Tugas Pendahuluan Modul 4
1. Soal [Kembali]
1. Jelaskan pengertian dari filter dan sebutkan jenis-jenis filter!
Filter adalah sebuah rangkaian elektronika yang dirancang agar mengalirkan suatu sinyal dengan pita frekuensi tertentu dan menghilangkan frekuensi yang berbeda dengan pita ini. Istilah lain dari filter adalah rangkaian yang dapat memilih frekuensi agar dapat mengalirkan frekuensi yang diinginkan dan menahan, atau membuang frekuensi yang lain. Jaringan filter bisa bersifat aktif maupun pasif. Perbedaan dari komponen aktif dan pasif adalah pada komponen aktif dibutuhkan sumber agar dapat bekerja (op-amp dan transistor membutuhkan sumber lagi agar dapat bekerja/digunakan), sedangkan komponen pasif tidak membutuhkan sumber catuan lagi untuk digunakan atau membuatnya bekerja.
Jenis-jenis Filter
a. Filter Lolos Bawah (Low Pass Filter)
Tapis pelewat rendah atau tapis lolos rendah (low-pass filter) digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara.
Untuk sinyal listrik, low-pass filter direalisasikan dengan meletakkan kumparan secara seri dengan sumber sinyal atau dengan meletakkan kapasitor secara paralel dengan sumber sinyal. Contoh penggunaan filter ini adalah pada aplikasi audio, yaitu pada peredaman frekuensi tinggi (yang biasa digunakan pada tweeter) sebelum masuk speaker bass atau subwoofer(frekuensi rendah). Kumparan yang diletakkan secara seri dengan sumber tegangan akan meredam frekuensi tinggi dan meneruskan frekuensi rendah, sedangkan sebaliknya kapasitor yang diletakkan seri akan meredam frekuensi rendah dan meneruskan frekuensi tinggi.
Suatu filter lolos bawah orde satu dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan -20 dB/dekade atau –6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut off adalah: Av = – R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R2C1)
b. Filter Lolos Atas (High Pass Filter)
High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilai-nilai pengurangan untuk frekuensi berbeda-beda untuk tiap-tiap filter ini .Terkadang filter ini disebut low cut filter, bass cut filteratau rumble filter yang juga sering digunakan dalam aplikasi audio.High pass filter adalah lawan dari low pass filter, dan band pass filter adalah kombinasi dari high pass filter dan low pass filter.
Filter ini sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi. High pass filter yang paling simple terdiri dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant (τ).
c. Filter Lolos Pita (Band Pass Filter)
Sebuah band-passfilter merupakan perangkat yang melewati frekuensi dalam kisaran tertentu dan menolak (attenuates) frekuensi di luar kisaran tersebut. Contoh dari analog elektronik band pass filter adalah sirkuit RLC (a resistor–induktor–kapasitor sirkuit). Filter ini juga dapat dibuat dengan menggabungkan -pass filter rendah dengan –pass filter tinggi .
Band pass filter digunakan terutama di nirkabel pemancar dan penerima. Fungsi utama filter seperti di pemancar adalah untuk membatasi bandwidth sinyal output minimum yang diperlukan untuk menyampaikan data pada kecepatan yang diinginkan dan dalam bentuk yang diinginkan. Pada receiver Sebuah band pass filter memungkinkan sinyal dalam rentang frekuensi yang dipilih untuk didengarkan, sementara mencegah sinyal pada frekuensi yang tidak diinginkan.
Penguatan tegangan untuk pita lolos adalah: Av = (-R2 / R1) (-R4 / R3) Besarnya frekuensi cut off atas didapat dari: fCH = 1 / (2.R1C1) Besarnya frekuensi cut off bawah didapat dari: fCL = 1 / (2.R4C2).
d. Filter Tolak Rendah (Band Stop Filter)
Dalam pemrosesan sinyal, filter band-stop atau band-penolakan filter adalah filter yang melewati frekuensi paling tidak berubah, tetapi attenuates mereka dalam rentang tertentu ke tingkat yang sangat rendah. Ini adalah kebalikan dari filter band-pass. Sebuah filter takik adalah filter band-stop dengan stopband sempit (tinggi faktor Q). Notch filter digunakan dalam reproduksi suara hidup (Public Address sistem, juga dikenal sebagai sistem PA) dan instrumen penguat (terutama amplifier atau preamplifiers untuk instrumen akustik seperti gitar akustik, mandolin, bass instrumen amplifier, dll) untuk mengurangi atau mencegah umpan balik , sedangkan yang berpengaruh nyata kecil di seluruh spektrum frekuensi. band filter membatasi ‘nama lain termasuk’, ‘Filter T-takik’, ‘band-eliminasi filter’, dan ‘menolak band-filter’. Biasanya, lebar stopband kurang dari 1-2 dekade (yaitu, frekuensi tertinggi dilemahkan kurang dari 10 sampai 100 kali frekuensi terendah dilemahkan). Dalam pita suara, filter takik menggunakan frekuensi tinggi dan rendah yang mungkin hanya semitone terpisah.
2. Bagaimana prinsip kerja dari Low Pass Filter (LPF) dan High Pass Filter (HPF)?
Low Pass Filter (LPF)
Low-pass filter bekerja dengan cara melewati komponen frekuensi rendah dari sinyal input dan mengurangi komponen frekuensi tinggi. Ini berarti bahwa sinyal dengan frekuensi di bawah nilai batas yang telah ditentukan oleh filter akan melewati filter tanpa perubahan yang signifikan, sedangkan sinyal dengan frekuensi di atas batas tersebut akan dihambat. Prinsip utama dari low-pass filter adalah memiliki respons frekuensi yang mendekati 1 (atau 0 dB) untuk frekuensi-frekuensi di bawah batas cut-off dan respons yang menurun secara linear atau eksponensial untuk frekuensi-frekuensi di atas batas tersebut.
Batas cut-off adalah frekuensi di mana respons filter mencapai -3 dB (setengah daya) dari respons maksimumnya. Di atas batas ini, filter mulai mengurangi amplitudo sinyal secara signifikan. Low-pass filter dapat memiliki orde yang berbeda, yang mengacu pada seberapa cepat filter meredam frekuensi tinggi di atas batas cut-off. Orde filter ditentukan oleh jumlah komponen filter yang digunakan. Orde yang lebih tinggi akan memberikan redaman yang lebih besar pada frekuensi yang lebih tinggi.
Jadi, prinsip utama dari low-pass filter adalah melewati sinyal dengan frekuensi rendah dan memblokir sinyal dengan frekuensi tinggi dengan menggunakan komponen elektronik seperti resistor dan kapasitor untuk mencapai respons frekuensi yang diinginkan
- High Pass Filter (HPF)
High pass filter (HPF) adalah komponen dalam pemrosesan sinyal yang berfungsi untuk melewati sinyal dengan frekuensi tinggi di atas titik potongnya, sementara memblokir atau meredam sinyal dengan frekuensi rendah di bawah titik potongnya. Prinsip kerjanya melibatkan penggunaan komponen elektronik seperti kapasitor dan resistor untuk menghasilkan efek pemotongan, di mana komponen frekuensi tinggi mengalami perubahan amplitudo minimal, sementara komponen frekuensi rendah mengalami penurunan amplitudo yang signifikan. Titik potong (cutoff frequency) dapat diatur sesuai dengan kebutuhan aplikasi, dan tingkat ketajaman filter juga dapat disesuaikan untuk menghasilkan pemotongan yang lebih tajam pada frekuensi yang lebih rendah. High-pass filter digunakan dalam berbagai konteks untuk menghilangkan noise dan mengisolasi komponen frekuensi tinggi dalam sinyal.
3. Apa yang dimaksud dengan frekuensi cut-off dan jelaskan persamaannya?
Frekuensi cut off atau sering disebut dengan cutoff frequency dapat dijelaskan sebagai sebuah frekuensi dimana sinyal yang ditransmisikan mengalami attenuasi sebesar 3dB. Artinya, sinyal yang memiliki frekuensi diatas cutoff frequency akan mengalami pengurangan amplitudo saat melintasi suatu sistem.
Persamaan : fc = 1 / (2πRC)
Dimana:
fc = frekuensi cut off
R = nilai resistansi pada filter
C = nilai kapasitansi pada filter
Untuk menghitung frekuensi cut off, kita harus mengetahui nilai resistansi dan kapasitansi dari filter. Setelah kita mengetahui nilai tersebut, kita dapat menggunakan rumus diatas untuk menghitung frekuensi cut off.
4. Gambarkan rangkaian dan grafik respon dari Low Pass Filter (LPF)?
.png)
5. Gambarkan rangkaian dan grafik respon dari High Pass Filter (HPF)?
.png)
1. Low Pass Filter (LPF)
Rangkaian LPF yang dibuat disini adalah orde satu, dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Arus input masuk ke R1 sebesar 10k yang paralel dengan kapasitor sebesar 1 nanoFarad. untuk mencari frekuensi, f= 1/2phiRC. sebelumnya kita mencari WC = 1/RC, sehingga didapatkan fc nya sebesar 15,9kHz. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan -20 dB/dekade atau –6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R2C1). Hasil dari rumus ini mendapatkan frekuensi dan dapat dilihat dB pada tabel grafik frekuensi respon, gelombang low pass filter dapat dilihat pada osiloskop.
2. High Pass Filter (HPF)
Suatu filter lolos atas orde satu dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Arus akan mengalir menuju C1 sebesar 1 nanoFarad yang paralel dengan R1 sebesar 10k dan menuju ke kaki non inverting op amp. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan 20 dB/dekade atau 6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R1C1). Hasil dari rumus ini mendapatkan frekuensi dan dapat dilihat dB pada tabel grafik frekuensi respon, gelombang high pass filter dapat dilihat pada osiloskop.
Rangkaian LPF [disini]
Rangkaian HPF [disini]
Video Rangkaian LPF [disini]
Video Rangkaian HPF [disini]
Datasheet Resistor [disini]
Datasheet Kapasitor [disini]
Datasheet OP-Amp [disini]
Datasheet Osiloskop [disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar