LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR PENAPIS (FILTER) LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR “
PENGAMATAN PENAPIS (FILTER)”
Di susun oleh : Nama : Bintang Dewan Toro NIM : 021200322 Program Studi : Elektronika Instrumentasi
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2012 PRAKTIKUM PENGAMATAN PENAPIS (FILTER) I. 1. 2. II.
TUJUAN Mengamati karakteristik rangkaian filter pasif. Menentukan frekwensi-frekwensi kritis 4 macam filter pasif, dengan grafik semilog. DASAR TEORI Filter adalah suatu rangkaian yang mempunyai masukan dan keluaran, yang sifatnya menyaring (menapis) yaitu melewatkan sinyal dengan frekuensi tertentu. Filter pasif : filter yang dalam proses penyaringan tidak menguatkan sinyal, biasanya hanya terdiri atas RLC. Filter aktif : selain menyaring juga menguatkan ( penguatan > 1), biasanya menggunakan penguat transistor atau IC. Suatu sinyal dinyatakan difilter bila daya keluarannya sama dengan setengah daya maksimum. Sebaliknya sinyal dilewatkan (pass) bila daya keluaran lebih dari setengah setengah daya maksimum. Jika daya masukan dinyatakan dengan Pi dan keluaran Po, maka penguatan daya dituliskan :
JikaV 2danV 1keduanyabekerjapadahambatan yang samabesarnya, maka R1=R2, sehingga :
Catatan : Skala dB pada multimeter menggunakan nilai tegangan V=0,775 volt sebagai tegangan acuan yang berarti bila tagangan ac menunjukkan 0,775 maka jarum menunjukkan 0 dB pada skala dB. Untuk melukiskan respon frekuensi pada kertas log yaitu dengan grafik penguat tegangan (ratio tegangandalam dB) fungsifrekuensi, sepertigambarberikut : -3dB -10dB -20dB
f c f(log)
Av pendekatan Bode
kemiringan
– 20dB/dekade
Gambar VI-1 Grafik bagan bode di atas kertas log
Av= -3db untuk f = f c f c adalah batas frekuensi, dan kemiringan diperoleh dengan menghubungkan titik : ( f c,0dB) dan (2 f c,-6dB) atau ( f c,0dB) dan (4 f c,-12dB) dst. Kemiringan
= -6dB/oktaf
= -20dB/dekade : Ada 4 macam filter yang akan dibahas disini, yaitu : a)
Low Pass Filter (LPF): melewatkan sinyal yang mempunyai frekuensi di bawah frekuensi tertentu f c.
b)
High Pass Filter (HPF): melewatkan sinyal yang mempunyai frekuensi di atas frekuensi tertentu f c.
c)
Band Pass Filter (BPF): melewatkan sinyal yang mempunyai frekuensi di antara dua frekuensi tertentu f 1 dan f 2 . Band Rejection Filter (BRF): menahansinyal yang mempunyai frekuensi di antara dua frekuensi tertentu f 1 dan f 2 .
d)
Sket grafik penguatan tegangan Av terhadap frekuensi secrs ideal dan praktis seperti gambar VI-2. Gambar II-2 Tanggapan frekuensi keempat macam filter. a) Secara ideal, b) secarapraktis. 1 1 0,7
f c f c f 1 f 2 f 1 f 2 Av
a)
Low Pass Filter Rangkaian sederhana Low Pass Filter RC seperti Gambar VI-2.Untuk frekuensi rendah tegangan output sama dengan tegangan input, akan tetapi pada frekuensi tinggi sinyal output diperkecil. Inilah yang dimaksud sebagai Low Pass Filter, artinya sinyal dengan frekuensi rendah lolos dan isyarat dengan frekuensi tinggi tidak lolos, yaitu diberi pelemahan.
Z 1
Z 2 V o V i
Kalau pada rangkaian Gambar II-3 diberi masukan V i berbentuk sinus dengan frekuensi = 2f, maka hubungan masukan dan keluarannya :
Gambar II-3 Low Pass Filter RC
dimana :
sehingga :
jadi
Yang grafiknya sepertigambar VI-1. Adanya bilangan kompleks pada persamaan mununjukkan bahwa ada beda fasa antara keluaran dan masukan, sebesar : fCR ( ) = arc tan CR = arc tan 2 atau
Dari persamaan dapat difahami bahwa penguatan Avmakin kecil jika frekuensi makin besar( Avmaks= 1 jika f = 0 ). Batas frekuensi filter ( f c) ditentukan pada harga penguatan tegangan Av = 1/2 dari maksimumnya. b)
High Pass Filter Rangkaian RC High Pass Filter sederhana ditunjukkan pada gambar VI-4, rangkaian ini disebut rangkaian pendiferensial RC.
C R V o
V i
Gambar VI-4 High Pass Filter RC.
Dengan cara yang sama seperti diatasdi dapat :
Atau
dimana
Rangkaian High Pas Filter meloloskan sinyal dengan frekuensi tinggi, yaitu f >> f c; sedangkan frekuensi rendah tidak lolos, yaitu f << f c. c)
Band Pass Filter Rangkaian Band Pass Filter berupa rangkaian resonan siseri.
C R V o V i L
Gambar VI-5 Band Pass Filter RLC seri.
atau Faktor kualitas :
Lebar pita :
-6 f f 0 dB -3 f 1 ½f 1 f 2 2f 2
Gambar VI-6 Respon frekuensi Band Pass Filter RLC seri.
III.
ALAT DAN BAHAN
1. Generator fungsi (sinus 1 Hz s.d. 20 KHz) = 1 buah
2. Osiloskop dan Probe 3. Kapasitor dan resistor IV.
LANGKAH KERJA
A. 1. 2. 3. B. 1. 2. C. 1. 2. D. 1. 2. E. 1.
Low Pass Filter R-C Buat Rangkaian seperti gambar II-3. Dengan bantuan Osiloskop, carilah perkiraan frekuensi kritis (Vo = 0,7 Vi). Buat data f, Vi dan Vo di sekitar fc (10 variasi f) High Pass Filter R-C Buat Rangkaian seperti gambar II-4. Ulangi langkah A-2 dan A3 Low Pass Filter R-L Buat Rangkaian seperti gambar II-4.(ganti C dengan L) Ulangi langkah A-2 dan A3 High Pass Filter R-L Buat Rangkaian seperti gambar II-3. (ganti C dengan L) Ulangi langkah A-2 dan A3 Band Pass Filter R-L-C Buat Rangkaian seperti gambar II-5.
2. Ulangi langkah A-2 dan A3 V.
DATA PERCOBAAN
( terlampir ) VI.
PEMBAHASAN DATA
Berdasarkan Praktikum Elektronika dasar yang telah kami lakukan tentang Pengamatan Penapis (Filter), kami mendapatkan data hasil analisa kelompok kami, yakni sebagi berikut: A. Low Pass Filter (LPF RC) Vi = 4 volt No.
F
Vo (Volt)
1.
1K
4
2.
1K5
4
3.
2K
4
4.
5K
3,6
5.
8K
3,5
6.
10K
3,4
7.
12K
3
8.
14K
2,8
9.
16K
2,6
10.
18K
2,4
11.
20K
2,3
12.
40K
1,6
13.
60K
1
14.
80K
0,8
15.
100K
0,5
Pembahasan : Berdasarkan tabel diatas, Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, dari tabel data yaitu semakin besar frekuensi tegangannya menurun. Hal ini sesuai teori karena pada frekuensi tinggi sinyal output diperkecil. Ini yang di sebut low pass filter, yaitu sinyal dengan frekuensi rendah lolos dan isyarat dengan frekuensi tinggitidak lolos( diberi pelemahan).
B. High Pass Filter (HPF RC) Vi = 4 volt No.
F
Vo (Volt)
1.
1,6K
0,5
2.
1,8K
0,5
3.
2K
0,6
4.
4K
1,1
5.
6K
1,4
6.
8K
1,8
7.
10K
2,2
8.
12K
2,4
9.
14K
2,6
10.
16K
2,8
11.
18K
2,9
12.
20K
3
13.
40K
3,2
14.
60K
3,4
15.
80K
3,6
Pembahasan :
Berdasarkan tabel diatas, Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, dari tabel data yaitu semakin tinggi frekuensi maka Voutnya juga semakin naik. Hal ini sesuai teori yaitu rangkaian HPF RL meloloskan sinyal dengan frekuensi tinggi, f >> f c , sedang frekuensi rendahnya tidak lolos, f<< f c .
C. Low Pass Filter (HPF RL) Vi = 4 volt No.
F
Vo (Volt)
1.
1K
0,4
2.
1K5
0,4
3.
2K
0,5
4.
5K
1,2
5.
8K
1,4
6.
10K
2
7.
12K
2,4
8.
14K
2,6
9.
16K
2,8
10.
18K
3
11.
20K
3,2
12.
40K
3,6
13.
60K
3,8
14.
80K
4
15.
100K
4
Pembahasan :
Berdasarkan tabel diatas, Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, dari tabel data yaitu semakin frekuensinya naik maka Voutnya juga naik. Hal ini sesuai dengan teori dimana rangkaian LPF RL karakteristiknya menyerupai rangkain dari HPF RC.
D. High Pass Filter (HPF RL)
Vi = 4 volt No.
F
Vo (Volt)
1.
2K
3,6
2.
4K
3,6
3.
6K
3,4
4.
8K
3,2
5.
10K
3
6.
12K
2,9
7.
14K
2,8
8.
16K
2,5
9.
18K
2,4
10.
20K
2,3
11.
40K
1,4
12.
60K
1
13.
80K
0,8
14.
100K
0,6
15.
120K
0,4
Pembahasan :
Berdasarkan tabel diatas, Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, dari tabel data yaitu semakin naik frekuensi maka Voutnya semakin turun. Hal ini sesuai teori yaitu karakteristik rangkain HPF RL menyerupai LPF RC.
E. Band Pass Filter (BPF RLC)
Vi = 4 volt No.
F
Vo (Volt)
1.
1K
0,2
2.
2K
0,6
3.
4K
1
4.
6K
1,4
5.
8K
2,2
6.
10K
2,8
7.
12K
3,2
8.
14K
3,6
9.
20K
3,2
10.
40K
1,6
11.
60K
1
12.
80K
0,8
13.
100K
0,6
14.
120K
0,5
15.
140K
0,4
Pembahasan :
Berdasarkan tabel diatas, Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, dari tabel data yaitu pada frekuensi tertentu, Voutnya akan naik dan pada frekuensi tertentu juga Voutnya akan turun drastic yaitu dari frekuensi 1-20K mendapat Vout 0,2- 3,2 volt dan turun pada frekuensi 40-140K mendapat Voutnya 1,6-0,4 volt. Hal ini sesuai dengan teori yaitu pada frekuensi tertentu Voutnya naik dan saat frekuensi tertentu juga Voutnya akan turun.
VII.
KESIMPULAN
1.
Pada rangkaian dari LPF RC yaitu frekuensi naik tetapi Voutnya menurun.
2.
Pada rangkaian dari HPF RC yaitu frekuensi naik maka Voutnya juga naik.
3.
Pada rangkaian dari LPF RL yaitu frekuensi naik maka Voutnya juga naik, ini menyerupai karakteristik dari rangkaian HPF RC.
4.
Pada rangkaian dari HPF RL yaitu frekuensi naik tetapi Voutnya menurun, ini menyerupai karakterisitk dari rangkaian LPF RC.
5.
Pada rangkaian dari BPF RLC yaitu Voutnya naik pada frekuensi tertentu dan akan turun pada frekuensi tertentu juga.
VIII.
DAFTAR PUSTAKA
1. Petunjuk Praktikum Elektronika Dasar, Toto Trikasjono, ST dkk.2005. STTN BATAN Jogjakarta. 2. http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/filter-pasif/ Jogjakarta, 15 Oktober 2012 Asisten,
Toto Trikasjono, ST M.Kes
Praktikum
Bintang Dewan Toro
