APLIKASI LPF -60dB/dec

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

Aplikasi Filter LPF -60dB/dec

DAFTAR ISI

1.Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download

1. Tujuan [back]

• Dapat memahami apa itu Low Pass Filter atau LPF

• Dapat memahami pengaplikasian dari LPF -60dB/dec

• Dapat mensimulasikan Rangkaian LPF -60dB/dec

2. Alat dan Bahan [back]

ALAT 

Instrument

1. Osiloskop

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari.

Spesifikasi :

Pin out:

Keterangan :

2. Voltmeter AC

Pengertian dari alat yang juga dikenal dengan istilah multitester ini adalah sebuah peralatan khusus yang digunakan untuk mengukur komponen listrik. Mulai dari mengukur hubungan Arus litrik (Ampere), Tegangan listrik (Voltage), Hambatan listrik (Ohm), hingga Resistansi dari suatu rangkaian listrik. Berdasarkan fungsi dasarnya tersebut, alat ini sering disebut dengan AVO meter (Ampere, Voltage, Ohm).

Secara umum, fungsi multimeter analog dan fungsi multimeter digital adalah sama. Hal yang membedakan antara multimeter analog dan multimeter digital terletak pada display pada kedua jenis multimeter tersebut yakni multimeter analog dan multimeter digital. Saat melakukan pengukuran menggunakan multimeter analog, perhitungannya harus dilakukan secara manual. Sementara multimeter digital tidak perlu melaukan perhitungan lagi karena hasil perhitungan sudah muncul secara otomatis di display multimeter digital tersebut.

Spesifikasi:

Generator Daya

1. Signal Generator

Signal generator berfungsi untuk memberikan input berupa tegangan AC pada rangkaian.

Spesifikasi:

BAHAN

1. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu di mana berfungsi sebagai penahan tegangan dan arus. Di mana Nilai Tahanan Resistor adalah Ohm. Makin besar nilai Ohm suatu resistor maka makin besar nilai tahanannya.

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 :

• Superior weather resistance

• 5mm Round Standard Directivity

• UV Resistant Eproxy

• Forward Current (IF): 30mA

• Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

• Reverse Voltage: 5V

• Operating Temperature: -30℃ to +85℃

• Storage Temperature: -40℃ to +100℃

•  Luminous Intensity: 20mcd

  

2. Operational amplifier

Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

Konfigurasi UA741:

Spesifikasi : 

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau VOO = 0 (nol)

• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)

• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

• Karakteristik tidak berubah dengan suhu

3. Kapasitor

Kapasitor atau biasanya disebut juga kondensator adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik di dalam medan listrik dalam waktu tertentu dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor dilambangkan dengan huruf “ C “ dengan satuan Farad {F}. Berikut ini contoh bentuk fisik kapasitor. 

Pinout:

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.

Spesifikasi :

3. Dasar Teori [back]

 Filter adalah suatu rangkaian yang dapat melewatkan sinyal input dengan lebar pita frekuensi tertentu (bandpass) dan melewatkan sinyal input pada lebar pita frekuensi lainnya (bandstop). Adapun respon ideal filter ACL terhadap w

Low Pass Filter (LPF)

Rangkaian Low Pass Filter (LPF) adalah rangkaian yaang dapat melewatkan frekuensi dibawah frekuensi cut-off (WC). Rangkaian LPF ada 3 macam yang masing masing rangkaian berbeda dalam hal kemiringan responnya. 

Respon ideal LPF ACL terhadap w

Grafik respon LPF ACL terhadap w

Rangkaian LPF -60dB/dec adalah gabungan rangkaian LPF -40dB/dec dengan diseri LPF -20dB/dec seperti pada gambar 223.

 

Adapun langkah- langkah perancangan LPF-60dB/dec adalah sebagai berikut:

Respon rangkaian LPF-60 dB/dec

1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini: 

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

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

Pinout:

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%

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor  yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor disebut keping. kapastior disebut juga dengan kondensator adalah alat/ komponen listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu.

Untuk mendapatkan kapasitas yang sesuai, maka dapat dilakukan penggabungan kapasitor baik secara seri maupun paralel. C1,C2 dan C3 yang dirangkaikan secara paralel. jika ujung ketiga kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar V. jika kapasitas rangkaian kapasitor sebesar Cp maka qp = CqV. jumlah muatan ketiga kapasitor ialah qp = q1+q2+q3 sehingga : 

Cp = C1+C2+C3+...+Cn

    

Jika sebuah kapasitor diberi muatan sesungguhnya yang terjadi ialah pemindahan muatan listrik dari satu bidang kapasitor ke bidang lainnya, untuk itu diperlukan usaha. Usaha yang diberikan untuk memindahkan muatan disimpan di dalam kapasitor sebagai energi muatan sebuah kapasitor dengan kapasitas C diberi muatan listrik q sehingga diperoleh potensial V dalam hal ini besar muatan yang diberikan sebanding dengan potensial yang diperoleh yaitu q = CV.

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor yang bermuatan q dan potensial V adalah ½q V karena q = CV Maka dapat dituliskan dalam bentuk lain yaitu W = cv² atau W = ½ q²/C

w = energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)

q = muatan listrik atau (C) 

V = potensial kapasitor (V) 

C = kapasitas kapasitor (F)

3. Op Amp- LM741

  

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah 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. 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:

Respons karakteristik kurva I-O:

Contoh Soal:

1. Untuk membuat sebuah LPF dengan komponen resistor dan kapasitor, kalian membutuhkan kapasitor keramik dengan niai 10nF dan resistor yang bernilai 1KΩ lalu kalian rangkai seperti pada rangkaian diatas (Rangkaian LPF RC Filter).

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.

2. Suatu sinyal pengukuran yang mempunyai frekuensi 400 Hz mengandung noise dengan frekuensi 0,5 MHz. Diinginkan untuk meredam noise tersebut dengan menggunakan filter.

(a). Rancanglah sebuah filter RC yang meredam noise tersebut sedemikian rupa sehingga setelah keluar dari filter, noise yang tersisa tinggal 3%.
(b). Berapa persen besarnya sinyal pengukuran (frekuensi 400 Hz) tersebut setelah keluar dari filter?

Penyelesaian:
(a). Frekuensi sinyal: fs = 400 Hz
Frekuensi noise: fn = 0,5 MHz
Karena fs < fn maka digunakan low pass filter, dengan persamaan fungsi alih:

Rangkaian low pass filter:

Misalkan C = 0,01 μF, maka:

(b). Besar sinyal pengukuran saat keluar dari filter:

Jadi saat keluar dari filter, besar sinyal pengukuran = 99,99%.

3. Suatu rangkaian yang berfungsi untuk memilih sinyal listrik berdasarkan pada frekuensi sinyal masukan…

   

    a. Oscilator

    b. Filter 

    c. Op- Amp

    d. Capasitor

4. Percobaan [back]

1. Langkah-langkah Kerja:

Pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

• Mempersiapkan Alat besrta Bahan seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas
• Merangkai Rangkaian 
• Pada Rangkaian disambungkan input tegangan AC agar dapat melihat bagaimana perbedaan respons gelombang input dan outputnya.
• Amatilah nilai input dan output dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada, dan juga amatilah respon grafik sinyal input dan outputnya. 

2. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Rangkaian Simulasi:

Rangkaian LPF -60 dB/dec dan Grafik Frequency Responnya

    Bentuk Gelombang Rangkaian LPF -60 dB/dec

Prinsip Kerja:

Pertama-tama rangkailah sebuah LPF dengan OP AMP, kapasitor, juga resistor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus 1/RC3 dan tentukan nilai Acl nya. Disini Aclnya sebesar 0.7070. Disini digunakan frekuensi sebesar 1k. Low Pass Filter atau sering disingkat dengan LPF adalah Filter atau Penyaring yang melewatkan sinyal Frekuensi rendah dan menghambat atau memblokir sinyal Frekuensi tinggi. Dengan kata lain, LPF akan menyaring sinyal frekuensi tinggi dan meneruskan sinyal frekuensi rendah yang diinginkannya. LPF yang ideal adalah LPF yang sama sekali tidak melewatkan sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (fc) atau tegangan OUPUT pada sinyal frekuensi diatas frekuensi cut-off sama dengan 0V. Jadi, arus akan mengalir melalui jalur dengan resistansi terkecil. Jadi sinyal frekuensi tinggi akan memilih untuk mengalir melalui kapasitor, bukan ke bagian rangkaian selanjutnya, sedangkan frekuensi rendah akan mengalir ke bagian rangkaian selanjutnya karena resistansi tinggi dari kapasitor

3. Video

5. Download [back]

- Download File HTML di sini

- Download File Rangkaian di sini

- Download File Video di sini

- Download Materi di sini

- Download Datasheet Resistor di sini 

- Download Datasheet OP- Amp 741 di sini

- Download Datasheet Kapasitor di sini

- Download Datasheet Osiloskop di sini

- Download Datasheet Multimeter di sini