Aplikasi Filter (LPF -40dB/dec)
1.Tujuan [KEMBALI]
- Dapat memahami pengertian dan prinsip kerja rangkaian LPF -40dB/dec
- Dapat mengetahui apa saja komponen rangkaian LPF -40dB/dec
- Dapat mensimulasikan rangkaian LPF -40dB/dec
2. Alat dan Bahan [KEMBALI]
Alat
Generator fungsi adalah alat ukur yang digunakan untuk menampilkan gelombang listrik. Generator fungsi terdiri dari generator utama dan generator modulasi. Generator utama menyediakan gelombang output sinus, kotak, atau gelombang segitiga dengan rangkuman frekuensi 0,01 Hz sampai 13 MHz. Generator modulasi menghasilkan bentuk gelombang sinus, kotak, dan segitiga dengan rangkuman frekuensi 0,01 Hz sampai 10 kHz. Generator sinyal input dapat digunakan sebagai Amplitudo Modulation (AM) atau Frequency Modulation (FM). Selubung (envelope) AM dapat diatur dari 0% sampai 100%; FM dapat diatur frekuensi pembawanya hingga ±5%. Function Generator, umumnya menghasilkan frekuensi pada kisaran 0,5 Hz sampai 20 Mhz atau lebih tergantung rancangan pabrik pembuatnya. Frekuensi yang dihasilkan dapat dipilih dengan memutar-mutar tombol batas ukur frekuensi (frequency range).
Spesifikasi
- Resistor
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.
- Kapasitor
Kapasitor adalah sebuah komponen yang dapat menyimpan muatan listrik. Kapasitor dikenal dan berasal dari bahasa Inggris yaitu "capasitor". Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan seperti elektron-elektron dalam selang waktu tertentu dan kemudian menyalurkannya ke komponen lain di dalam
rangkaian elektronika tersebut. Kapasitor juga disebut dengan "Kondensator".
SATUAN KAPASITOR
- 1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
- 1µF = 1.000nF (nano Farad)
- 1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
- 1nF = 1.000pF (piko Farad)
kondesator memiliki satuan yang disebut Farad yang berasal dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 - 1867). Benda ini terdiri dari dua pelat konduktor yang disusun secara berdekatan satu sama lain tetapi tidak sampai bersentuhan. Kapasitor atau kondensator dapat menyimpan energi dalam bentuk muatan di dalam medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Secara umum fungsi kondensator sering dimanfaatkan sebagai insulator atau penahan arus listrik pada tegangan dengan arus searah (DC), sedangkan pada tegangan dengan arus bolak-balik (AC) kondensator berfungsi
sebagai konduktor (melewatkan arus listrik)
Kapasitor diidentikkan memiliki dua buah kutub yaitu kutub positif dan kutub negatif serta memiliki cairan elektrolit dan memiliki bentuk seperti tabung. Sedangkan yang lainnya kebanyakan memiliki nilai kapasitas yang lebih rendah dan tidak memiliki kutub positif maupun kutub negatif pada kakinya, kebanyakan memiliki bentuk bulat pipih menyerupai kancing baju dan berwarna coklat, merah, silver dan hijau.
RUMUS KAPASITOR
Nilai kapasitansi dari sebuah kapasitor dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
C : Kapasitansi kapasitor
: Permitivitas hampa
: Permitivitas relatif
A : Luas pelat/keping
d : Jarak antar pelat/tebal dielektrik
Selain itu, berikut adalah rumus kapasitor yang sering digunakan :
- Op Amplifier
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Karakteristik penguat ideal adalah:
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
3. Dasar teori [KEMBALI]
Adapun rangkaian LPF -40dB/dec adalah seperti pada gambar 221.
Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diparalelkan dengan kapasitor C sehingga sinyal input yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya diatas frekuensi cut-off akan digroundkan.
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhqF6LpqjbbfsGYwI5vF8Vb06cl4dIraU3q8MWI50_Gmy_ybXn2m21RVv6HzNPFGaALOcFCqRdF8_ahIb9kW9otB4TNDChTTyWzHMBaRZ-6ZtybnQWNUFwwoD1bunFD8YjyEfPXJmpU-2U/s200/i2.png)
Maka :
Pada saat w = wc maka
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgcmRnLzp4XlsjyI73d4PtZX-4t1kNSLxXEa-q8GTP3jVwpmWKhiVYnZoK1D7LtHsnVbFcJ4DnPWZZvyk1MnYao8r7iYcYovUlfMEN6uoN32lPOXI1d7F8Xmx48Rjk3yvAiDwuPduVdOkM/s200/acl+y.png)
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyN0aGFliBdyfQ4H9vtjtB4ZAvYh_crFb5vDIoECu7sJuXiaDwWze-lLF6JE7KjVWwfEiL71MYBoxDTIVtewpF1yt5W02LglrnvT1A7rwBdH59cwIGy8VOFk3-T-TOKc5Hhk4niIk3Fvg/s200/1.png)
Jadi, untuk membuat grafik ACL vs w, lakukan substitusi rumus wc pada rumus ACL menjadi seperti berikut :
2. Pilih R1=R2=R (10kΩ s/d 100kΩ)
5. Pilih Rf = 2R , untuk memperkecil efek bias current.
b. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.
Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Karakteristik penguat ideal adalah:
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
Diketahui
π = 3.14
R = 1KΩ atau 1000Ω
C = 10nF atau 10 x 10-9 atau 0.000000001F
Ditanya : f = ?
Dijawab
f = 1/2πRC
f = 1/2 (3.14)(1000)(0.000000001)
f = 15.923,57 Hz atau sekitar 15,9KHz.
Dengan perhitungan ini, berarti semua frekuensi diatas 15,9kHz akan dihambat atau diblokir, semakin tinggi frekuensi dari 15,9kHz semakin besar pula penghambatannya, sedangkan frekuensi dibawah 15,9kHz akan dilewati atau diteruskan pada rangkaian selanjutnya.
Jadi, jika memasukan sinyal frekuensi rendah sebesar 10Hz ke rangkaian LPF RC Filter ini, maka rangkaian ini akan melewatkan sinyal tersebut hingga ke output hampir sepenuhnya dan tidak terlemahkan.
Ini dikarenakan sinyal frekuensi rendah tidak mengambil jalur kapasitor. Tetapi apabila kita menaikan frekuensi ke 30kHz, frekuensi ini akan mengalami peredaman yang besar, sehingga hampir tidak mencapai ke titik output.
Hal ini dikarenakan sinyal frekuensi tinggi akan mengambil jalur kapasitor serta bukan jalur ke output.
2. Untuk membuat rangkaian Low Pass RL Filter dengan sebuah resistor 10KΩ dan sebuah induktor yang bernilai 470mH. Rangkaiannya bisa kita lihat pada gambar di bawah(Rangkaian LPF RL Filter).
Diketahui
π = 3.14
R = 10KΩ atau 10.000Ω
L = 470mH atau 047H
Ditanya : f = ?
Dijawab
f = R / 2πL
f = 10.000 / 2 (3.14)(0.47)
f = 3.387,99 atau sekitar 3,39kHz.
Ini berarti bahwa semua frekuensi diatas 3,39kHz akan dilemahkan dan makin tinggi dari 3,39kHz pelemahannya makin besar, sedangkan frekuensi dibawah 3,39kHz akan dilewatkan.
3. Suatu rangkaian Low Pass Filter orde 1 memiliki nilai R1 = 1 kΩ dan C1 = 1 uF. Tentukan frekuensi cut-off dari Low Pass Filter tersebut!
4.Percobaan [KEMBALI]
A.Prosedur percobaan:
1. Buka aplikasi proteus
2. Siapkan alat dan bahan
3. Rangkai setiap komponen
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian
6. Amatilah Respons Frekuensi dan juga respons gelombangnya pada osiloskop
B. Gambar Rangkaian Simulasi
C. Prinsip Kerja:
Pada tanggapan frekuensi Low Pass Filter ideal, sinyal yang berada di atas frekuensi cut-off tidak akan dilewatkan. Sementara pada tanggapan frekuensi Low Pass Filter praktik, sinyal di atas frekuensi cut-off akan dilemahkan, sehingga membentuk suatu daerah yang disebut dengan transition band (pita transisi), yang nilai kemiringannya dinyatakan dalam dB/oktav atau dB/dekade. Nilai kemiringan dari pita transisi dipengaruhi oleh orde filter, dimana semakin besar orde filter akan membuat nilai kemiringan dari pita transisi semakin besar dan bentuknya akan semakin curam (mendekati bentuk tanggapan frekuensi ideal). Pada tanggapan frekuensi praktik, juga diketahui nilai penguatan dari frekuensi cut-off yaitu sebesar 0,707 (atau -3 dB).
Pertama-tama untuk rangkaian LPF -40 dB/dec ini, buatlah sebuah rangkaian LPF dengan OP AMP, kapasitor, juga resistor.Kemudian sumber arus Ac dengan amplitudo 10 diumpankan ke resisor R1, selanjutnya masuk melalui rangkaian Low Pass Filter - 40dB/dec, dimana Omega cut off (Wc) kita dapatkan dari rumus Wc = 0,707/C1 R = 0,707/10 x 10*-9 x 10 x 10*3 = 7070 dan Acl = Vo/Vin = 0,707. sehingga dari Wc kita dapatkan Frekuensi cut off rangkain tersebut Fc = 7070/2 x 3.14 = 1125,225. hal ini akan meyebabkan apabilah frekuensi input lebih rendah dari frekuensi cut off, maka frekuensi rendah akan dibiarkan lolos. Namun jika frekuensi input lebih tinggi dari frekuensi cut off, maka frekuensi input tinggi tidak bisa melewati filter.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar