Low Pass Filter (LPF) -40dB/dec

Low Pass Filter (LPF) -40dB/dec

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan 

5. Download File

1. Tujuan [back]

• Mengetahui pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik Low Pass Filter (LPF)
• Merangkai dan menganalisa rangkaian LPF
• Membuat kesimpulan hasil praktikum dan menganalisa LPF

2. Alat dan Bahan [back]

ALAT 

1. 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:

2. Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. 

Spesifikasi

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

BAHAN

1. Resistor

        Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 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.

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

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.

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

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:

3. Dasar Teori [back]

A. OpAmp

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.

simbol

Karakteristik IC OpAmp

-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 

inverting amplifier

Rumus:

Non inverting

Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

B. 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. satuan resistor Ohm yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi 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 (V = I.R)

C. Kapasitor

Simbol kapasitor dibedakan menjadi dua, yaitu:

• Simbol kapasitor standar Eropa.
• Simbol kapasitor standar Amerika.

Contoh simbol-simbol kapasitor seperti dibawah ini

Secara sekilas, simbol kapasitor dari kedua jenis diatas terlihat mirip. Perbedaannya hanya terletak pada beberapa bagian. Berikut ini penjabarannya.

• Adanya kutub positif untuk kapasitor bipolar.
• Perbedaan letak ujung panah untuk kapasitor variabel (trimmer).
• Terdapat perbedaan bentuk fisik dan cara mengubah kapasitas pada kapasitor trimmer dengan varco biasa.

Rangkaian untuk kapasitor pada umumnya sama dengan rangkaian listrik yang dapat dibedakan menjadi tiga, yakni rangkaian kapasitor seri, paralel dan juga gabungan. Simak penjelasannya berikut ini:

1. Rangkaian Kapasitor Seri

Rangkaian kapasitor seri merupakan rangkaian yang dibuat dengan cara menyambungkan kaki-kaki kapasitor dalam satu garis lurus. 

2. Rangkaian Kapasitor Paralel

Rangkaian kapasitor paralel merupakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun dengan bentuk paralel atau berderet.

3. Kapasitor Gabungan

Rangkaian gabungan merupakan rangkaian kapasitor yang terdiri dari perpaduan antara seri dan paralel.

Untuk menghitung nilai kapasitas dari rangkaian gabungan, dihitung dengan menggunakan rumus kapasitor gabungan di atas, yakni dengan menghitung masing-masing rangkaian, antara seri dan paralel kemudian menjumlahkannya.    

D. Rangkaian LPF

Pada rangkaian LPF -40dB/dec ini pada dasarnya menggunakan rangkaian amplifier karena memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter ACL -nya sama dengan satu . dengan cara tentukan dahulu tegangan di titik A  dan tegangan di titik B.

Dimana ACL dibuat menjadi

jika memakai op-amp ideal maka Ed = 0 sehingga Vo=VB. 

Gunakan hukum khirchoff arus untuk mencari tegangan di titik A, dimana:

I3 = I4   

sehingga :

Lalu masukkan nilai VA ke persamaan arus 

    dimana 

         

Sehingga 

Pada saat  w = wc  maka    

Sehingga, bagian real dari ACL bernilai 0.

Jadi,

              

misalkan R1=R2=R   dan 

Maka

           Untuk membuat grafik  ACL vs w, lakukan substitusi rumus wc pada rumus ACL menjadi seperti berikut ;

  

Variasi nilai w terhadap nilai wc yang ditunjukkan pada tabel 4.

Adapun sket hasil tabel 2 adalah hampir menyamai hasil bode plot simulasi gambar 222.

Adapun langkah-langkah perancangan LPF -40dB/dec adalah seperti berikut :    

1.     Pilih atau fc

2.     Pilih R1=R2=R (10kΩ s/d 100kΩ)

3.     Hitung     

4.     Hitung 

5.     Pilih Rf=2R , untuk memperkecil efek bias current.

Respon Rangkaian LPF -40dB/dec ACL vs w 

Contoh Soal:

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

    a. Oscilator

    b. Filter 

    c. Op- Amp

    d. Capasitor

2. Yang termasuk jenis filter aktif, kecuali…

    a. Low Pass Filter

    b. High Pass Filter

    c. Oscillator

    d. Band Pass Filter

3. Sebuah rangkaian yang memberikan output tetap pada frekuensi cut-off dan tidak mengeluarkan output jika frekuensi input berada dibawah frekuensi cut-of disebut…

    a. ALow Pass Filter

    b. High Pass Filter

    c. Band Pass Filter

    d. Triangle Generator

 

4. Percobaan [back]

4.1 Prosedur Percobaan

•  Siapkan semua alat dan bahan
•  Hubungkan semua alat dan bahan
•  Atur tegangan dan hambatan
•  Jalankan simulasi
•  Amati respons frekuensi dan respons gelombang pada osiloskop
  
  

4.2 Gambar Rangkaian

4.3 Prinsip Kerja

      Rangkaian Low Pass Filter (LPF) adalah rangkaian yang dapat melewatkan frekuensi dibawah frekuensi cut-off (wc).

     Low Pass RC Filter dibuat menggunakan dua jenis komponen pasif, yaitu resistor dan kapasitor. Kedua komponen ini menghalangi sinyal frekuensi tinggi, sehingga tak bisa melewati filter. Sedangkan sinyal frekuensi rendah dibiarkan berlalu. 

    Rangkaian low pass RC filter dibuat dengan menggabungkan dua rangkaian, yaitu seri dan paralel. Resistor dipasang sejajar atau seri dengan arah sinyal listrik yang masuk (input). Sedangkan kapasitor posisinya tegak lurus dengan frekuensi input atau dipasang secara paralel untuk menghalau sinyal frekuensi tinggi.

    Kapasitor mempunyai resistansi yang akan menjadi sangat tinggi ketika dilalui oleh sinyal listrik yang frekuensinya rendah. Oleh sebab itu, sinyal tersebut diblokir dan tidak dapat melewati kapasitor dan membuat sinyal ini langsung keluar dari rangkaian begitu sudah melewati resistor.

    Sebaliknya, resistansi pada kapasitor akan menjadi sangat rendah ketika ada sinyal listrik frekuensi tinggi yang masuk. Sehingga sinyal tersebut dapat melewati kapasitor dengan mudah. Hasilnya, sinyal dengan frekuensi rendah dan tinggi tidak akan melalui jalur yang sama.

4.4 Video

5. Download File [back]

1. download html [klik disini]

2. download video rangkaian [klik disini]

3. download rangkaian [klik disini]

4. download datasheet power supply [klik disini]

5. download datasheet resistor [klik disini]

6. download datasheet ground [klik disini]

7. download datasheet baterai [klik disini]

8. download datasheet kapasitor [klik disini]