Modul 4 Filter




1. Pendahuluan [Kembali]

Filter merupakan komponen esensial dalam dunia elektronika, digunakan untuk mengelola dan memanipulasi sinyal berdasarkan frekuensi. Dua jenis filter yang paling umum adalah Low Pass Filter (LPF) dan High Pass Filter (HPF).

Low Pass Filter dirancang untuk memungkinkan sinyal dengan frekuensi rendah untuk diteruskan, sementara frekuensi tinggi akan diblokir atau diminimalkan. Dengan demikian, LPF sering digunakan dalam aplikasi seperti pengolahan audio dan penghilangan noise, di mana penting untuk mempertahankan komponen frekuensi rendah dari suatu sinyal.

Di sisi lain, High Pass Filter berfungsi sebaliknya, yakni meneruskan sinyal dengan frekuensi tinggi dan memblokir frekuensi rendah. HPF sering digunakan dalam sistem audio untuk menghilangkan suara berdengung atau untuk memisahkan frekuensi dalam aplikasi komunikasi, di mana informasi penting terletak pada frekuensi yang lebih tinggi.

2. Tujuan [Kembali]

  • Mengetahui prinsip kerja LPF (Low Pass Filter)
  • Mengetahui prinsip kerja HPF (High Pass Filter)       
  • Mengetahui prinsip kerja Mutual Inductance                                       

3. Alat dan Bahan [Kembali]

  • Alat dan Intrument

    • DC Power Supply


        DC power supply adalah perangkat yang menyediakan arus listrik searah (DC) dengan tegangan dan arus yang dapat diatur sesuai kebutuhan, memberikan daya stabil dan terkontrol untuk berbagai aplikasi elektronik. Ini digunakan untuk menguji dan mengembangkan perangkat elektronik, mengisi baterai, dan menyuplai daya ke perangkat yang memerlukan arus DC. Dengan kemampuan untuk menyesuaikan dan memantau parameter daya, DC power supply memastikan bahwa komponen elektronik berfungsi dengan benar dan sesuai spesifikasi yang diinginkan.
    • Multimeter



        
        Multimeter adalah alat pengukur serbaguna yang digunakan untuk mengukur berbagai parameter listrik, termasuk tegangan (volt), arus (ampere), dan resistansi (ohm). Fungsi utamanya adalah untuk membantu teknisi dan insinyur dalam mendiagnosis dan memecahkan masalah pada rangkaian elektronik dan listrik dengan memberikan pembacaan yang akurat dari berbagai nilai listrik. Selain itu, multimeter sering dilengkapi dengan fitur tambahan seperti pengukuran kontinuitas, kapasitas, dan frekuensi, menjadikannya alat penting untuk perawatan, pengujian, dan perbaikan perangkat elektronik serta sistem listrik.

    • Jumper

    Jumper adalah komponen kecil berupa konektor atau kabel pendek yang digunakan untuk menghubungkan dua titik atau jalur listrik pada papan sirkuit atau perangkat elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk mengatur atau memodifikasi sirkuit dengan menghubungkan atau memutuskan jalur tertentu, seperti memilih mode operasi, mengatur konfigurasi, atau memperbaiki sambungan yang putus. Jumper sering digunakan dalam pengaturan BIOS pada komputer, konfigurasi hardware, serta dalam perbaikan dan pengembangan perangkat elektronik untuk memastikan bahwa komponen berfungsi dengan benar sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

    • Oscilloscope

        Osiloskop adalah alat yang sangat berguna dalam bidang elektronika untuk mengamati dan menganalisis bentuk gelombang sinyal listrik secara real-time. Dengan kemampuannya menampilkan grafik tegangan terhadap waktu, osiloskop memungkinkan pengguna untuk mengidentifikasi karakteristik sinyal, seperti frekuensi, amplitudo, dan distorsi. Alat ini juga digunakan untuk mendeteksi masalah dalam rangkaian elektronik, memeriksa kinerja komponen, dan melakukan pengukuran yang akurat pada sinyal analog maupun digital. Dalam pendidikan dan penelitian, osiloskop menjadi alat esensial untuk eksperimen, pemecahan masalah, dan pengembangan teknologi baru, sehingga sangat penting bagi teknisi dan insinyur dalam merancang dan mengoptimalkan sistem elektronik.
    • Function Generator


      Function generator adalah alat penting dalam praktikum elektronika yang menghasilkan berbagai bentuk gelombang listrik, seperti sinusoidal dan persegi. Alat ini memungkinkan pengujian performa rangkaian, seperti filter (LPF dan HPF), dengan variasi frekuensi dan amplitudo. Dengan menggunakan function generator, mahasiswa dapat memahami karakteristik frekuensi dan respons sistem, serta melakukan analisis lebih lanjut menggunakan osiloskop.
  • Bahan
    • Dioda 1N4001


      Dioda 1N4001 adalah dioda penyearah yang umum digunakan untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Fungsi utamanya mencakup penyearahan arus, perlindungan sirkuit dari polaritas terbalik, dan pengurangan noise dalam sinyal. Selain itu, dioda ini juga berperan dalam sirkuit pemulihan untuk mengalirkan arus saat terputus, mencegah lonjakan tegangan yang dapat merusak komponen. Dengan kemampuan tersebut, dioda 1N4001 banyak diterapkan dalam berbagai aplikasi, seperti catu daya dan pengisi daya baterai.
  • Resistor

        Resistor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik dalam sirkuit dengan memberikan hambatan atau resistansi tertentu. Dengan menambahkan resistor ke dalam sirkuit, pengguna dapat mengontrol besarnya arus yang mengalir dan menurunkan tegangan pada komponen lainnya, mencegah kerusakan akibat arus yang terlalu besar. Selain itu, resistor digunakan untuk membagi tegangan, mengatur bias dalam transistor, dan menyesuaikan karakteristik sinyal dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti dalam rangkaian penguat dan filter. Sebagai komponen pasif, resistor membantu memastikan bahwa sirkuit berfungsi dengan stabil dan efisien sesuai dengan spesifikasi desain. 

4. Dasar Teori [Kembali]

Rangkaian filter adalah suatu rangkaian listrik yang berfumgsi untuk melewatkan sinyal listrik dengan rentang frekuensi tertentu. Apabila terdapat sinyal listrik yang tidak sesuai dengan frekuensi yang diinginkan maka sinyal listrik tersebut tidak akan dilewatkan. Rangkaian filter dapat diaplikasikan secara luas, baik untuk menyaring sinyal pada frekuensi rendah, frekuensi tinggi, atau pada frekuensi-frekuensi tertentu. Rangkaian filter dapat dikelompokkan menjadi filter pasif dan filter aktif, tergantung dari komponen yang digunakan. Apabila menggunakan komponen aktif, seperti transistor dan dioda maka dinamakan filter aktif. Sementara jika menggunakan komponen pasif seperti induktor, resistor, dan kapasitor maka dinamakan filter pasif.

Berdasarkan respon frekuensi, rangkaian filter dapat dikelompokkan menjadi:

    1. LPF (Low Pass Filter)

      Low pass filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi untuk meneruskan sinyal listrik yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut off) maka sinyal akan diredam. Low pass filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkanredaman yang sangat besar. Lebih sederhananya hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.


Gambar 4.1 Rangkaian LPF dan Grafik Respon Frekuensi LPF 



            


Frekuensi cut-off (fc) dari Low Pass Filter (LPF) dengan RC dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut.

 


Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut.



            2.  HPF (High Pass Filter)

                 High pass filter (HPF) berfungsi untuk meneruskan sinyal di atas frekuensi cut off sedangkan yang berada dibawah frekuensi cut off diredam. Jenis filter ini memberikan redaman sangat kecil pada frekuensi di atas frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhananya, hanya frekuensi tinggi saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.


Gambar 4.2 Rangkaian HPF dan Grafik Respon Frekuensi HPF

Frekuensi cut-off (fc) rangkaian high pass filter adalah:




5. Video Simulasi [Kembali]

A. LPF -20 dB dan LPF -40 dB


B. HPF -20 dB dan HPF -40 dB


6. Percobaan [Kembali]

    Prosedur Percobaan :
  •     4.1 LPF -20dB 
1. Carilah rangkaian LPF -20dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2 
2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Opertational Amplifier 2. 
3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Opertational Amplifier 2. 
4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo. 
5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 100Hz-1kHz. 
6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop. 
7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter. 
8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan. 
  •      4.2 LPF -40dB 
1. Carilah rangkaian LPF -40dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2 
2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Operational Amplifier 2. 
3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Operational Amplifier 2. 
4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo. 
5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 200Hz-1kHz. 
6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop. 
7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter. 
8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan. 
  •     4.3 HPF 20dB
1. Carilah rangkaian HPF 20dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2
2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Operational Amplifier 2.
3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Operational Amplifier 2.
4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo.
5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 200Hz-1kHz.
6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop.
7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter.
8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan.
  •    4.4 HPF 40dB
1. Carilah rangkaian HPF 40dB di dalam module RS-A04 Operational Amplifier 2
2. Hubungkan catu daya modul RS-A04 Operational Amplifier 2.
3. Hubungkan function generator ke modul RS-A04 Operational Amplifier 2.
4. Hubungkan probe pertama osiloskop ke V1 dan probe kedua pada Vo.
5. Atur frekuensi sesuai dengan jurnal 100Hz-1kHz.
6. Perhatikan gambar sinyal pada osiloskop.
7. Ukur tegangan input dan output menggunakan multimeter.
8. Catat hasil praktikum ke jurnal yang telah disediakan.

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