Artikel ini merangkum isi buku yang membahas tentang transformasi Fourier, sinyal analog dan digital, serta teori rangkaian dasar untuk memudahkan pemahaman di bidang embedded.
Artikel ini menjelaskan karakteristik dan prinsip kerja komponen seperti resistor, kapasitor, induktor, transistor, serta memperkenalkan konsep pull-up, pull-down, dan open collector.
Artikel ini dapat membantu Anda memperoleh pengetahuan dasar yang diperlukan untuk merancang dan memahami sistem embedded, serta memahami peran dan interaksi komponen sirkuit elektronik.
Saya mengambil jurusan teknik elektro, tetapi selama kuliah saya tidak pernah memikirkan makna dan pentingnya setiap mata kuliah, saya hanya fokus pada nilai. Tentu saja, setelah semester berakhir dan liburan tiba, tidak ada yang tersisa di kepala saya… ㅜ_ㅜ
Buku ini saya temukan saat mencari informasi tentang bidang embedded, dan setelah saya baca sekilas, saya merasa buku ini sangat tersusun rapi, menjelaskan bidang embedded yang rumit dengan cara yang sederhana, namun isinya terasa mendalam.
Kali ini, saya ingin memasukkan sedikit pengetahuan ke dalam kepala saya, jadi saya akan merangkum isi buku ini di blog saya!!!
Mari kita mulai!
Bab 1 Hardware Collage - Membaca Diagram Skema
1. Sinyal dan Frekuensi
Apa itu Transformasi Fourier?
Semua sinyal dapat direpresentasikan sebagai penjumlahan dari Cos atau Sin!! → Pada akhirnya, sinyal dipisahkan berdasarkan frekuensinya.
Sebagai contoh, fungsi persegi,
Jika dilihat dari perspektif frekuensi fungsi persegi, hasilnya adalah fungsi sinc. Artinya, fungsi persegi tersusun dari banyak gelombang sinus yang berkelanjutan, dan gelombang sinus di sekitar frekuensi 0 memiliki amplitudo dan periode yang lebih panjang, sedangkan gelombang sinus yang lebih jauh memiliki amplitudo dan periode yang lebih pendek.
Dengan melihatnya dari perspektif frekuensi, kita dapat memeriksa berapa banyak frekuensi yang membentuk satu sinyal, dan kita dapat menganalisis besar dan amplitudo masing-masing sinyal.
Jika Anda mengunjungi situs ini, Anda dapat lebih mudah memahami transformasi Fourier!!! (Cobalah ubah gelombang persegi dan lihat hasilnya!)
2. Sinyal Analog & Sinyal Digital & Ground
Sinyal analog biasanya terdiri dari komponen AC dan DC (arus bolak-balik dan arus searah), ACadalah sinyal yang polaritasnya berubah, dan DCmenunjukkan keadaan yang stabil. Di bagian pertama, kita telah mempelajari bahwa semua sinyal dapat dibuat dengan menjumlahkan beberapa sinyal frekuensi. Dengan kata lain, semua sinyal analog dapat dibuat dengan menjumlahkan beberapa komponen frekuensi.
Sinyal digital sebagian besar terdiri dari komponen DC. Artinya, sinyal digital juga merupakan jenis sinyal analog. Hanya saja, kita menetapkan nilai ambang batas tertentu, dan jika nilainya di atas ambang batas, maka dianggap High, dan jika di bawah ambang batas, maka dianggap Low.
Saat sinyal digital berubah dari 0 → 1 atau 1 → 0, terjadilah Bounce, dan hal ini dapat menimbulkan masalah dalam sistem digital (tegangan yang masuk lebih rendah atau terjadi kesalahan pengenalan). Oleh karena itu, hal ini perlu dipertimbangkan dalam proses perancangan.
GND = GROUND menunjukkan titik acuan 0V, dan juga dapat menunjukkan kutub negatif baterai. GND adalah titik tempat semua arus berkumpul dan menjadi titik acuan untuk membedakan antara 0 dan 1.
3. Teori Rangkaian Sederhana
Resistor : Resistor dapat membatasi jumlah arus yang mengalir dalam rangkaian! Setelah melewati resistor, tegangan akan berkurang sebesar nilai resistor x arus. Secara matematis, dapat ditulis sebagai V=IR
Kapasitor : Kapasitor adalah komponen yang memungkinkan komponen AC (arus bolak-balik) untuk melewatinya, tetapi tidak memungkinkan komponen DC (arus searah) untuk melewatinya, yaitu resistansi kapasitor bervariasi tergantung pada frekuensi komponen AC dan DC. dV/dt = I / C, artinya semakin besar laju perubahan tegangan terhadap waktu, semakin mudah arus melewatinya dan resistansinya semakin kecil. Jika nilai C semakin besar, maka arus yang mengalir akan semakin besar!!
Sifat lainnya adalah kapasitor juga memiliki kemampuan untuk menyimpan dan melepaskan arus.
Induktor : Induktor mencegah perubahan arus. V = L dI/dt, artinya hanya arus berfrekuensi rendah yang dapat melewatinya. Dengan kata lain, induktor dapat memblokir aliran sinyal yang tiba-tiba. Artinya, semakin besar nilai L, maka arus yang mengalir akan semakin kecil!!
Singkatnya, untuk tegangan tertentu, kita dapat menentukan jumlah arus yang mengalir,
Pada resistor (R), semakin besar nilai R, arus yang mengalir akan semakin kecil, Pada kapasitor (C), semakin kecil nilai C, arus yang mengalir akan semakin kecil, Pada induktor (L), semakin besar nilai L, arus yang mengalir akan semakin kecil.
Jika dilihat dari perspektif frekuensi, untuk nilai RLC tertentu, R tidak dipengaruhi oleh frekuensi, C memiliki resistansi yang lebih kecil pada frekuensi tinggi, (arus yang mengalir lebih besar), L memiliki resistansi yang lebih besar pada frekuensi tinggi. (arus sulit mengalir)
Filter!
Low Pass Filter (LPF) : Filter yang hanya melewatkan komponen frekuensi rendah. Biasanya, noise memiliki komponen frekuensi tinggi, sehingga LPF banyak digunakan.
Kapasitor tidak dapat melewatkan DC, sehingga menjadi rangkaian terbuka. Jadi, VinDC = DoutDC
Saat kapasitor melewatkan AC, kapasitor menjadi short circuit (hubung singkat) sehingga membentuk rangkaian tertutup. Di sini, nilai resistansi R akan menentukan besar arus yang mengalir. Oleh karena itu, untuk mengurangi aliran arus, yang berarti mengurangi panas, kita dapat meningkatkan nilai komponen R.
Transistor
Fungsi transistor adalah sebagai komponen yang memungkinkan kita untuk mengontrol arus sesuka hati!
B disebut base, E disebut emitter, dan C disebut collector. Jika B diaktifkan, maka E dan C akan terhubung dan arus akan mengalir, jika tidak, arus akan terputus. Pertanyaannya adalah bagaimana kita menentukan jumlah arus yang mengalir? Hal ini ditentukan oleh besar tegangan yang diberikan antara B dan E!!
Tergantung pada besar tegangan yang diberikan pada base, akan terbentuk daerah saturasi, daerah aktif, dan daerah cutoff. Daerah aktif: arus antara C dan E berubah secara signifikan karena input pada B! Daerah cutoff: tegangan B terlalu rendah sehingga arus tidak mengalir antara C dan E! Daerah saturasi: tegangan B terlalu tinggi sehingga arus tidak lagi mengalir antara C dan E!
Dua fungsi utama transistor berasal dari sini: fungsi penguatan & switching!
Switching direpresentasikan menggunakan daerah cutoff dan saturasi, dan
Fungsi penguatan dapat direpresentasikan menggunakan daerah aktif.
4. Pull up, Pull down, & Open Collector
Low Active ditandai dengan CS(chip Select)_, /, dll., dan menunjukkan bahwa perangkat beroperasi pada tegangan rendah. Sebaliknya, High Active menunjukkan bahwa perangkat beroperasi pada tegangan tinggi.
Seperti yang terlihat pada gambar, jika chip digital adalah resistor besar, pada Low Active, Pull up akan memberikan nilai 0 ke chip digital saat sakelar menyala, dan Pull down akan memberikan nilai tinggi ke chip saat sakelar mati. Pada High Active, kebalikannya terjadi!!
Pull up & pull down dapat dikatakan sebagai operasi yang menentukan level default yang akan digunakan. Dalam dunia nyata, jika chip seperti contoh di atas, motor dapat menyala bahkan dengan sedikit listrik statis. Jika motor tersebut adalah meriam, itu akan menjadi masalah besar.
Transistor memiliki fungsi yang sama dengan pull up & pull down.