LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM SISTEM TELEKOMUNIKASISEMESTER III TH 2015/2016

JUDUL

DELTA MODULATION (DM)

GRUP

02

3DPROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA2015

Judul : Delta Modulation

Nama Praktikan :

1. Gita Nur Septiani

2. Dwi Mega Yulianingrum

3. Fainaya Permatasari

4. Gusti Prabowo R

5. Hananto Wicaksono

Kelas / Group : Teknik Telekomunikasi 3D / 02

Tanggal Percobaan : 17 September 2015

Instruktur : Pak Tri P.

Delta Modulation

I. Tujuan

- Mengerti prinsip delta modulation

- Menjelaskan rangkaian dan fungsi dari delta modulation dan demodulator

- Menjelaskan keuntungan dan kerugian delta modulation

- Menggambarkan dan menjelaskan bentuk rangkaian dari : LPF, komparator, integrator,

sample dan hold

II. Alat-alat yang Digunakan

III. Dasar Teori

Delta modulator merupakan salah satu A/D converter yang mudah dan sederhana.

Berbeda dengan pulse code modulation (PCM), di mana digunakan n-bit kode dalam proses

kwantisasinya. Sedangkan delta modulation menggunakan kwantisasi satu bit.

Konsep kerja delta modulation:

Delta modulation adalah suatu teknik yang sederhana untuk mengkodekan sinyal

analog ke digital. Berbeda dengan PCM, delta modulation hanya mendeteksi tanda dari

sinyal error yang merupakan perbedaan antara sinyal input dan sinyal feedback. Dasar delta

modulation seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Rangkaian tersebut terdiri dari suatu

negative feedback dari komparator, sebuah sampler, dan sebuah local decoder yang dalam

hal ini merupakan rangkaian integrator. Sinyal analog a(t) pada input dari encoder dikurangi

dengan sinyal feedback b(t). Perbedaan antara a(t) – b(t) merupakan sinyal error e(t). Sinyal

error tersebut dapat menjadi positif atau negative trgantung kepada amplitude dari kedua

sinyal a(t) dan b(t). Komparator mendeteksi tanda sinyal error e(t) dan memberikan

tegangan output +E volt yang tetap amplitudonya. Bentuk gelombang yang tetap

amplitudonya ini kemudian disampler pada rate sampling feedback untuk memberikan

output S (t) yang merupakan deretan pulsa-pulsa. Pada local decoder S(t) diintegrasikan dan

menghasilkan sebuah sinyal step yang merupakan sinyal feedback b(t) dan kemudian

dipergunakan terhadap sinyal input a(t).

Gambar 3.1 Rangkaian dasar delta modulation encoder

Rangkaian negative feedback ditujukan untuk menghasilkan e(t) dan menstabilkan

encoder. Output delta modulation diambil dari rangkaian sampler yang berupa deretan

digital. Secara praktek hal ini diinginkan untuk mengirimkan pulsa-pulsa dengan lebar yang

terbatas, yang lebih baik daripada pulsa yang sangat sempit. Dalam hal ini sampler diganti

dengan sebuah rangkaian sampler dan hold, dan local decoder diganti dengan sebuah

rangkaian integrator RC (gambar 2).

Gambar 3.2 Rangkaian delta modulation encoder secara praktis

Delta modulation decoder di penerima yang merubah sinyal digital ke bentuk analog,

terdiri dari sebuah integrator yang sama dengan integrator dengan local decoder yang diikuti

dengan sebuah low pass filter untuk mengeliminasi noise yang berasal dari informasi di luar

band tersebut.

Gambar 3.3 Rangkaian delta modulation encoder dan decoder

Prinsip kerjanya:

Encoder merubah sinyal analog menjadi kode biner. Sebaliknya decoder

memperoleh kembali dari kode biner tersebut menjadi sinyal analog. Pada bagian pengirim

terdiri dari rangkaian pembanding (komparator), sampler dan integrator. Input dan

komparator merupakan perbedaan antara sinyal input a(t) dan sinyal feedback b (t) dan

tanda dari error tersebut yang akan dideteksi oleh komparator. Bila sinyal input a(t) lebih

besar dari sinyal feed back b(t), maka

a (t )−b (t )=e(t )

Mempunyai nilai positif sehingga output encoder merupakan pulsa positif.

Bila a(t) < b (t), maka e (t) mempunyai tanda negative. Output dari encoder s(t)

merupakan input integrator yang merupakan local encoder. Output integrator digunakan

untuk mendekati input analog, dan output tersebut merupakan fungsi ramp (ramp function)

dengan slope yang positif atau negative. Output encoder ini kemudian dikirim ke penerima

(decoder) yang letaknya jauh dari encoder dalam bentuk pulsa biner. Karena itu integrator

yang sama dengan local decoder pada bagian pengirim, yang diikuti dengan low pass pada

penerima diperlukan untuk memperoleh kembali input analog. Keadaan sinyal yang

dihasilkan kembali ke aslinya tidak akan sama dengan sinyal yang dikirimkan.perbedaan

antara sinyal output decoder engan sinyal input encoder menimbulakan noise yang dikenal

dengan noise kwantisasi dan akan berpengaruh terhadap S/N dari delta modulation. Bentuk

input dan output dari delta modulation dapat dilihat pada gambar ini.

Gambar 3.4 Bentuk input dan output dari delta modulation

a (t), sinyal input analogb (t), output integrator pada encoderS (t), output encoder yang dikirimkan

Keadaan output delta modulation jika input sama dengan nol.

Jika rangkaian pada kondisi sinyal input sama dengan nol (tanpa input) dan

komparator dalam keadaan setimbang, maka terlihat di sini bahwa bentuk output delta

modulation berupa pulasa-pulsa positifdan negative yang silih berganti keadaan seperti ini

terlihat pada gambar di bawah ini.

Output dari integrator mendekati gelombang segitiga dengan slope positif dan

negative seperti gambar di bawah ini.

Sedangkan untuk input yang veriasi amplitudonya lebih kecil dari stepnya, tidak

akan terdeteksi oleh delta modulation sehingga bila output tersebut diterima oleh penerima

akan dihasilkan sinyal sama dengan nol.

IV. Langkah Kerja

V. Data Hasil Percobaan

VI. Analisa

Rangkaian IV.1

Pada rangkaian ini digunakan sinyal sinusoida 2KHz, 1,5 vpp dari function generator

sebagai input. Pada delta modulator, clock diatur frekuensinya sehingga menjadi 30

KHz. Pada rangkaian ini akan dilihat bentuk gelombang output dari integrator. Secara

teori , output dari integrator ini adalah output rangkaian delta modulator yang dijadikan

sinyal feedback negative, yang kemudian akan dibandingkan dengan sinyal input oleh

komparator. Pada hasil percobaan, terlihat bahwa gelombang yang dihasilkan oleh

integrator membentuk gelombang segitiga. Hal ini membuktikan bahwa gelombang

input dapat dibaca oleh delta modulator. Hal sesuai dengan teori, yaitu jika gelombang

input dapat dibaca oleh delta modulator, maka gelombang yang dihasilkan integrator

akan membentuk gelombang segitiga, yang akan dibandingkan dengan sinyal input.

Kemudian hasilnya akan diubah ke bentuk gelomban digital (pulsa).

Rangkaian IV.2

Pada rangkaian ini digunakan sinyal sinusoida 1 KHz, 4 vpp dari function generator

sebagai input. Pada delta modulator, clock diatur frekuensinya sehingga menjadi 25

KHz. Pada rangkaian ini akan dilihat bentuk gelombang output dari integrator dan

output delta modulator. Pada hasil percobaan, dapat dilihat bahwa gelombang output

yang dihasilkan berupa gelombang digital, yaitu sinyal positif dan negatif. Hal ini sesuai

dengan teori, yaitu gelombang output dari komparator akan diubah menjadi sinyal digital

sebagai output delta modulator. Dari hasil percobaan, terlihat bahwa gelombang yang

dihasilkan integrator tidak membentuk gelombang segitiga sempurna. Hal ini

menunjukkan bahwa gelombang input tidak terdeteksi oleh delta modulator, sehingga

dianggap input nol. Hal ini dapat terjadi jika gelombang input memiliki variasi

amplitudo yang lebih kecil dari stepnya. Kondisi ini juga dibuktikan oleh output delta

modulator yang berupa sinyal positif dan negatif yang silih berganti dengan periode

konstan.

Rangkaian IV.3

Pada rangkaian ini digunakan sinyal sinusoida 60 Hz, 4 vpp dari function generator

sebagai input. Pada delta modulator, clock diatur frekuensinya sehingga menjadi nilai

minimum. Pada rangkaian ini akan dibandingkan gelombang input dengan gelombang

output dari demodulator. Pada demodulator terdapat rangkaian filter low pass yang

berfungsi untuk mengurangi noise. Output dari demodulator seharusnya menghasilkan

gelombang yang sama dengan gelombang input. Pada hasil percobaan, dapat dilihat

bahwa gelombang output juga berbentuk sinusoida, akan tetapi frekuensinya berbeda

dari frekuensi input. Keadaan ini disebut dengan noise kuantisasi. Hal ini terjadi karena

fekuensi atau step dari gelombang output integrator tidak sama dengan gelombang input,

sehingga ketika dibandingkan oleh komparator akan menimbulkan error, yaitu level

output yang tidak sama dengan level input.

VII. Kesimpulan

1. Delta Modulasi merupakan teknik konversi analog-ke- digital dan digital-ke- sinyal

analog yang digunakan untuk pengiriman informasi suara (1KHz - 4KHz).

2. Rangkaian delta modulation terdiri dari rangkaian encoder dan decoder. Rangkaian

encoder terdiri dari komparator yang berfungsi sebagai pembanding antara sinyal input

dan sinyal feedback dari integrator; integrator berfungsi sebagai local decoder; Sample &

Host berfungsi menyampling sinyal yang keluar dari komparator sehingga berbentuk

biner. Rangkaian decoder terdiri dari integrator yang sama pada encoder dan LPF(Low

Pass Filter) yang berfungsi memfilter sinyal sehingga menjadi sinyal analog yang utuh.

3. Rangkaian Delta Modulator merupakan rangkaian sederhana dari PCM yang

menggunakan 1 bit untuk encoding. Namun, rangkaian ini memiliki kelemahan pada

output yang dikirimkan. Rangkaian ini tidak terlalu mementingkan nilai output yang

dihasilkan sehingga informasi bisa saja terganggu oleh noise.

4. Rangkaian LPF

Konsep low-pass filter ada dalam berbagai bentuk, termasuk sirkuit elektronik (seperti

desis filter yang digunakan dalam audio), algoritma digital untuk set smoothing data,

hambatan akustik, kabur gambar, dan sebagainya. Kadang-kadang, amplifier gain

sederhana (sebagai lawan dari penguat operasi yang sangat-high gain) adalah berubah

menjadi sebuah low-pass filter dengan hanya menambahkan kapasitor C. umpan balik

Umpan balik ini menurunkan respon frekuensi pada frekuensi tinggi melalui efek Miller,

dan  membantu untuk menghindari osilasi dalam amplifier. 

Rangkaian Komparator sederhana

Komparator tegangan adalah sebuah rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan masukan. Komparator tegangan biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam rangkaian. Seperti gambar di atas, Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingg nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar :

V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply

Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran.

Rangkaian Integrator

Rangkaian dasar sebuah integrator adalah rangkaian op-amp inverting, hanya saja

rangkaian umpanbaliknya (feedback) bukan resistor melainkan menggunakan capasitor C.

Secara matematis tegangan keluaran rangkaian ini merupakan fungsi integral dari

tegangan input. Sesuai dengan nama penemunya, rangkaian yang demikian dinamakan

juga rangkaian Miller Integral. Aplikasi yang paling populer menggunakan rangkaian

integrator adalah rangkaian pembangkit sinyal segitiga dari inputnya yang berupa sinyal

kotak.

Rangkaian Sample and Hold

Rangkaian Sample-and-Hold terdiri dari empat komponen utama, yaitu input buffer amplifier, komponen penyimpan energi berupa hold capacitor, output buffer amplifier, dan rangkaian switching, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

VIII.Referensi

Delta Modulation (DM)

Modulasi Delta adalah suatu analog to digital dan digital to analog teknik konversi sinyal yang digunakan untuk transmisi dari informasi suara. Modulasi Delta merupakan sebuah teknik modulasi dimana suatu sinyal analog dapat dikodekan dalam digit (bit) kembar. Karena itu Modulasi Delta merupakan salah satu sistem berbasis Pulse Code Modulation (PCM). Prinsip kerja modulasi delta adalah pemancaran rentetan pulsa-pulsa dengan lebar tetap, yang polaritasnya menunjukkan apakah keluaran demodulator harus naik atau turun pada masing-masing pulsa. Keluaran dibuat naik atau turun oleh suatu tinggi langkah yang tetap pada masing-masing pulsa. Rangkaian modulasi delta pada modul praktikum 2960 G terdiri atas beberapa blok rangkaian yaitu; differential amplifier,integrator,komparator,clock and pulse generator , dan low pass filter.

Modulasi Delta merupakan alternatif sederhana dari PCM yang hanya menggunakan 1

bit untuk proses encoding. Dengan hanya 1 bit maka ada dua keadaan yang dapat dikodekan.

Pada Delta Modulation (DM) hanya selisih antara nilai interval s(t) dan nilai didekatnya

yang dikodekan. Konsekuensinya Delta Modulation (DM) merupakan salah satu metode

modulasi prediktif. sinyal pemodulasi s(t) dimasukkan pada input positif komparator. Sinyal

prediksi X dimasukkan ke input pembalik komparator. Hasilnya sinyal prediksi membentuk

suatu nilai ambang variable komparator switch.

Jika s(t) > X maka keluaran komparator akan memberikan kondisi logika 1. Jika s(t) <

X maka komparator memberikan kondisi logika 0.Switch komparator bergantung pada nilai

sesaat sinyal pemodulasi s(t) dan nilai estimasi X yang tersimpan dalam D-flip-flop. Pada

setiap clock pulsa, D-FF akan menggeser informasi dari D-input ke keluaran D-FF dan

menyimpannya sampai masukan berikutnya. nilai estimasi X dibentuk dari keluaran D-FF

dengan suatu rangkaian integrator. Secara sederhana rangkaian ini terdiri dari LPF-RC.

Delta Modulasi (DM atau Δ-modulasi) adalah analog-ke- digital dan digital-ke-

sinyal analog konversi teknik yang digunakan untuk pengiriman informasi suara dimana

kualitas tidak penting primer. DM adalah bentuk paling sederhana diferensial -modulasi kode

pulsa ( DPCM ) di mana perbedaan antara sampel yang berurutan dikodekan menjadi-bit data

n stream. Dalam modulasi delta, data yang ditransmisikan dikurangi menjadi aliran data 1-

bit.

Fitur utamanya adalah:

sinyal analog didekati dengan serangkaian segmen

setiap segmen dari sinyal didekati dibandingkan dengan gelombang analog yang asli

untuk menentukan kenaikan atau penurunan amplitudo relatif

proses keputusan untuk mendirikan negara bit berurutan ditentukan oleh

perbandingan ini

hanya perubahan informasi yang dikirim, yaitu, hanya peningkatan atau penurunan

amplitudo sinyal dari sampel sebelumnya dikirim sedangkan-kondisi perubahan tidak

menyebabkan sinyal dimodulasi untuk tetap berada di keadaan 0 atau 1 yang sama

dari sampel sebelumnya.

Untuk mencapai tinggi -to-noise rasio sinyal , modulasi delta harus menggunakan

oversampling teknik, yaitu, sinyal analog sampel pada tingkat yang beberapa kali lebih

tinggi dari laju Nyquist . Berasal bentuk delta modulasi yang terus variabel modulasi delta

lereng , -sigma modulasi delta , dan modulasi diferensial . The Differential Pulse Code

Modulation adalah himpunan super DM.

Prinsip

Daripada mengkuantisasi nilai absolut dari gelombang analog input, modulasi delta

quantizes perbedaan antara arus dan langkah sebelumnya, seperti ditunjukkan dalam

diagram blok pada Gambar. 1. 1.

Blok diagram dari Δ-modulator/demodulator

modulator ini dibuat oleh quantizer yang mengubah perbedaan antara sinyal input dan

rata-rata dari langkah-langkah sebelumnya. Dalam bentuknya yang paling sederhana,

quantizer tersebut dapat diwujudkan dengan pembanding referensi ke 0 (dua tingkat

quantizer), yang output adalah 1 atau 0 jika sinyal input positif atau negatif. Hal ini juga

sedikit-quantizer karena quantizes hanya sedikit pada suatu waktu. demodulator hanyalah

integrator (seperti yang di loop umpan balik) yang output naik atau turun dengan masing-

masing 1 atau 0 diterima.

Perbandingan PCM dan DM

Signal-to-noise rasio DM lebih besar dibandingkan sinyal-terhadap rasio-suara PCM.

Untuk ADM rasio signal-to-noise adalah sebanding dengan rasio Signal-to-suara PCM

companded.

Delta modulation adalah cara spesial dari pulse code modulation dibanding dengan

sisitem PCM yang lain,hanya 1 bit yang digunakan untuk menhkode.

Blok diagram ditunjukkan berdasarkan prinsip dari DM transmission.

Bandwith dari sinyal s(t) yang digunakan adalah dibatasi oleh lowpast filter dan

dibandingkan dengan ukuran sinyal y(t). Perbedaannya adalah jumlah dalam comparator dan

contoh dari penurunan kecepatan, oleh frekuency clock. y(t) diperoleh dikenaikan pulsa

output dimana tergantung dari sinyal output. Perkiraan dari jumlah tingkatan adalah dapat

bertambah dan berkurang.Amplitudo dari jumlah steps tergantung dari frekuency clock dan

kenaikan konstan.

Di dalam demodulator, pulsa y(t) dibentuk oleh kenaikan low pass filter diikuti oleh

perpindahan sisa komponen dari frekuency carrier dan s(t) yang diperoleh.

            Unit modulator dan demodulator digunakan pada kegiatan ini,berisi 4th,perintah butterworth

filter, dengan batas frekuency 3,4 KHz.

Keuntungan dari letak delta modulation di dalam keperluan hardware sederhana dan

pembungkus untuk kesalahna transmisi dalam penambahan yang biasanya menjadi keuntungan dari

transfer digital. Cara daro transmisi ini hanya menggunakan bit dari nilai yang sama. Sistem delta

modulation syaratnya tidak bisa di sinkronisasi.

            Kerugian dari delta modulation adalah ferquency clock yang tinggi, terjadi noise, dan noise

yang berlebih yang mana terjadi kira-kira karena sinyal tidak dapat mengikuti tepi yang curam dari

sinyal yang di inginkan.

            Sistem ini di gunakan dengan cara economical dari proses transmisi arus kecil dari informasi

pada kualitas rendah. Pengembangan dalam kualitas dari transmisi adalah mungkin, dengan

menggunakan adaptive delta modulation. Disini, terdapat pebedaan yang tampak untuk cara

penggambaran dari linier DM, menggunakan tingkatan kualitas dari level yang sama, dalam

tingkatan ADM. Cara ini digunakan untuk level dari sinyal dan perbedaan kualitas steps yang

digunakan.

IX. Daftar Pustaka

http://elkakom.telkompoltek.net/2010/07/rangkaian-komparator-tegangan-

sederhana.html

telkom.ub.ac.id/download/teori_2_stt.doc

www.avaible.co.cc/2010/03/delta-modulation-dm.html - Tembolok

http://elkakom.telkompoltek.net/2010/07/rangkaian-integrator.html

http://isktutorialrad.blogspot.com/2006/11/minggu-10.html