LPF -20/Dec

                                                     [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]



1. Pendahuluan[Back]

Low-pass filter (LPF) dengan slope -20 dB/dec adalah jenis filter yang dirancang untuk melewatkan sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah sementara meredam sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi. Konsep dasarnya terletak pada kemampuannya untuk mengurangi amplitudo sinyal dengan laju -20 desibel per dekade (dB/dec) saat frekuensi sinyal meningkat. Ini dapat diimplementasikan dengan menggunakan komponen-komponen pasif seperti resistor, kapasitor, dan induktor atau melalui proses digital. Pada setiap perdekade dalam rentang frekuensi, amplitudo sinyal akan menurun sebesar 20 dB, sehingga menjaga sinyal-sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah tetap tidak terpengaruh, sementara sinyal-sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi akan diredam secara proporsional dengan peningkatan frekuensi tersebut. Hal ini membuat LPF-20 dB/dec sangat berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk pemrosesan sinyal audio, komunikasi nirkabel, dan elektronika umum.

2. Tujuan[Back]

a. Mengetahui alat dan bahan, prinsip kerja, dan dasar teori LPF -20 dB/dec.
b. Mensimulasikan rangkaian LPF -20 dB/dec dengan benar

3.Alat dan Bahan[Back]

 Alat:

    Instrumen

a. Osiloskop
       
              Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.
      Spesifikasi:

      Pinout:

      Keterangan:


    b. Voltmeter AC



             Merupakan alat untuk mengukur tegangan pada suatu circuit. Dalam menggunakannya kita memparalelkan voltmeter dengan rangkaian yang ingin diukur besar tegangannya. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian.

    Spesifikasi:

    Pinout

     







    Probes
    1) Voltage

    Merupakan alat yang menunjukkan besar tegangan tanpa menggunakan voltmeter ataupun multimeter.
    Generator Daya                                                                                                                             a. Sumber tegangan AC (Signal Generator)
    Berfungsi sebagai sumber daya bagi senso ataupun rangkaian

    Spesifikasi :
    Input voltage : 5V-12V
    Output voltage : 5V
    Output Current : MAX 3A
    Output power : 15W
    Conversion efficiency : 96%
        BAHAN

        a. Resistor
                   Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian  Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

              Cara menghitung nilai resistor:
    Tabel warna

       Contoh :
       Gelang ke 1 : Coklat = 1
       Gelang ke 2 : Hitam = 0
       Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
       Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
       Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

       Spesifikasi:
       

       b. Kapasitor
       


       


       Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai          105nF
       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%

       Spesifikasi
       

       c. Op-Amp LM741
                   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.

     
     Konfigurasi PIN LM741
     
     

    Spesifikasi:

                  4. Dasar Teori[Back]

                      Adapun rangkaian LPF -20dB/dec adalah seperti pada gambar 219. 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. Apabila sinyal yang lewat di kapasitor semakin besar frekuensinya maka kapasitansi kapasitor semakin kecil dan sesuai dengan rumus kapasitor terhadap frekuensi seperti berikut


         

          


            Rangkaian gambar 219 pada dasarnya adalah rangkaian amplifier karena memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter ACL –nya sama dengan satu ( ACL » 1, butterworth filter). Dengan tegangan input Vi maka tegangan di titik A adalah:


             

                    Dimana 

                    
            
                    Sehingga
                    

                    Misalkan memakai op-amp ideal maka Ed=0 sehingga Vo = VA, jadi

                      
                    Pada saat w = wc maka

                         
                    Sehingga
                        
                
                     Jadi, untuk membuat grafik ACL vs w, lakukan substitusi rumus wc pada rumus ACL menjadi             seperti berikut
                        
                     Berikut, variasi nilai w terhadap nilai wc yang ditunjukkan pada tabel 3. Adapun sket hasil tabel 1 adalah hampir menyamai hasil bode plot simulasi pada gambar 220.


                              Tabel 3 Besarnya ACL terhadap nilai w pada LPF -20 dB/dec                                                                                                                         

                       Respon Frekuensinya 

                        

                       1.) Resistor
            
                        Simbol :


                              Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
                
                                Cara menghitung nilai resistor:
                                                                                    Tabel warna
                                                 


                        Contoh :
                        Gelang ke 1 : Coklat = 1
                        Gelang ke 2 : Hitam = 0
                        Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
                        Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
                        Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan                                 toleransi 10%.

        







     

                            2.) Kapasitor 

                                                                        
                            Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
                            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../eeeeeeeeem,.L 
                            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%
        
                        Spesifikasi
     
                   


                   3.) Op Amp - LM741

                             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.

     

        Konfigurasi PIN LM741: 

                           

        Spesifikasi:

                     

    Respons karakteristik kurva I-O


        5. Percobaan[Back]

        a)Prosedur[Back]
            1. Prosedur Percobaan
    • Siapkan semua bahan dan alat
    • Hubungkan semua bahan dan alat
    • Atur tegangan dan hambatan
    • Jalankan simulasi
    • Lalu mencoba menjalankan rangkaian
    • Amatilah Respons Frekuensi dan juga respons gelombangnya pada osiloskop

        2. Gambar Rangkaian



        3. Prinsip Kerja

                Ketika suatu rangkaian LPF yang terdiri dari OP AMP ,resistor dan juga kapasitor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus 1/RC dan tentukan nilai Acl nya. Didapatkan nilainya  Acl sebesar 0.707 dan W(omega) sebesar 100k.Dalam rangkaian responsnya sudah mendekati,namun masih mendekati daerah hasil yang diperhitungkan melalui rumus. Disini digunakan frekuensi sebesar 16k sesuai dengan yang telah diperhitungkan dengan rumus.Prinsip kerja dari filter low pass atau filter lolos bawah adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R,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.Apabila sinyal yang lewat di kapasitor semakin besar frekuensinya maka kapasitansi kapasitor semakin kecil.

    b) Rangkaian simulasi dan prinsip kerja[Back]

     output :

    c)Video simulasi[Back]

    6. Download file[Back]





     

    Comments

    Post a Comment

    Popular posts from this blog

    Image
      BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023 OLEH: SHAFITRI AZZAHRA HELHID 2310952060 Dosen Pengampu: Darwison, M.T Referensi:  1. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978- 602-9081-10-7, CFerila, Padang  2. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-   602-9081-10-7, CV Ferila, Padang 3 . Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  4 . Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  5 . Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005  6 . Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.  7. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2015.  
    Read more