LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 “FILTER PASIF (LOW PASS DAN HIGH PASS)” NAMA : YUHANI AGUSTRI NIM : A1C315034 KELOMPOK : 3 LABORATORIUM PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2016 Jumat, 30 September 2016 FILTER PASIF (LOW PASS DAN HIGH PASS) TUJUAN Dapat menyelidiki tanggapan amplitudo low pass filter Dapat menyelidiki tanggapan amplitudo high pass filter Dapat menentukan frekuensi potong bawah dan atas kedua filter DASAR TEORI Filter dalam bidang adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengambil atau melewatkan tegangan output pada frekuensi tertentu yang diinginkan dan untuk melemahkan atau membuang ke ground tegangan output pada frekuensi tertentu yang tidak diinginkan. Filter dalam bidang elektronika dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu filter pasif dan filter aktif. Khusus untuk pembahasan filter pasif dapat digunakan komponen pasif (RLC). Sedangkan untuk membuat filter aktif diperlukan rangkaian (RLC dan transistor atau Op-Amp). Rangkaian filter dapat juga disebut sebagai rangkaian tapis. Pada praktikum kali ini hanya dibahas filter pasif. Rangkaian filter pasif sederhana hanya mengandung resistor dan kapasitor. Secara umum, rangkaian filter yang hanya meloloskan sinyal dengan frekuensi tinggi dan tidak meloloskan sinyal dengan frekuensi rendah. Rangkaian ini disebut dengan High Pass Filter atau tapis lolos tinggi. Rangkaian filter yang kedua adalah Low Pass Filter atau tapis lolos rendah. Dan sebaliknya dengan rangkaian High Pass Filter, Low Pass Filter hanya meloloskan sinyal dengan frekuensi rendah atau tidak meluluskan frekuensi tinggi. (Susanto, 1994: 89-90). Menurut (Sutrisno, 1986:32-44) filter terbagi dua, yaitu: High Pass Filter Rangkaian High Pass Filter dapat diperlihatkan pada gambar 2.1. pada gambar 2.1 High Pass Filter memiliki orde 1. Secarateoritik output dan High Pass Filter pada gambar 2.1 dapat diwakili dengan: ..............................................................................(2.1) .........................................................................................(2.2) .................................................(2.3) Dimana dan adalah frekuensi potong sehingga fungsi transfer dari High Pass Filter orde 1 adalah: ...............................................................................(2.4) Low Pass Filter Low Pass Filter sederhana diperlihatkan pada gambar 2.2.padagambar 2.2 Low Pass Filter memilikiorde 1. Secarateoritik output dari low pass filter dapatdiwakilidengan : .........................................................................(2.5) Dimana dan adalah frekuensi potong sehingga fungsi transfer dari High Pass Filter orde 1 adalah: ................................................................................(2.6) Rangkaiandalamgambarmerupakansaturangkaiandengansatumasukandansatukeluaran, berartimerupakanrangkaianduagelombangsepertisuatupenguat.Cumadisinitidakterjadipenguatanantara input dan output penguatan voltage atau voltage gain Atetapbisadidefenisikansebagaiperbandinganantara output dan input: Sisikiridarirangkaiandalamgambardipakaisebagai input dansisikanandipakaisebagai output. Makaterdapat voltage gain daripersamaanuntukpembagitegangan : TerdapathargamutlakdanfasedariAsebagaiberikut: Hubunganantara dan frekuensi f dan hubungan antara pergeseran sudut dan frekuensi.Kalaufrekuensirendah, besara output hampirsamadenganbesar input. Kalaufrekuensinaik, bagian input yang diteruskankeoutput akanberkurang. Berartifrekuensirendahditeruskandarifrekuensitinggidiserap.Olehkarenaiturangkaianinidisebut Low Pass Filter ataudisebuttapislolosrendah. (Blocher, 2003: 69-71). Menurut (Boylestad, 199:191-192) filters are simply an extension of the network introduced in the previous section. As the name would imply, filters pick out a range of frequencies for passage or blockage. They filter out the unwantedfrequencies. The first to be described is called the band pass filter since it “passes” a particular range of frequencies. Filter pasifmerupakanmetodepenyelesaian yang efektifdanekonomisuntukmasalahharmonika. Filter pasifsebagianbesar di desainuntukmemberikanbagiankhususmengalihkanarusharmonika yang tidakdiinginkandalamsistemtenaga. Tipe filter pasif yang paling umumadalah single tuned filter. Filter denganpenanggalantunggalditalapadasalahsatuordeharmonisa. Filter initerdiridarirangkaianserikapasitorreaktordan resistor RLC. (Sungkowo, 2013: 151-152). ALAT DAN KOMPONEN 1. AFG 2. CRO 3. Hambatan150 ohm dan 100 ohmkapasitor 0,1µF 4. Breadboard dankabeltusuk PROSEDUR PERCOBAAN Percobaan low pass filter Susunrangkaian low pass filter sepertigambarberikut. Gunakan R = 150 ohm dan C =0,1μF. Pada input masukanlow pass filterberilahinput (sinusoidal ) sekitar 5 V menggunakan signal generator danfrekuensi yang berbedadari 10 Hz – 100 KHz GambarlahkurvatanggapanamplitudopadaVindanVoutpadamasing-masingfrekuensi. Catathasilpengukuranpadatabel data. Percobaan high pass filter Susunrangkaianhigh pass filter sepertigambarberikut. Gunakan R = 100 ohm dan C =0,1μF. Pada input masukanhigh pass filterberilahinput (sinusoidal ) sekitar 500Vpp menggunakan signal generator danfrekuensi yang berbedadari 10 Hz – 100 KHz GambarlahkurvatanggapanamplitudopadaVindanVoutpadamasing-masingfrekuensi. Catathasilpengukuranpadatabel data. V. DATA HASIL 1. Percobaan Low Pass Filter NO Frekuensi Vin Vout 1 122,05 Hz 0,31 V 1,83 V 2 140,02 Hz 0,31 V 1,83 V 3 182,22 Hz 0,31 V 1,83 V 4 251,04 Hz 0,31 V 1,83 V 5 300 Hz 0,31 V 1,83 V 6 26,785 Hz 0,31 V 2,54 V 7 3,2649Hz 0,31 V 1,41 V Percobaan High Pass Filter NO Frekuensi Vin Vout 1 4,5001 Hz 0,31 V 0,84 V 2 10,568 Hz 0,31 V 0,84 V 3 15,178 Hz 0,31 V 0,98 V 4 25,317 Hz 0,31 V 0,98 V 5 30,483 Hz 0,31 V 0,98 V 6 32,021 Hz 0,31 V 0,84 V 7 70,788 Hz 0,31 V 0,84 V 8 256,63 Hz 0,31 V 0,56 V 9 328,41 Hz 0,31 V 0,56 V 10 1,0405 Hz 0,31 V 0,56 V 11 2,0146 Hz 0,31 V 0,42 V VI. PEMBAHASAN Padapraktikum kali inimembahasmengenai filter pasif (low pass dan high pass). Dimana filter adalahsuaturangkaian yang digunakanuntukmembuangtegangan output padafrekuensitertentu. Untukmerancang filter pasif, komponen yang digunakanyaitu resistor dankapasitor. Filter lolosrendahadalah filter yang hanyamelewatkanfrekuensi yang lebihrendahdarifrekuensi cut off (fc). Diatasfrekuensitersebutoutputnyamengecil(idealnyatidakada). Low Pass Filter teganganinputnyameloloskanfrekuensi<2. Sedangkan frekuensi tinggi akan ditahan. Rangkaian ini berfungsi sebagai pengintegralan(integrator). Rangkaian RC Low Pass Filter dan tanggapan frekuensinya ditunjukkan pada gambar berikut: Gambar (a) Rangkaian low pass filter (c) kurvatanggapan amplitude low pass filter Tapislolostinggi (high Pass Filter) adalah filter yang outputnyahanyamelewatkanfrekuensi yang lebihtinggidarifrekuensi cut off(fc). Dibawahfrekuensitersebutoutputnyamengecil(idealnyatidakada). High Pass Filter teganganinputnyameloloskanfrekuensi>2. Sedangkan frekuensi tinggi akan ditahan. Rangkaian ini berfungsi sebagai deferensiator. Rangkaian CR High Pass Filter dan tanggapan frekuensinya ditunjukkan pada gambar berikut: Gambar (b) rangkaian high pass filter (d) kurvatanggapan amplitude low pass filter Padapercobaaninidigunakanrangkaian Low Pass Filter kapasitifdan High Pass Filter kapasitif.Rangkaian Low Pass Filter kapasitiftersusundariduakomponenutamayaitu resistor dankapasitor.Kapasitorpadarangkaian Low Pass Filter akansemakinrendahreaktansinyasaatfrekuensitinggi (meningkat). Hal inimenyebabkanfrekuensi yang berada di atasfrekuensi cut off langsungmengalirkebeban. Begitujugadengan High Pass Filter. Padapercobaan kali inialatdanbahan yang digunakanadalah AFG, CRO, Resistor, Kapasitor, Breadboard dankbeltusuk.Percobaandilakukansesuaidenganprosedur.Tetapisayangnya kali ini kami gagaluntukmelakukanpercobaan. Hal inidikarenakankerusakanpadaalattepatnyapadaosiloskopdimana CRO tidaksamasekalimenampilkansinyaltanggapan. Olehkarenaitu, pengukurantidakdapatdilakukan.Sehinggasebagaibahanuntukmembuatlaporan, kami mengambilliteraturdarihasil data percobaan orang lain untukdibahaspadalaporanini. Padapercobaan Low Pass Filter digunakanhabatansebesar 100 ohm dankapasitor 0,22 µF. Kemudiandirangkaisepertigambarberikut: Kemudianrangkaiandiatasdihubungkandengansinyal generator danosiloskop.Pada input masukandiberi (sinusoidal) dsekitar 5V danfrekuensi yang berbeda-bedadarikisaran 10 Hz hingga 100 Hz. Berdasarkan data digunkanfrekuensisebesar 121,05 Hz; 140,02 Hz; 182,22 Hz; 251,04 Hz; 300 Hz; 26,785 kHz dan 3,2649 kHz. Saatfrekuensisebesar 121,05 Hz, skalamenunjukkananga 2,6 makauntukmenentukannilaiVpp (teganganpuncak-puncak) digunakanrumus : Vpp = skala(div) x Volt/div Karena Volt/div yang dipakaiadalah 2 maka: Vpp = 2,6 x 2 =5,2 Volt SelanjutnyadenganmenghitungVp (teganganpuncak) dimanaVpadalah: Vp = Vpp/2 Vp = 5,2V/2 Vp = 2,6 volt KemudianuntukmenentukannilaiVout, ditentukanterlebihduluVeff: Veff = Vp/ Veff = 2,6 V/ Veff = 1,83 Volt KarenaVeff=Vout, makadapatdiketahuibahwapadafrekuensi 121,05 Hz adalahsebesar 1,83 Volt. Untukfrekuensi yang lain, Voutnyajugadapatditentukandenganpersamaan yang sama. Padafrekuensi 140,02 Hz ; 182,22 Hz; 251,04 Hz; dan 300 Hz didapatnilaiVoutnyasebesar 1,83 Volt. Padafrekuensi 26,785 kHz Voutnyaadalah 2,54 Volt danfrekuensi 3,2649 Hz Voutnyasebesar 1,41 Volt. NilaiVinpadapercobaan Low Pass Filter diukurdenganmenghubungkansinyal generator danosiloskopsajatanparangkaian Low Pass Filter. Setelahdilakukanpercobaan, osiloskopmenunjukkanskalapengukuransebesar 1,5. UntukmenentukanVpp, maka: Vpp= 1,8 x 0,5 = 0,9 Volt Vp= Vpp/2 = 0,9/2 = 0,45 volt Vin = Veff = Vp/ = 0,45/ = 0,31 Volt Jadi, nilai Vin adalahsebesar 0,26 Volt. Selanjutnyauntukpercobaankeduamengenai High Pass Filter.Padapercobaaninidigunakanhambatansebesar 10 – 100 ohm.Frekuensikeluaransinyal generator yang dipakaipadapercobaaniniadalah 45001 Hz; 10,568 Hz; 15,178 Hz; 25,317 Hz; 30,483 Hz; 32,021 Hz; 70,788 Hz; 256,63 Hz; 323,41 Hz; 10405 kHz dan 2,0146 kHz. Setelahdilakukanperhitunganmemakaipersamaan yang samapadapecobaan 1 diperolehlahnilaiVoutuntukfrekuensi 4,50001 Hz; 10,508 Hz; 32,021 Hz dan 70,788 Hz sebesar 0,84 Volt, frekuensi 15,178 Hz; 25,317 Hz dan 30,483 Hz sebesar 0,98 Volt danuntukfrekuensi 256,63 Hz ; 323,41 Hz; 1,0405 Hz senialai 0,56 Volt. Terakhiruntukfrekuensi 2,0146diperolehVoutsebesar 0,42 Volt. Untukmenghitungnilaifrekuensipotong (cut off) baikpada Low Pass Filter maupun High Pass Filter digunakanrumus: Fc = 1/2RC Jikapadapercobaan Low Pass Filter besar resistor yang digunakanadalah 100 ohm dankapasitor 0,22 µF, makahargafrekuensipotongnyadapatdiketahuidengan : Fc = Fc = Fc = Jadi, frekuensi cut of pada Low Pass Filter yang telahdipercobaanadalah Fc = . Sedangkan pada High Pass Filter resistor yang dipakai adalah 100 ohm dan kapsitor 47 µF. Dengan demikian : Fc = = 33,87 Hz Jadi, frekuensi Cut off padapercobaan High Pass Filter adalah 33,87 Hz. VII. KESIMPULAN Low Pass Filter adalahjenis filter yang meloloskansinyalfrekuensirendah, tegangan input padatapislolosrendahinimeloloskanfrekuensi<2dan berfungsi sebagai pengintegralan(integrator). Rangkaian RC Low Pass Filter dantanggapanfrekuensinyaditunjukkanpadagambarberikut: Gambar 1. (a) Rangkaian low pass filter (c) kurvatanggapan amplitude low pass filter High Pass Filter adalah filter yang outputnyahanyamelewatkanfrekuensi yang lebihtinggidarifrekuensi cut off(fc). Dibawahfrekuensitersebutoutputnyamengecil(idealnyatidakada). High Pass Filter teganganinputnyameloloskanfrekuensi>2.Sedangkanfrekuensitinggiakanditahan. Rangkaianiniberfungsisebagaideferensiator.Rangkaian CR High Pass Filter dantanggapanfrekuensinyaditunjukkanpadagambarberikut: Gambar (b) rangkaian high pass filter (d) kurvatanggapan amplitude low pass filter Untukmenghitungnilaifrekuensipotong (cut off) baikpada Low Pass Filter maupun High Pass Filter digunakanrumus: Fc = 1/2RC Dimana : R = resistor yang digunakan (ohm) C = kapasitor yang digunakan (F) VIII. DAFTAR PUSTAKA Blocher, Richard.2003.DasarElektronika. Yogyakarta: Andi Boylestad, Robert.1989. Electronics A Survey Third Edition.Singapura: Prentice Hall International, Inc Sungkowo, Heri. 2013. Jurnal ELTEK Perancangan Filter Pasif Single Tuned Filter UntukMereduksiHarmonisapadaBeban Nonlinear. Bandung: InstitutTeknologi Bandung Susanto. 1994. RangkaianElektronika. Jakarta: Universitas Indonesia Sutrisno.1986. ElektronikaDasardanPenerapannya. Bandung: InstitutTeknologi Bandung