Sejarah Dan Latar Belakang Sistem Analog dan Digital

Sejarah Dan Latar Belakang Sistem Analog dan Digital

Bentuk komunikasi antar makhluk hidup yang paling awal adalah suara,yang dibangkitkan oleh mulut, dan diterima oleh telinga. Apabila jarak antar makhluk yang berkomunikasi tersebut jauh, diperlukan alat bantu berupa sesuatuyang dapat dilihat. Sebagai contoh, pada abad ke dua sebelum Masehi, orangYunani menggunakan sinyal obor untuk berkomunikasi. Kombinasi dan posisiyang berbeda dari obor tersebut menghasilkan kombinasi huruf -huruf Yunani.Bentuk komunikasi menggunakan obor ini merupakan bentuk awal dari sistimkomunikasi data. Suara drum, juga dapat digunakan untuk berkomunikasi dalam jarak jauh.Pada abad ke delapan belas, mulai diperkenalkan bendera semaphoreuntuk menyampaikan komunikasi. Bendera semaphore ini prinsipnya samadengan nyala obor pada jaman Yunani, yang mengandalkan kemampuanpenglihatan. Setiap kombinasi dari bendera semaphore yang dikibarkanmenghasilkan kombinasi huruf -huruf Latin. Pemakaian bendera semaphore initerhalang kendala jarak, dimana semakin jauh jarak antar orang yangberkomunikasi, semakin tidak efisien pemakaian bendera ini.Pada tahun 1753, Charles Morrison, seorang penemu dari Scotlandia,memperkenalkan sistem transmisi listrik menggunakan satu kabel (plus ground)untuk masing-masing huruf. Pada system ini diperlukan sebuah pithball dankertas di sisi terima untuk mencetak hasilnya.Pada tahun 1835, Samuel Morse memulai bereksperimen dengantelegraph, seperti yang kita kenal sekarang. Dua tahun kemudian, pada 1837,telegraph mulai dikenalkan oleh Morse di USA, dan oleh Sir Charles Wheatstonedi Inggris. Telegraph pertama kali dipublikasikan pada tahun 1844, dan mulailahmasa komunikasi listrik yang kelak akan menguasai kehidupan manusia.Skema komunikasi yang dibicarakan di atas dapat dikatakan “digital” 

 

secara alamiah. Dikatakan demikian karena hanya ada sejumlah pesan terbatasyang digunakan. Tidak demikian halnya setelah Alexander Graham Bellmemperkenalkan telepon pada tahun 1876. Telepon merupakan sistimkomunikasianalog. Pesan yang disampaikan dapat tidak terbatas, karena

langsung diucapkan dari mulut manusia. Setelah penemuan ini, sistim analogmulai menggantikan sistem “digital” yang telah ada. Bahkan Western UnionTelegraph Company, perusahaan yang tadinya bergerak di bidang telegraph,mulai beralih ke bisnis telepon.Dibutuhkan waktu beberapa abad lamanya, sebelum teknologi berbalikarah, yaitu sistem digital menggantikan sistem analog. Sejak tahun 1976, sistemkomunikasi digital secara perlahan mulai menggantikan dominasi sistemkomunikasi analog. Pergantian sistem ini berlangsung cukup pesat sejakditemukannya komputer dan piranti elektronik solid state.Aplikasi komersial digital dimulai pada tahun 1962, saat Bell Systemmemperkenalkan sistem transmisi TI, yang menandai awal kebangkitan revolusidigital komersial. Di akhir tahun ini, sekitar 250 rangkaian komunikasi digital telahdi-instal. Pada pertengahan tahun 1976, angka ini melonjak mencapai 3 juta.Suatu perkembangan yang cukup fantastis !Pada pertengahan 1980 an, ketika sistem komputer merayakan 40tahun keberadaannya, sementara teknologi solid state masih cukup muda, jaringan digital dengan kontrol komputer telah dikomersialkan. Masyarakatinformasi telah mencapai level kematangan dalam fase kehidupannya. Akseskomunikasi instan, baik dari mobil, pesawat udara, atau dari gelanggang olahraga sekalipun, akan menjadi suatu kenyataan.Dibutuhkan waktu 20 abad lamanya untuk berpindah dari sistim nyalaobor ke sistem komunikasi sinyal listrik, untuk mengkomunikasikan data yangsama. Dibutuhkan waktu 20 tahun untuk berpindah dari sistem transmisi datalistrik primitif ke sistem komunikasi data lanjutan berkecepatan tinggi. Dan hinggasaat ini, perkembangan teknologi masih belum berakhir.

 

 PENGERTIAN SISTEM DIGITAL DAN SISTEM ANALOG

Sistem digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu sistem digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi sistem digital. Contoh kasus ada sistem digital dengan lebar 1 byte (8 bit). maka nilai-nilai yang dapat dikenali oleh sistem adalah bilangan bulat dari 0 – 255 ( 256 nilai : 2 pangkat 8 ).

Pada sistem analog, terdapat amplifier di sepanjang jalur transmisi. Setiap amplifier menghasilkan penguatan (gain), baik menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di sepanjang jalur transmisi tersebut. Pada sistem digital, amplifier digantikan regenerative repeater. Fungsi repeater selain menguatkan sinyal, juga “membersihkan” sinyal tersebut dari noise. Pada sinyal “unipolar baseband”, sinyal input hanya mempunyai dua nilai – 0 atau 1. Jadi repeater harus memutuskan, mana dari kedua kemungkinan tersebut yang boleh ditampilkan pada interval waktu tertentu, untuk menjadi nilai sesungguhnya di sisi terima.
Keuntungan kedua dari sistem komunikasi digital adalah bahwa kita berhubungan dengan nilai-nilai, bukan dengan bentuk gelombang. Nilai-nilai bisa dimanipulasi dengan rangkaian rangkaian logika, atau jika perlu, dengan mikroprosesor. Operasi-operasi matematika yang rumit bisa secara mudah ditampilkan untuk mendapatkan fungsi-fungsi pemrosesan sinyal atau keamanan dalam transmisi sinyal.

 

Keuntungan ketiga berhubungan dengan range dinamis. Kita dapat mengilustrasikan hubungan ini dalam sebuah contoh. Perekaman disk piringan hitam analog mempunyai masalah terhadap range dinamik yang terbatas. Suara-suara yang sangat keras memerlukan variasi bentuk alur yang ekstrim, dan sulit bagi jarum perekam untuk mengikuti variasi-variasi tersebut. Sementara perekaman secara digital tidak mengalami masalah, karena semua nilai amplitudo-nya, baik yang sangat tinggi maupun yang sangat rendah, ditransmisikan menggunakan urutan sinyal terbatas yang sama.

 

Namun di dunia ini tidak ada yang ideal, demikian pula halnya dengan sistem komunikasi digital. Kerugian sistem digital dibandingkan dengan sistem analog adalah, bahwa sistem digital memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai contoh, sebuah kanal suara tunggal dapat ditransmisikan menggunakan single -sideband AM dengan bandwidth yang kurang dari 5 kHz. Dengan menggunakan sistem digital, untuk mentransmisikan sinyal yang sama, diperlukan bandwidth hingga empat kali dari sistem analog. Kerugian yang lain adalah selalu harus tersedia sinkronisasi. Ini penting bagi sistem untuk mengetahui kapan setiap simbol yang terkirim mulai dan kapan berakhir, dan perlu meyakinkan apakah setiap simbol sudah terkirim dengan benar.

 

Secara gampangannya, digital itu adalah 0 dan 1, atau logika biner, atau diskrit, sedang analog adalah continous. Digital bisa dilihat sebagai analog yang dicuplik/di sampling, kalau samplingnya semakin sering atau deltanya makin kecil, katakan mendekati nol, maka sinyal digital bisa terlihat menjadi analog kembali. Menghitung sinyal digital lebih gampang karena diskrit, sedang analog anda harus menggunakan diferensial integral.

 

Perbedaan Sistem Digital Dan Sistem Analog

      Sistem dapat didefinisikan sebagai suatu himpunan benda atau bagian-bagian yang bekerja bersama-sama atau terhubung sedemikian rupa sehingga membentuk suatu keseluruhan.
Sistem digital adalah susunan peralatan yang dirancang untuk mengolah besaran fisik yang diwakili oleh besaran digital, yaitu oleh nilai diskrit.

Peralatan itu pada saat ini umumnya merupakan peralatan elektronika. Meskipun dapat juga merupakan peralatan mekanik atau pneumatic. Sistem digital yang umum dijumpai antara lain adalah computer, kalkulator, dan jam digital.Sistem analog meliputi peralatan yang mengolah besaran fisik yang diwakili dalam bentuk analog. Dalam system analog besaran itu beragam dalam nilai yang sinambung. Sebagai contoh amplitudo sinyal keluaran pengeras suara dalam pesawat penerima radio dapat memiliki nilai yang sinambung dari nol sampai ke nilai maximum yang mampu ditahannya.

Pada saat ini, khususnya dalam bidang elektronika, penggunaan teknik digital telah banyak menggantikan kerja yang sebelumnya menggunakan teknik analog. Alasan utama terjadinya pergeseran menuju teknologi digital itu adalah sebagai berikut:

1.    Sistem digital lebih mudah dirancang. Hal itu terjadi karena hal yang diggunakan adalah rangkaian pengalih yanhg tidak memerlukan nilai tegangan atau arus yang pasti, hanya rentangan(tinggi atau rendah) yang diperlukan.

2.    Penyimpanan informasi mudah dilakukan. Penyimpanan informasi itu dapat dilakukan oleh rangkaian pengalih khusus yang dapat menyesuaikan informasi tersebut dan menahannya selama diperlukan.

3.    Ketepatan dan ketelitiannya lebih tinggi. Sisttem digital ndapat menangani ketelitian sebanyak angka yang diperlukan hanya dengan menambahkan rangkaian penganlih saja. Dalam system analog, ketelitian biasanya terbatas hanya sampai tiga atau empat angka saja karena nilai tegangan dan arus didalamnya bergantung langsung pada kepada nilai komponen rangkaiannya.

4.    Operasinya dapat dengan mudah diprogrankan. Sangat mudah untuk merancang suatu sisrem digital yang kerjanya dikendalikan oleh program. Sistem analog juga dapat diprogram tetapi ragam dan kerumitan operasinya sangat terbatas.

5.     Sistem digital lebih kebal terhadap noise. Perubahan tegangan yang tidak teratur  tidak terlalu mengganggu seperti halnya dalam system analog. Dalam system digital nilai pasti untuk tegangan tidak penting sepanjang noise itu tidak sebesar sinyal tinggi atau sinyal rendah yang telah ditetapkan.

6.    Lebih banyak rangkaian digital yang dapat dibuat dalam bentuk chip rangkaian terpadu. Meskipun rangkaian analog juga dapat dibuat dalam bentuk IC, kerumitannya membuat system analog itu lebih mahal dalam bentuk IC.

Satu-satunya kekurangan rangkaian digital adalah karena dunia nyata sesungguhnya adalah system analog. Hampir semua besaran fisik di dunia inibersifat analog dan besaran itulah yang merupakan masukan dan keluaran yang dapat dipantau, yang dolah dan dikendalikan oleh system. Contohnya adalah suhu, tekanan, letak, dll.

Contoh Sistem Digital:
1.      Jam digital
2.      Kamera digital
3.      Penunjuk suhu digital
4.      Kalkulator digital
5.      Computer
6.      HP
7.      Radio digital

Contoh Sistem Analog:
1.      Remote TV
2.      Spedometer pada motor
3.      Pengukur tekanan
4.      Telepon
5.      Radio analog

 

Kelemahan Dan Keungulan Sistem Analog,Digital,

  

Kelebihan Sinyal Analog

Sistem analog masih memiliki beberapa ”keunggulan”, yang menyebabkan masih ada beberapa penggemar fanatik yang lebih menyukai sistem analog. Pada sistem analog, terdapat amplifier di sepanjang jalur transmisi. Setiap amplifier menghasilkan penguatan (gain), baik menguatkan sinyal pesan maupun noise tambahan yang menyertai di sepanjang jalur transmisi tersebut

Beberapa alasan bahwa sistem analog sulit bahkan mustahil untuk digantikan adalah :

  

1.        Pemrosesan Sinyal dari Alam secara alamiah, sinyal yang dihasilkan alam itu adalah berbentuk analog.   misalnya sinyal suara dari mikrofon, seismograph dsb walaupun kemudian bisa diproses dalam domain digital, sehingga banyak alat yang mempunyai bagian ADC dan DAC. nah pembuatan ADC dan DAC dengan presisi dan kecepatan tinggi, konsumsi daya rendah itu sangat sulit, ini memerlukan orang-orang analog.

2.        Komunikasi Digital Untuk mengirim sinyal melalui kabel yang panjang biasanya juga harus diubah dulu menjadi sinyal analog, memerlukan juga perancangan ADC danDAC.

3.        Disk Drive Electronics Data storage–> binari (Digital) dibaca oleh “magnetic head” –> ANALOG (small, few milli Volt, high noise) disini sinyal perlu di    “amplified, filtered, and digitized”.Penerima nir-kabel (wireless) Sinyal yang diambil/diterima oleh antenna penerima RF adalah ANALOG (few milli volt, high noise)

4.         Penerima Optis mengirim data kecepatan tinggi melalui jalur fiber optic yang panjang data harus diubah menjadi bentuk cahaya (light) = ANALOG perlu perancangan rangkaian kecepatan tinggi, dan pita lebar (broad band) oleh orang analog. (saat ini kecepatan receiver 10-40Gb/s)

5.        Sensor Video Camera –> citra/image diubah menjadi arus mengunakan larik fotodioda sistem ultrasonik –> menggunakan sensor akustik untuk menghasilkan tegangan yang proporsional dengan amplitudo accelerometer –> mengaktifkan kantong udara ketika kendaraan menabrak sesuatu, maka perubahan kecepatan diukur sebagai akselerasi itu adalah kerjaan Analog

6.        Mikroprosesor & Memory walaupun sesungguhnya DIGITAL, tapi pada kecepatan tinggi (high speed digital design), perilakunya mirip analog –> dilihat sebagai sinyal analog

KELEMAHAN SISTEM ANALOG

 Perlu pengertian tentang sistem Analog mengapa analog lebih sulit dari sistem digital, yakni :

1.    digital hanya mempertimbangkan speed, power dissipation analog harus memepertimbangkan speed, power dissipation, gain, precission, supply voltage dsb

2.     Analog lebih sensitif terhadap derau/noise, crosstalk dan interferensi (kecepatan & presisi)

3.    jarang yang bisa diotomatisasi dalam perancangan seperti digital yang bisa di Lay out dan sintesis secara otomatis.

4.    Modelling & Simulation untuk analog memerlukan pengalaman karena banyak efek dan perilaku yang “aneh”

5.    Teknologi sekarang banyak digunakan dan dirancang untuk memproduksi produk digital, karena sulit kalau mau memproduksi yang analog.

Beberapa keunggulan dari sistem digital adalah :

1.   Teknologi digital menawarkan biaya lebih rendah, keandalan (reability) lebih baik, pemakain ruang yang lebih kecil dan konsumsi daya yang lebih rendah

2. Teknologi digital membuat kualitas komunikasi tidak tergantung pada jarak

3. Teknologi digital lebih bergantung pada noise

4. Jaringan digital ideal untuk komunikasi data yang semakin berkembang

5. Teknologi digital memungkinkan pengenalan layanan-layanan baru

6. Teknologi digital menyediakan kapasitastransmisi yang besar

7. teknologi digital menawarkan fleksibilitas Keuntungan lain dari sistem digital yang pertma ialah amplifier digantikan regenerative repeater.

”Fungsi repeater selain menguatkan sinyal, juga “membersihkan” sinyal tersebut dari noise. Pada sinyal “unipolar baseband”, sinyal input hanya mempunyai dua nilai –0 atau 1. Jadi repeater harus memutuskan, mana dari kedua kemungkinan tersebut yang boleh ditampilkan pada interval waktu tertentu, untuk menjadi nilai sesungguhnya di sisi terima. Keuntungan kedua dari sistem komunikasi digital adalah bahwa kita berhubungan dengan nilai-nilai, bukan dengan bentuk gelombang. Nilai-nilai bisa dimanipulasi dengan rangkaian rangkaian logika, atau jika perlu, dengan mikroprosesor. Operasi-operasi matematika yang rumit bisa secara mudah ditampilkan untuk mendapatkan fungsi-fungsi pemrosesan sinyal atau keamanan dalam transmisi sinyal”.

Kerugian Sistem Digital

Sistem digital juga mempunyai beberapa kerugian dibandingkan dengan sistem analog, bahwa sistem digital memerlukan bandwidth yang besar. Sebagai contoh, sebuah kanal suara tunggal dapat ditransmisikan menggunakan single - sideband AM dengan bandwidth yang kurang dari 5 kHz. Dengan menggunakan sistem digital, untuk mentransmisikan sinyal yang sama, diperlukan bandwidth hingga empat kali dari sistem analog. Kerugian yang lain adalah selalu harus tersedia sinkronisasi. Ini penting bagi sistem untuk mengetahui kapan setiap simbol yang terkirim mulai dan kapan berakhir, dan perlu meyakinkan apakah setiap simbol sudah terkirim dengan benar.