I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Makalah ini dibuat untuk melengkapi hasil nilai ujian tengah semester. Rangkaian filter merupakan salah satu fokus pembelajaran penting pada mata kuliah Rangkaian Listrik. Oleh karena itu dibutuhkan pemahaman mendalam oleh Mahasiswa Elektronika mengenai rangkaian filter.
1.2 Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan rangkaian filter?
2. Jenis-jenis rangkaian filter
3. Bagaimana prinsip kerja rangkaian filter?
4. Aplikasi rangkaian filter
1.3 Teori
Filter adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu. Untuk merancang rangkaian filter dapat digunakan komponen pasif (R,L,C) dan komponen aktif (Op-Amp, transistor). Dengan demikian filter dapat dikelompokkan menjadi filter pasif dan filter aktif. Pada makalah ini hanya dibahas mengenai filter pasif saja.
Pada dasarnya filter dapat dikelompokkan berdasarkan response (tanggapan) frekuensinya menjadi 4 jenis:
1. Filter lolos rendah/ Low pass Filter.
2. Filter lolos tinggi/ High Pass Filter.
3. Filter lolos rentang/ Band Pass Filter.
4. Filter tolah rentang/Band stop Filter or Notch Filter.
Untuk membuat filter seringkali dihindari penggunaan inductor, terutama karena ukurannya yang besar. Sehingga umumnya filter pasif hanya memanfaatkan komponen R dan C saja.
1.4 Tujuan
1. Memahami fungsi rangkaian filter
2. Mengetahui jenis-jenis filter dan kegunaannya
3. Mengetahui aplikasi filter dalam sebuah rangkaian
II. PEMBAHASAN
Filter adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu. Untuk merancang rangkaian filter dapat digunakan komponen pasif (R,L,C) dan komponen aktif (Op-Amp, transistor). Dengan demikian filter dapat dikelompokkan menjadi filter pasif dan filter aktif. Pada makalah ini hanya dibahas mengenai filter pasif saja.
Pada dasarnya filter dapat dikelompokkan berdasarkan response (tanggapan) frekuensinya menjadi 4 jenis:
1. Filter lolos rendah/ Low pass Filter.
2. Filter lolos tinggi/ High Pass Filter.
3. Filter lolos rentang/ Band Pass Filter.
4. Filter tolah rentang/Band stop Filter or Notch Filter.
Untuk membuat filter seringkali dihindari penggunaan inductor, terutama karena ukurannya yang besar. Sehingga umumnya filter pasif hanya memanfaatkan komponen R dan C saja.
1. Filter Lolos Rendah/ Low Pass Filter
Tapis pelewat rendah atau tapis lolos rendah (low-pass filter) digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara.
Untuk sinyal listrik, low-pass filter direalisasikan dengan meletakkan kumparan secara seri dengan sumber sinyal atau dengan meletakkan kapasitor secara paralel dengan sumber sinyal. Contoh penggunaan filter ini adalah pada aplikasi audio, yaitu pada peredaman frekuensi tinggi (yang biasa digunakan pada tweeter) sebelum masuk speaker bass atau subwoofer (frekuensi rendah). Kumparan yang diletakkan secara seri dengan sumber tegangan akan meredam frekuensi tinggi dan meneruskan frekuensi rendah, sedangkan sebaliknya kapasitor yang diletakkan seri akan meredam frekuensi rendah dan meneruskan frekuensi tinggi.
Untuk sinyal berupa data-data digital dapat difilter dengan melakukan operasi matematika seperti konvolusi. Finite impulse response (FIR) dan Infinite impulse response (IIR) adalah algoritma untuk memfilter sinyal digital. Contoh aplikasi low-pass filter pada sinyal digital adalah memperhalus gambar dengan Gaussian blur.
Batas frekuensi antara sinyal yang dapat diteruskan dan yang diredam disebut dengan frekuensi cut-off. Frekuensi cut-off dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut:
Dimana:
R:Nilai hambatan
R:Nilai hambatan
C: Nilai kapasitor
Low-pass filter yang dirangkai dengan high-pass filter (filter yang meneruskan frekuensi tinggi) akan membentuk filter baru, yaitu band-pass filter (meneruskan sinyal pada jangkauan frekuensi tertentu) ataupun band-stop filter (menghambat sinyal pada frekuensi tertentu). Berikut kurva karakteristik low pass filter dan gambar rangkaiannya,
Gb. Respon Low Pass Filter
Untuk rangkaian RL, rumus yang digunakan adalah
fc= R
2πL
2. Filter Lolos Tinggi/high pass Filter
High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilai-nilai pengurangan untuk frekuensi berbeda-beda untuk tiap-tiap filter ini .Terkadang filter ini disebut low cut filter, bass cut filter atau rumble filter yang juga sering digunakan dalam aplikasi audio.High pass filter adalah lawan dari low pass filter, dan band pass filter adalah kombinasi dari high pass filter dan low pass filter.
Filter ini sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi.
High pass filter yang paling simple terdiri dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant (τ).Sehingga frekuensi cut off dapat dirumuskan,
Filter ini sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi.
High pass filter yang paling simple terdiri dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant (τ).Sehingga frekuensi cut off dapat dirumuskan,
Karakteristik HPF
Gambar Rangkaian
High-pass filter memiliki banyak aplikasi. Diantaranya digunakan digunakan sebagai bagian dari crossover audio untuk mengarahkan frekuensi tinggi ke tweeter sementara pelemahan sinyal bass yang dapat mengganggu, atau kerusakan, pembicara. Ketika filter seperti dibangun menjadi loudspeaker kabinet itu biasanya filter pasif yang juga mencakup -pass filter rendah untuk woofer dan sering menggunakan kedua kapasitor dan induktor (meski sangat sederhana tinggi-pass filter untuk tweeter dapat terdiri dari kapasitor seri dan tidak ada yang lain).
3. Filter Lolos Rentang/Band Pass Filter
Sebuah band-pass filter merupakan perangkat yang melewati frekuensi dalam kisaran tertentu dan menolak ( attenuates ) frekuensi di luar kisaran tersebut. Contoh dari analog elektronik band-pass filter adalah sirkuit RLC (a resistor - induktor - kapasitor sirkuit ). Filter ini juga dapat dibuat dengan menggabungkan -pass filter rendah dengan -pass filter tinggi .
|
Gambar rangkaian
4. Band Stop Filter
Dalam pemrosesan sinyal, filter band-stop atau band-penolakan filter adalah filter yang melewati frekuensi paling tidak berubah, tetapi attenuates mereka dalam rentang tertentu ke tingkat yang sangat rendah. Ini adalah kebalikan dari filter band-pass. Sebuah filter takik adalah filter band-stop dengan stopband sempit (tinggi faktor Q). Notch filter digunakan dalam reproduksi suara hidup (Public Address sistem, juga dikenal sebagai sistem PA) dan instrumen penguat (terutama amplifier atau preamplifiers untuk instrumen akustik seperti gitar akustik, mandolin, bass instrumen amplifier, dll) untuk mengurangi atau mencegah umpan balik , sedangkan yang berpengaruh nyata kecil di seluruh spektrum frekuensi. band filter membatasi 'nama lain termasuk', 'Filter T-takik', 'band-eliminasi filter', dan 'menolak band-filter'.
Biasanya, lebar stopband kurang dari 1-2 dekade (yaitu, frekuensi tertinggi dilemahkan kurang dari 10 sampai 100 kali frekuensi terendah dilemahkan). Dalam pita suara, filter takik menggunakan frekuensi tinggi dan rendah yang mungkin hanya semitone terpisah.
Kurva karakteristik
III. KESIMPULAN
1. Filter adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu.
2. Tapis pelewat rendah atau tapis lolos rendah (low-pass filter) digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi.
3. High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.
4. Sebuah band-pass filter merupakan perangkat yang melewati frekuensi dalam kisaran tertentu dan menolak ( attenuates ) frekuensi di luar kisaran tersebut.
5. Dalam pemrosesan sinyal, filter band-stop atau band-penolakan filter adalah filter yang melewati frekuensi paling tidak berubah, tetapi attenuates mereka dalam rentang tertentu ke tingkat yang sangat rendah
