Hz, 15 Hz, dan 20 Hz. Apa yang anda dapatkan? Plot semua gambar dalam satu
figure dengan perintah subplot.
3. Kembalikan
bentuk program menjadi seperti pada langkah pertama, Sekarang coba anda rubah
nilai fase awal menjadi menjadi 45o, 120o, 180o,
dan 225o. Amati dan catat apa yang terjadi dengan sinyal persegi
hasil pembangkitan. Plot semua gambar dalam satu figure dengan perintah
subplot.
4.3. Pembangkitan
Sinyal Dengan memanfaatkan file *.wav
Kita mulai bermain dengan file
*.wav. Dalam hal ini kita lakukan pemanggilan sinyal audio yang ada dalam
hardisk kita. Langkah yang kita lakukan adalah seperti berikut :
1.
Anda buat m file baru, kemudian buat
program seperti berikut : y1=wavread('namafile.wav');
Fs=10000;
wavplay(y1,Fs,'async') % Memainkan
audio sinyal asli
2. Cobalah
untuk menampilkan file audio yang telah anda panggil dalam bentuk grafik
sebagai fungsi waktu. Perhatikan bentuk tampilan yang anda lihat. Apa yang anda
catat dari hasil yang telah anda dapatkan tsb?
4.4. Pembangkitan
Sinyal Kontinyu Fungsi Ramp
Sebagai
langkah awal kita mulai dengan membangkitkan sebuah fungsi ramp. Sesuai dengan
namanya, fungsi ramp berarti adalah tanjakan seperti yang telah ditulis pada
persamaan (3). Untuk itu anda ikuti langkah berikut ini. Buat program baru dan
anda ketikkan perintah seperti berikut :
%Pembangkitan
Fungsi Ramp
y(1:40)=1;
x(1:50)=[1:0.1:5.9];
x(51:100)=5.9;
t1=[-39:1:0];
t=[0:1:99];
plot(t1,y,'b',t,x,'linewidt',4)
title('Fungsi
Ramp')
xlabel('Waktu
(s)')
ylabel('Amplitudo')
II. Operasi Dasar Pada Sinyal dengan Variabel Tak
Bebas
Masalah
mendasar pada proses pembelajaran pengolahan sinyal adalah bagaimana
menggunakan sistem untuk melakukan pengolahan atau melakukan manipulasi
terhadap sinyal. Pembicaraan ini biasanya melibatkan kombinasi pada beberapa
operasi dasar. Ada dua kelas di dalam operasi dasar sinyal. Yang pertama adalah
operasi yang dibentuk oleh variabel tidak bebas yang meliputi amplitude scaling
(penguatan / pelemahan), addition, mutiplication. Yang kedua adalah operasi
yang dibentuk dengan variabel bebas, meliputi time scaling, reflection, dan
time shifting .
2.1.
Amplitude Scaling
Apmlitude Scaling bisa berupa
penguatan jika faktor pengali lebih besar dari 1, atau menjadi pelemahan jika
faktor pengali kurang dari 1.
Penguatan
Sinyal
Peristiwa penguatan sinyal
seringkali diumpai pada perangkat audio seperti radio, tape, bahkan pada
transmisi gelombang radio yang berkaitan dengan multipath, dimana masing-masing
sinyal datang dari Tx ke Rx akan saling menguatkan apabila fase sinyal sama.
Fenomena ini dapat juga direpresentasikan secara sederhana sebagai sebuah
operasi matematika sebagai berikut:
y(t) = amp x(t)
|
(4-1)
|
dimana:
y(t) = sinyal output
amp = konstanta penguatan sinyal
x(t) = sinyal input
Bentuk diagram blok dari sebuah
operasi pernguatan sinyal dapat diberikan pada gambar berikut ini.
Sinyal
|
Operation
|
Sinyal
|
||
Masuk
|
Amplifier
|
Keluar
|
||
Gambar
4.1. Diagram blok penguatan suatu
sinyal
Modul 4 Operasi Dasar Sinyal 1
Besarnya nilai konstanta sinyal amp
>1, dan penguatan sinyal seringkali dinyatalan dalam besaran deci Bell, yang
didefinisikan sebagai:
amp_dB = 10 log(output/input)
|
(4-2)
|
Dalam domain waktu, bentuk sinyal
asli dan setelah mengalami penguatan adalah seperti gambar berikut.
Pelemahan Sinyal
Apabila sebuah sinyal dilewatkan
suatu medium seringkali mengalami berbagai perlakuan dari medium (kanal) yang
dilaluinya. Ada satu mekanisme dimana sinyal yang melewati suatu medium
mengalami pelemahan energi yang selanjutnya dikenal sebagai atenuasi (pelemahan
atau redaman) sinyal.
Bentuk
diagram blok dari sebuah operasi pernguatan sinyal dapat diberikan pada gambar
berikut ini.
Sinyal
|
Media Transmisi
|
Sinyal
|
||
Masuk
|
(Kanal)
|
Keluar
|
||
Gambar
4.3 Operasi Pelemahan suatu sinyal
Dalam bentuk
operasi matematik sebagai
pendekatannya, peristiwa ini
dapat diberikan
sebagai berikut:
|
|
y(t) =
att x(t)
|
(4-3)
|
Dalam hal ini nilai att<
1, yang merupakan konstanta pelemahan yang terjadi. Kejadian ini sering muncul
pada sistem transmisi, dan munculnya konstanta pelemahan ini dihasilkan oleh
berbagai proses yang cukup komplek dalam suatu media transmisi.
Modul 4 Operasi Dasar Sinyal 1
Gambar
4.4. Pelemahan Sinyal
Dari gambar tersebut dapat dilihat
bahwa proses penguatan dan pelemahan sinyal merupakan dua hal yang hampir sama.
Dalam pengatan sinyal amplitudo sinyal output lebih tinggi dibanding sinyal
input, sementara pada pelemahan sinyal amplitudo sinyal output lebih rendah
disbanding sinyal input. Tetapi pada kedua proses operasi ini bentuk dasar
sinyal tidak mengalami perubahan.
2.2. Addition
Proses
penjumlahan sinyal seringkali terjadi pada peristiwa transmisi sinyal melalui
suatu medium. Sinyal yang dikirimkan oleh pemancar setelah melewati medium
tertentu misalnya udara akan mendapat pengaruh kanal, pengaruh tersebut
tentunya akan ditambahkan pada sinyal aslinya. Misal Sinyal informasi yang
terpengaruh oleh noise atau sinyal lain dari kanal, maka secara matematis pada
sinyal tersebut pasti terjadi proses penjumlahan. Sehingga pada bagian penerima
akan mendapatkan sinyal sebagai hasil jumlahan sinyal asli dari pemancar dengan
sinyal yang terdapat pada kanal tersebut.
Sinyal Hasil
|
|||||
Sinyal 1
|
|||||
Jumlahan
|
|||||
Sinyal 2
Gambar
4.5. Diagram blok operasi penjumlahan dua
sinyal.
Contoh penjumlahan dari 2 buah
sinyal dengan amplitudo sama tetapi frekuensi berbeda bisa dilihat pada Gambar
4.6.
Gambar 4.6. Contoh operasi penjumlahan dua
sinyal
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Signal digital sering disebut juga dengan
diskrit. Signal ini tersusun atas dua keadaan yang dikenal dengan bit yaitu
keadaan 0 dan keadaan 1. Sinyal digital merupakan sinyal data dalam bentuk
pulsa yang dapat mengalami perubahan yang tiba- tiba dan mempunyai besaran 0
dan 1. Sinyal digital hanya memiliki dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak
mudah terpengaruh oleh derau/noise, tetapi transmisi dengan sinyal digital
hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Sinyal- sinyal
digital dapat disimpan pada media magnetic tanpa mengalami pelemahan atau
distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian sinyal tersebut dapat
dipindah pindahkan serta diproses dengan mudah tanpa terlalu banyak
mengurangi kualitas data.. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk
diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi. Kelebihan lain dari
sistem sinyal digital ini adalah biaya yang relatif lebih murah dibandingkan
dengan sinyal analog dalam pemberosesannya.
DAFTAR
PUSTAKA
http://www.ilmushare.com/2011/01/apa-itu-sinyal-definisi-sinyal.html http://budi.blog.undip.ac.id/files/2009/06/Pengkondisi-Sinyal-Digital.doc http://irham93.blogspot.com/2013/06/sinyal
-analog-dansinyal digital.html http://mithasanada.wordpress.com/electrocardiogra/ http://welut88.blogspot.com/2013/01/teknologi-analog-dan-digital-pada.html http://id.wikipedia.org/wiki/Sinyal_Digital
Tidak ada komentar:
Posting Komentar