Hello sobat Gamma pada kesempatan kali ini aku akan menulis sebuah artikel wacana rangkaian “Low Pass Filter” atau “Tapis Lolos Rendah”. Di sini kita akan mempelajari mengenai filter sederhana memakai komponen pasif yaitu resistor dan kapasitor (rangkaian RC). Kita juga akan mempelajari bagaimana cara menciptakan sebuah filter untuk meredam frekuensi tertentu (Lihat Contoh Soal). Baik Untuk mempersingkat waktu pribadi saja kita mulai.
A. Low Pass Filter
Low Pass Filter yakni sebuah rangkaian yang dibentuk untuk meredam frekuensi tinggi yang tidak kita inginkan dari sebuah sinyal listrik dan hanya meloloskan sinyal listrik dengan frekuensi rendah sesuai yang kita inginkan.
Low Pas Filter sanggup dibentuk memakai komponen-komponen pasif menyerupai resistor, kapasitor dan induktor. Untuk filter frekuensi rendah (yaitu di bahwa 100 kHz), pada umumnya filter pasif sanggup dibentuk memakai rangkaian RC sederhana (yang terdiri atas komponen pasif Resistor dan Kapasitor), sedangkan untuk melaksanakan filter pada frekuensi yang lebih tinggi (di atas 100kHz) pada umumnya dibentuk memakai komponen-komponen pasif RLC (Resistor-Induktor-Kapasitor). Pada umumnya ada tiga jenis filter, yaitu : Low Pass Filter, High Pass Filter, dan Band Pass Filter.
- Low Pass Filter (LPF) yakni jenis filter yang dirancang untuk meloloskan frekuensi rendah di bawah frekuensi cut-off dari sinyal listrik dan meredam frekuensi tinggi di atas frekuensi cut-off.
- High Pass Filter (HPF) merupakan kebalikan dari filter LPF di mana filter ini akan meredam sinyal-sinyal listrik berfrekuensi rendah di bawah frekuensi cut-off dan meloloskan sinyal listrik berfrekuensi tinggi di atas frekuensi cut-off.
- Band Pass Filter (BPF) merupakan filter campuran antara High Pass Filter dan low Pass Filter. Filter jenis ini akan meloloskan sinyal listrik yang mempunyai frekuensi pada rentang tertentu.
B. Low Pass Filter memakai Rangkaian RC
Filter LPF yang paling sederhana sanggup dibentuk memakai komponen resistor dan kapasitor. Filter ini dibentuk dengan cara menghubungkan satu resistor dan kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan tegangan input. Untuk output tegangan pada Low Pass Filter diambil pada komponen kapasitor. Jika kita mengambil output tegangan pada komponen resistor maka itu merupakan filter High Pass Filter. Berikut yakni desain rangkaian Low Pass Filter memakai komponen RC.
Pada rangkaian di atas sanggup dilihat bahwa tegangan keluaran dari Low Pass Filter diambil dari komponen Kapasitor. Karena pada umumnya fungsi filter yakni untuk meloloskan atau meredam frekuensi dari sinyal listrik sesuai dengan yang kita inginkan, maka kita sanggup mendefinisikan karakteristik dari filter tersebut memakai kurva respon frekuensi.
Ada dua jenis filter, yaitu filter aktif dan filter pasif. Filter aktif merupakan filter yang memakai komponen aktif menyerupai penguat yang bertujuan untuk menguatkan sinyal frekuensi sesudah filter. Penguat dibutuhkan alasannya yakni ketika frekuensi sinyal sesudah di filter sangat kecil sehingga akan sulit dibaca maka diharapkan penguat semoga sinyal tersebut sanggup dibaca. Sedangkan filter pasif hanya terdiri dari komponen pasif dan tidak membutuhkan penguat untuk memperkuat sinyal.
Pada artikel aku sebelumnya “Filter dan Rangkaian RC - Low Pass Filter Dan High Pass Filter”. Pada artikel tersebut telah aku bahas bahwa Reaktansi Kapasitif (Xc) dari sebuah resistor sangat bergantung pada variabel frekuensi. Ketika frekuensi input tinggi maka Reaktansi Kapasitif akan kecil, sedangkan ketika frekuensi input rendah maka reaktansi kapasitif meningkat. Hal ini dikarenakan reaktansi kapasitif berbanding terbalik terhadap frekuensi. Dengan pengetahuan ini maka kita output keluaran pada rangkaian Low Pass Filter akan sangan besar lengan berkuasa pada frekuensi.
Rangkaian Pembagi Tegangan
Rangkaian ini merupakan rangkaian yang tersusun dari dua buah resistor. Dimana output tegangan sanggup kita hitung memakai persamaan pembagi tegangan.
Pada rangkaian Low Pass Filter yang tersusun dari komponen RC, maka kita hanya menggantikan R2 pada rangkaian tersebut dengan sebuah kapasitor (C). Besarnya Resistansi Kapasitif (Xc) dari kapasitor tersebut sanggup kita hitung memakai persamaan:
Dimana j yakni bilangan imajiner.
Dari rangkaian Low Pass Filter, komponen Resistor dan Kapasitor tersusun secara seri. Maka impedansi rangkaian tersebut sanggup kita hitung memakai persamaan berikut:
Kemudian, dengan memakai konsep pembagi tegangan maka kita sanggup menghitung tegangan keluaran dari sebuah rangkaian Low Pass Filter. Dengan cara menggantikan resistansi dari resistor R2 dengan reaktansi kapasitif dari kapasitor sehingga diperoleh
Dengan j yakni bilangan kompleks. Dimana besarnya rasio tegangan keluaran dengan tegangan input adalah
Persamaan di atas merupakan persamaan untuk menghitung tegangan keluaran dari filter LPF sederhana yang tersusun atas komponen Resistor dan Kapasitor. Karena Xc mempunyai efek terhadap frekuensi maka tegangan keluaran dari rangkaian RC juga besar lengan berkuasa terhadap frekuensi. Besarnya penguatan tegangan (G) didefinisikan sebagai rasio tegangan output dengan tegangan input (G = Vout/Vin). Akan tetapi filter sering kali memakai penguatan daya, dimana penguatan daya ini kalau diungkapkan dalam desibel (dB) adalah
Dengan mengambil nilai omega :
Maka akan diperoleh besarnya penguatan sebesar -3dB. Ini terjadi pada ketika frekuensinya sama dengan frekuensi cut-off (fc).
Contoh Soal Low Pass Filter
Sebuah rangkaian Low Pass Filter yang terdiri dari resistor 4,7 KOhm terhubung secara seri dengan sebuah kapasitor 47nF dan dihubungkan dengan tegangan input sebesar 10 Volt sinusoidal. Hitunglah tegangan keluaran dari rangkaian Low Pass Filter pada ketika frekuensi input sebesar 100 Hz dan 10 KHz ?
Solusi:
Diketahui:
Vin = 10 Volt
R = 4,7 KOhm = 4700 Ohm
C = 47 nF = 47 . 10^-9 F
Ditanya : Vout = .....?
Untuk Frekuensi 100 Hz
Gunakan Persamaan Resistensi Kapasitif untuk menghitung resistansi kapasitor pada frekuensi 100 Hz . maka diperoleh:
Tegangan keluaran rangkaian Low Pass Filter sanggup dihitung memakai persamaan
Untuk Frekuensi 10 KHz
Gunakan Persamaan Resistensi Kapasitif untuk menghitung resistansi kapasitor pada frekuensi 100 Hz . maka diperoleh:
Tegangan keluaran rangkaian Low Pass Filter sanggup dihitung memakai persamaan
Jadi, tegangan keluaran rangkaian Low Pass Filter pada frekuensi input 100 Hz yakni 9,9 Volt dan pada frekuensi 10 KHz yakni 0,72 Volt. hal ini menunjukan bahwa rangkaian Low Pass Filter akan meredam sinyal listrik berfrekuensi tinggi dan meloloskan sinyal listrik berfrekuensi rendah.
Contoh Soal Low Pass Filter
Suatu sinyal pengukuran mempunyai frekuensi ≤ 1kHz, dan mengandung noise dengan frekuensi 1 MHz. Rancanglah sebuah filter yang meredam noise tersebut menjadi 1 %. Dan bagaimana efek filter tersebut terhadap sinyal pengukuran pada frekuensi maksimumnya (1 kHz).
Solusi:
Gunakan persamaan Low Pass Filter untuk meredam noise pada frekuensi 1 MHz sebesar 1%.
Misalkan kita merancang rangkaian Low Pass Filter memakai kapasitor sebesar 0,01 μF maka, besar resistor yang harus kita gunakan dalam rangkaian adalah
Untuk melihat seberapa besar efek filter terhadap sinyal 1 kHz, maka kita sanggup memeriksanya memakai persamaan :
Jadi sinyal pengukuran pada frekuensi maksimum hanya teredam sebesar 0,5%.
Baca Juga:
- Laporan Praktikum Elektronika Dasar 1 - Penguat Pengikut Emitor
- Laporan Praktikum Elektronika Dasar 1 - Penguat Emitor Ditanahkan
- Laporan Praktikum Elektronika Dasar 2 - Pembangkit Gelombang (Osilator)
- Laporan Praktikum Elektronika Dasar 2 - Tapis Lolos Rendah Aktif
Mungkin itu saja pembahasan kalai ini, jangan lupa Like, komen dan Follow blog ini semoga kalian tidak ketinggalan update artikel terbaru. Mari sama-sama kita membangun blog ini semoga kita sama-sama menciptakan artikel yang bermanfaat lainya. Silahkan lapang dada di kolom komentar kira-kira artikel apa yang kalian ingin aku tuliskan dan terima kasih telah berkunjung.