-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
15Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
MODUL I
PEMBANGKITKAN SINYAL
I. TUJUAN Mahasiswa dapat membangkitkan sinyal menggunakan TMS
Mahasiswa dapat mengetahui cara menjumlahkan dan
mengalikan sinyal dengan menggunakan TMS
II. PENGANTAR
Sinyal memegang peranan penting dalam kehidupan modern, karena
saat ini
masyarakat tidak lepas dari telekomunikasi terutama handphone,
yang mana
piranti ini sarat dengan pengolahan sinyal. Tanpa disadari di
alam, sinyal juga
dapat ditemukan di sekitar manusia dalam bentuk sinyal
elektromagnetik tubuh
makhluk hidup. Agar sinyal dapat bermanfaat sesuai kebutuhan
manusia dengan
efisien dan optimal, maka diperlukan pengolahan sinyal dengan
menggunakan
suatu sistem elektronika analog maupun digital. Diambil dari
berbagai sumber,
pengertian sinyal sangat bermacam, antara lain :
Fungsi satu variabel atau lebih yang menunjukkan informasi dalam
fisik
fenomena alam.
Berupa arus data yang mengalir melalui jalur transmisi
Suatu indikator yang digunakan sebagai alat komunikasi
Suatu impuls atau fluktuasi besaran listrik seperti tegangan,
arus, kuat
medan listrik, yang mengkodekan informasi.
Suatu impuls elektronik atau gelombang radio yang dikirim atau
diterima
Suatu kuantitas/besaran yang berubah-ubah. Seperti contoh di
bawah,
menggambarkan tegangan mikrofon sebagai fungsi waktu.
Tegangan
listrik yang dihasilkan oleh mikrofon sebagai respon terhadap
ucapan
should dan we. Tegangan tersebut bersesuaian dengan tekanan
akustik
pada telinga, yang merupakan reaksi terhadap perubahan tekanan,
seperti
Gambar di bawah.
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
16Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Dalam proses pengolahan sinyal analog, sinyal input masuk ke
Analog Signal
Processing (ASP), diberi berbagai perlakukan (misalnya
pemfilteran,
penguatan,dsb.) dan outputnya berupa sinyal analog. Proses
pengolahan sinyal
secara digital memiliki bentuk sedikit berbeda. Komponen utama
sistem ini
berupa sebuah processor digital yang mampu bekerja apabila
inputnya berupa
sinyal digital. Untuk sebuah input berupa sinyal analog perlu
proses awal yang
bernama digitalisasi melalui perangkat yang bernama
analog-to-digital conversion
(ADC), dimana sinyal analog harus melalui proses sampling,
quantizing dan
coding. Demikian juga output dari processor digital harus
melalui perangkat
digital-to-analog conversion (DAC) agar outputnya kembali
menjadi bentuk
analog. Ini bisa kita amati pada perangkat seperti PC, digital
sound system, dsb.
III. PERALATAN
Beberapa peralatan yang digunakan adalah:
PC (Personal Computer) 1 Buah DSK TMS320C6416 1 Buah Kabel USB 1
Buah Kabel Stereo 1 Buah Power suplay 1 Buah
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
17Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
IV. LANGKAH KERJA
Pada modul I terdapat 3 bagian percobaan, Membangkitkan sinyal
Sinus,
Menjumlahkan sinyal sinus dan perkalian sinyal sinus.
1) Membangkitkan Sinyal Sinus
Disini kita mencoba untuk membangkitkan sinyal sinus untuk itu
coba
ikuti langkah- langkah pembuatan model sistem pembangkitan
sinyal berikut:
1. Buka Simulink
2. Menciptakan model baru dengan memilih File - New -Model
dari
menu bar Simulink.
3. Gunakan blok Simulink untuk menciptakan model sistem
pembangkitan sinyal sinus seperti gambar 4.1
Gambar 4.1 Membangkitkan Sinyal Sinus
4. Klik blok Sine Wave untuk mengatur amplitude, Frekuensi,
dan
sample time. Seperti gambar 4.2
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
18Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gambar 4.2 Source Block Parameters : Sine Wave
5. Selanjutnya mengatur opsi untuk blok DAC C6416 DSK,
seperti
gambar 4.3
Gambar 4.3 Sink Block Parameter DAC
Atur Scaling untuk Normalisasi Atur modus Overflow untuk Wrap.
Klik OK untuk menutup dialog.
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
19Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
6. Membangun dan menjalankan model yakni dengan menggunakan
tombol Build Incremental pada toolbar model.
7. Untuk melihat keluaran system hubungkan Kabel Stereo ke
line
Out DSK C6416 dan line in pada PC
8. Jalankan program Visual Analyser (VA) untuk membangkitkan
sumber berupa sinyal analog. Program ini berfungsi sebagai
masukan dari system dan melihat keluaran dari system yang
telah
dijalankan. Berikut tampilan program Visual analyser berupa
sinyal
sinus dalam domain waktu dan frekuensi.
Gambar 4.2 Tampilan Visual Analyser
9. Pada program Visual analyser, clik On untuk melihat hasil
dari
output dari sinyal yang di bangkitkan pada Simulink
menggunakan
TMS.
TUGAS 1:
a. Amati bentuk sinyal sinus yang tampak pada VA, apakah sudah
sesuai
dengan parameter yang diinputkan? Jika sudah sesuai berarti
pekerjaan
anda sudah benar. Berapa periode sinyal tersebut?
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
20Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
b. Amati spektrum frekuensi yang tampak pada VA, apakah sudah
sesuai
dengan parameter yang diinputkan? Jika sudah sesuai berarti
pekerjaan
anda sudah benar. Berapa frekuensi sinyal tersebut?
c. Ulangi untuk pembangkitan sinyal sinus dengan frekuensi 100
Hz dan
cetak/print hasil pembangkitan pada VA.
2) Menjumlahkan Sinyal Sinus
Melakukan penjumlahan terhadap dua buah sinyal sinus dengan
menggunakan TMS, sama dengan langkah-langkah diatas :
1. Buka Simulink
2. Buat Blok seperti gambar 4.3 dibawah ini
Gambar 4.3 Penjumlahan sinyal Sinus
3. Klik Block Sine Wave, untuk mengatur parameternya masing-
masing dengan nilai Frekuensi 1000 Hz dan 3000 Hz. Seperti
pada
gambar 4.4 dibawah ini:
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
21Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gambar 4.4 a) Source Block Parameter sine wave 1, b) Source
Block
Parameter sine wave 2
4. Selanjutnya mengatur opsi untuk blok DAC C6416 DSK,
Seperti
gambar 4.5
Gambar 4.5 Sink Block Parameter DAC
Atur Scaling untuk Normalisasi Atur modus Overflow untuk Wrap
Klik OK untuk menutup dialog
5. Klik tombol Incremental Build pada toolbar menu.
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
22Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
6. Untuk melihat keluaran sistem hubungkan Kabel Stereo ke
line
Out DSK C6416 dan line in pada PC.
Gambar 4.6 Output penjumlahan sinyal sinus pada Visual
Analyser
7. Jalankan program Visual Analyser, Klik On untuk melihat
output dari dua buah sinyal yang dijumlahkan pada Simulink
menggunakan TMS, seperti gambar 4.6.
TUGAS 2:
a. Amati spektrum frekuensi yang tampak pada VA, apakah sudah
sesuai
dengan parameter yang diinputkan? Jika sudah sesuai berarti
pekerjaan
anda sudah benar. Berapa frekuensi sinyal tersebut?
b. Ulangi untuk pembangkitan sinyal sinus dengan frekuensi 100
Hz dan
200 Hz dan simpan serta cetak/print hasil pembangkitan pada
VA
tersebut. Buktikan analisa secara matematis atau Transformasi
Fourier.
3) Perkalian Sinyal Sinus
Pada Percobaan selanjutnya adalah Perkalian sinyal sinus,
Berikut
Langkahnya :
1. Buka Simulink
2. Buat Blok seperti gambar 4.7 dibawah ini :
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
23Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gambar 4.7 Perkalian Sinyal Sinus
3. Klik Block Sine Wave, untuk mengatur Parameternya masing-
masing dengan nilai Frekuensi perkalian pertama, yaitui 1000
Hz
dan 2000 Hz. Selanjutnya untuk perkalian kedua, kalikan 2
buah
sinyal untuk frekuensi 1000 Hz dan 3000 Hz. Seperti gambar
4.8
dibawah ini:
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
24Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gambar 4.8 a) Source Block Parameter sine Wave 1 b) Source
Block Parameter Sine Wave 2
4. Selanjutnya mengatur opsi untuk blok DAC C6416 DSK.
Seperti
Gambar 4.9
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
25Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gambar 4.9 Sink Block Parameter DAC
Atur Scaling untuk Normalisasi Atur modus Overflow untuk Wrap
Klik OK untuk menutup dialog
5. Klik tombol Build Incremental pada toolbar menu
6. Untuk melihat keluaran system hubungkan Kabel Stereo ke
line
Out DSK C6416 dan line in pada PC
7. Jalankan program Visual Analyser, Klik On untuk melihat
output dari dua buah sinyal sinus yang dijumlahkan pada
Simulink
menggunakan TMS. Seperti gambar 4.10
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
26Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Gambar 4.10 Output perkalian sinyal sinus pada Visual
Analyser
TUGAS 3:
a. Amati spektrum frekuensi yang tampak pada VA, apakah sudah
sesuai
dengan parameter yang diinputkan? Jika sudah sesuai berarti
pekerjaan
anda sudah benar. Berapa frekuensi sinyal tersebut? Buktikan
analisa
secara matematis atau Transformasi Fourier.
b. Ulangi untuk pembangkitan sinyal sinus dengan frekuensi 100
Hz dan
200 Hz dan cetak/print hasil pembangkitan pada VA. Buktikan
analisa
secara matematis atau Transformasi Fourier.
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
27Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
MODUL II
IMPLEMENTASI SISTEM DISKRIT
V. TUJUAN
Mahasiswa dapat mengimplementasikan sistem diskrit pada TMS.
Mahasiswa dapat menganalisa efek dari echo yang dihasilkan pada
system diskrit.
Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh nilai delay pada system
diskrit.
VI. PENGANTAR
Sinyal diskrit didefinisikan sebagai deretan bilangan real atau
komplek yang
diberi tanda(indeks) yang menyatakan deretan waktu. Selanjutnya
sinyal diskrit
dinyatakan sebagai fungsi variabel integer n yang dinotasikan
dengan x(n). Secara
umum sinyal diskrit x(n) merupakan fungsi waktu n yang
dinotasikan dengan x(n)
tidak didefinisikan untuk nilai n non integer. Percobaan ini
akan
mengimplementasikan sistem diskrit berupa sistem Echo, yang
merupakan sistem
FIR (Finite Impuls Respons) dan dapat direpresentasikan secara
umum sebagai:
di mana adalah gain atau koefisien filter dan adalah delay. Pada
percobaan
ini diimplementasikan sistem echo dengan persamaan beda
koefisien konstan
sebagai berikut :
Dimana: : gain dan : delay dengan satuan sampel data.
VII.PERALATAN
PC (Personal Computer) 1 Buah DSK TMS320C6416 1 Buah Headset 1
Buah Microphone 1 Buah
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
28Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kabel USB 1 Buah
VIII. LANGKAH KERJA
Untuk percobaan ini, sebuah mikrofon terhubung kekonektor Mic In
pada
DSK C6416 dan speaker (dan osiloskop) yang terhubung kekonektor
Line Out
pada DSKC6416. Untuk menguji model, bicara pada mikrofon dan
mendengarkan
outputnya dari speaker. Berikut langkah-langkah pembuatan model
sistem echo.
10. Buka Simulink
11. Menciptakan model baru dengan memilih File-New-Model dari
menu bar
Simulink.
12. Gunakan blok Simulink untuk menciptakan seperti model gambar
5.1
Gambar 5.1 Real Time Single Echo Filter
13. Klik blok C6416 DSK ADC untuk memilihnya. Pilih Parameter
Block
dari Simulink menu Edit. Mengatur parameter berikut untuk
blok:
Untuk sumber ADC, pilih Mic In
Pilih gain mic +20 dB mic kotak centang
Untuk tipe Output data, pilih dua dari daftar
Atur Scaling untuk Normalisasi
Masukkan 1 untuk Sampel per frame
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
29Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Klik OK untuk menutup Parameter Block: dialog ADC.seperti
gambar 5.2 dibawah ini:
Gambar 3.2 Source Block Parameters ADC
14. Langlah selanjutnya pilih blok Integer Delay dengan mengatur
parameter
seperti gambar 5.3 berikut.
Gambar 5.3 Block Parameter Integer Delay
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
30Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Initial Condition 0,0 Sample time -1 Number of Delays 4000
Variasikan nilai dari Number of Delays dari 4000, 8000, dan
12000.
Dengarkan perubahan keluaran system yang terjadi.
15. Selanjutnya mengatur opsi untuk blok DAC C6416 DSK, seperti
gambar
5.3
Gambar 5.3 Block Parameter DAC
Atur Scaling untuk Normalisasi
Atur modus Overflow untuk Wrap.
Klik OK untuk menutup dialog.
16. Membangun dan menjalankan model yakni dengan menggunakan
tombol
Build Incremental pada toolbar model.
17. Berbicara ke mikrofon yang terhubung pada rangkaian. Model
harus
menghasilkan efek keluar dari speaker, terdapat delay (echo)
kata-kata
yang dibicarakan ke mikrofon.
-
Modul Pengolahan Sinyal Digital
31Jurusan Teknik Elektro - FTI
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
TUGAS :
1. Berapa frekuensi sampling minimum yang diperlukan untuk
proses
sampling sinyal suara manusia pada percabaan ini? Bila
digunakan
frekuensi sampling 8000 Hz, apakah memenuhi kriteria
Nyquist?
2. Pada percobaan tersebut menggunakan frekuensi sampling 8000
Hz,
berapa detik delay yang terjadi pada pengisian number of delays
4000,
8000 dan 12000?
3. Tentukan respons impuls dan respons frekuensi sistem echo
tersebut.
4. Plot respons magnitud dan respons fasa dengan menggunakan
matlab.
5. Sistem diskrit (echo) tersebut dapat dikatagorikan jenis
filter apa? LPF,
HPF, BPF atau BSF?