Merencanakan Rangkaian Filter Tubuh manusia dapat menghasilkan sinyal biolistrik yang dapat disadap untuk dipergunakan untuk diagnostic. Dalam penyadapan tersebut tidak hanya sinyal biolistrik tubuh yang ditangkap tapi juga terdapat noise yang juga ikut tertangkap oleh perangkat. Agar mendapatkan sinyal asli yang diinginkan akan sangat diperlukan peran tapis (filter) dalam pengolahan sinyal. Filter berfungsi untuk menyeleksi sinyal yang dapat diloloskan ke proses selanjutnya. Proses penyeleksian filter pada pembatasan frekuensi sinyal. Noise yang dimaksud dimaksu d mengganggu men gganggu sinyal biolistrik tubuh memiliki frekuensi yang mengganggu frekuensi dari sinyal biolistrik yang diharapkan, sehingga dengan menggunakan filter pada frekuensi yang tepat, noise tersebut dapat dihilangkan. Filter dalam rangkaian elektronika dikenal terdapat dua kelompok, yakni filter pasif dan filter aktif. Filter pasif merupakan filter yang hanya tersusun dari komponen pasif yakni R (resistor, L (inductor) dan C (kapasitor). Sedangkan filter aktif menggunakan komponen R,L dan C sebagai penyusunnya dengan tambahan komponen aktif yakni op -amp atau transistor. Filter baik pasif maupun aktif dikelompokkan berdasarkan fungsinya yakni: 1. Low-Pass Filter: filter yang hanya melewatkan sinyal listrik pada frekuensi dibawah frekuensi cut-offnya. 2. High-Pass Filter: filter yang hanya melewatkan sinyal listrik pada frekuensi diatas frekuensi cut-offnya. 3. Band-Pass Filter: filter yang merupakan gabungan low-pass filter dan high-pass filter yang dihubungkan secara seri, sehingga filter ini hanya akan melewatkan sinyal listrik yang berada diantara kedua frekuensi cut-offnya (diantara frekuensi batas atas dan frekuensi batas bawah). 4. Band-Rejection Filter: filter yang merupakan gabungan low-pass filter dan high-pass filter yang dihubungkan secara paralel, sehingga filter ini tidak akan melewatkan sinyal listrik yang berada diantara kedua frekuensi cut-offnya (diantara frekuensi batas atas dan frekuensi batas bawah). Low Pass Filter
Low Pass Filter (LPF) merupakan filter yang digunakan untuk meloloskan sinyal listrik dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off nya dan akan melemahkan sinyal yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off nya. Pada low pass filter yang ideal, sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off tidak akan dilewatkan sama sekali (Vo = 0 volt). Pada perancangan low pass filter pasif digunakan komponen RC dengan respon frekuensi diatur dari konfigurasi RC yang digunakan.
Sedangkan untuk perancangan low pass filter aktif dengan op amp sebagai berikut,
Dengan respon frekuensi,
Untuk mengatur konfigurasi RC guna mendapat frekuensi cut off yang diinginkan dapat menggunakan rumus berikut
dengan tegangan output keluaran dapat dihitung dengan:
Penguatan ideal maksimum untuk output LPF adalah 1 ( G=0 dB) pada frekuensi input dibawah frekuensi Cut-off (fc).
Karakteristik dasar filter lolos bawah:
Pada saat frekuensi sinyal input lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) (fin << fc) maka penguatan tegangan / Gain (G) = 1 atau G=0dB.
Pada saat frekuensi sinyal input sama dengan frekuensi cut-off (fc) (fin = fc) maka ω = 1/RC sehingga penguatan tegangan / Gain (G) menjadi -3 dB atau terjadi pelemahan tegangan sebesar 3 dB (20 log 0.707).
Pada saat frekuensi sinyal input lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc) (fin >> fc) maka besarnya penguatan tegangan (G) = 1/ωRC atau G = -20 log ωRC Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa Filter Lolos Rendah (Low Pass Filter, LPF) hanya meloloskan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) saja.
High Pass Filter (HPF)
High pass filter adalah jenis filter yang meloloskan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cutoff dan akan memberi redaman besar pada frekuensi yang berada dibawah frekuensi cut-off nya. Rangkaian filter lolos atas pasif juga dapat dirancang dengan komponen R dan C.
Dengan grafik karakteristiknya
High pass filter aktif dirancang dengan menambah op amp seperti berikut,
Dalam perancangan frekuensi cut-off filter lolos atas dapat dilakukan dengan mengatur konfigurasi komponen RC yang digunakan dengan menggunakan rumus sebagai berikut,
Band Pass Filter (BPF)
Merupakan filter yang berasal dari gabungan LPF dan HPF yang tersusun seri, dimana BPF akan meloloskan frekuensi yang berada diatas frekuensi cut-off batas bawah dan dibawah frekuensi cut off batas atas. Sehingga band pass filter memiliki pita frekuensi dengan rentang antara (ωh) dan (ωl) yang disebut bandwidth.
Band pass filter dapat disusun dengan konfigurasi R dan C, yakni sebagai berikut:
Dengan rumusan perhitungan rentang frekuensi cut-off, yakni batas bawah:
dan batas atas:
sehingga besar bandwidth pass filter nya:
Berikut kurva karakteristik band pass filter :
Band Stop Filter (BSF)
Merupakan filtar yang berfungsi menahan frekuensi tertentu dan tetap akan melewatkan frekuensi lainnya. Band stop filter juga disebut band reject filter dan notch filter. Filter akan menahan frekuensi yang sesuai dengan frekuensi cut off rangkaian dan meloloskan frekuensi di luar frekuensi cut off nya. Band stop filter merupakan kebalikan dari band pass filter, dimana jika pada band pass filter HPF dan LPF tersusun secara seri, maka pada band stop filter HPF dan LPF tersusun secara parallel.
LPF tersusun dari konfigurasi R1,R2 dan C2, HPF tersusun dari konfigurasi C1, C3 dan R3. Dengan menentukan nilai komponen untuk resistor R1, R2=2*R3 dan kapasitor, C1, C3=0.5*C2, besar frekuensi cut off nya dapat diatur mengikuti rumus sebagai berikut,
Berikut grafik karakteristik Band Stop Filter:
