MAKALAH LOW PASS FILTER (LPF) MK TAPIS ANALOG DIGITAL
DISUSUN OLEH
DARMAJI ASRUN (D411 12 010) MOHHAMMAD SYAIFUL LUTFI (D411 12 262) GILANG ANANDA PUTRA (D411 12 110) JEFFRY JO SALLI (D411 12 254) CHRISTIAN D.H.F.M. (D411 12 259) MUJAHIDAH ACHIRU (D411 12 275)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2014/2015 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini.
Tak lupa pula kami mengucapkan banyak terima kasih kepada orang tua, teman-teman dan dosen mata kuliah bersangkutan karena berkat bantuan, dorongan, dan bimbingan mereka sehingga kendala-kendala yang kami hadapi dalam penyusunan makalah ini dapat teratasi. Dalam penyusunan makalah ini, disadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat kami harapkandemi perbaikan kedepannya. Walaupun demikian, kami tetap berharap makalah ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca. Amin
Makassar, 25 September 2014
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................................................................... DAFTAR ISI ........................................................................................................................ BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang ..................................................................................................... 1.2 TujuanPembahasan ............................................................................................. 1.3 RumusanMasalah ................................................................................................ BAB II PEMBAHASAN 2.1 Prinsip Kerja LPF.................................................................................................. 2.2 Aplikasi LPF........................................................................................................ BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan ............................................................................................................ DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................................
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, kita banyak menjumpai filter, filter dari kata itu sendiri adalah penyaring. Filter sendiri ada bermacam-macam, namun filter yang dibahas disini adalah filter frekuensi dengan kata lain filter ini akan menyaering frekuensi. Filter frekuensi sendiri dibagi menjadi dua, yaitu filter aktif dan pasif. Filter aktif adalah rangkaian filter dengfan menggunakan komponen-komponen
elektronik
pasif
dan
aktif
seperti
operational
amplifier
(OP-
AMP),transistor, dan komponen lainnya. Filter pasif sendiri adalah rangkaian filter yang menggunakan komponen pasif saja, dimana komponen pasif itu adalah resistor,kapasitor, dan induktor. Perbedaan dari komponen pasif dan aktif adalah pada komponen aktif dinbutuhkan sumber agar dapat bekerja (om-amp dan transistor membutuhkan sumber lagi agar dapat bekerja/digunakan), sedangkan komponen pasif tidak membutuhkan sumber lagu untuk beke rja.
Beberapa keuntungan dan kerugian dari filter aktif dan pasif ialah pada filter aktif dapat mengolah sinyal dengan amplitudo yang kecil, dapat diatur penguatan outputnya(diperkuat atau diperlemah), kualitas/respon yang lebih baik dari filter pasif, mempunyai impedansi input yang tinggi dan impedansi output yang rendah(sistem yang baik impedansi input tinggi dan output rendah), sedangkan kerugiannya adalah pada komponen dihasilkan panas, perlu sumber agar dapat bekerja, adanya pembatasan frekuensi dari komponen yang digunakan sehingga untuk pengaplikasian untuk frekuensi tinggi terbatas. Pada filter pasif keuntungannya adalah tidak membutuhkan sumber untuk bekerja, tidak menghasilkan panas, tidak begitu banyak noise, karena tidak adanya penguatan, karena tidak adanya pembatasan frekuensi maka pada filter pasif dapat diaplikasikan pada frekuensi tinggi, sedangkan kerugiannya ialah tidak dapat menguatkan sinyal, sulit untuk menguatkan sinyal yang respon/kualitasnnya baik, impedansi input dan output tidak tentu dan berbeda-beda sehingga kurang baik dalam aplikasi. Filter pasif sendiri terbagi atas empat yaitu HPF(High Pass Filter), LPF(Low Pass Filter), BSP(Band Stop Filter), dan BPF(Band Pass Filter). Namun pada makalah ini kita hanya akan membahas tentang LPF(Low Pass Filter) yaitu filter yang melewatkan frekuensi rendah.
1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada makalah ini ditekankan pada beberapa poin penting yaitu a. Prinsip kerja LPF b. Aplikasi LPF
1.3 Tujuan Pembahasan Adapun tujuan pembahasan dari makalah ini adalah untuk mengetahui bagaimana sesungguhnya prinsip kerja dan aplikasi dari LPF(Low Pass Filter) itu sendiri.
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Prinsip kerja LPF Low Pass Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (f c) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (f c). Pada filter LPF yang ideal sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (f c) tidak akan dilewatkan sama sekali (tegangan output = 0 volt). Rangkaian low pass filter RC merupakan jenis filter pasif, dengan respon frekuensi yang ditentukan oleh konfigurasi R dan C yang digunakan. Rangkaian dasar LPF dan grafik respon frekuensi LPF sebagai berikut.
Gambar 1
Rangkaian Dasar dan Grafik Respon Frekuensi Low Pass Filter RC
Frekuensi cut-off (fc) dari filter pasif lolos bawah (Low Pass Filter,LPF) dengan RC dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut.
Rangkaian filter pasif LPF RC diatas terlihat seperti pembagi tegangan menggunakan R. Dimana pada filter LPF RC ini tegangan output diambil pada titik pertemuan RC. Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut.
Besarnya penguatan tegangan (G) pada filter pasif yang ideal maksimum adalah 1 = 0dB yang hanya terjadi pada frekuensi sinyal input dibawah frekuensi cut-off (f c). Penguatabn tegangan
(G) filter LPF RC pasif dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut.
Dan penguatan tegangan (G) LPF RC dapat dituliskan dalam satuan dB sebagai berikut.
Pada filter lolos bawah (low pass filter ,LPF) terdapat beberapa ka rakteristik mendasar sebagai berikut. -
Pada saat frekuensi sinyal input lebih rendah dari frekuensi cu t-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.
-
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
2.2 Jenis Low Pass Filter 2.2.1 Low Pass Filter Dengan Komponen Pasif Pada Low Pass Filter dengan menggunakan komponen pasif adalah pada rangkaiannya menggunakan komponen-komponen pasif seperti resistor, kapasitor, dan inductor. Berikut dibawah ini adalah gambar dari diagram rangkaian Low Pass Filter :
Diagram Rangkaian LPF (PASIF)
Pada filter pasif keuntungan adalah tidak membutuhkan sumber untuk bekerja, tidak menghasilkan panas, tidak begitu banyak noise(sinyal gangguan yang tidak diinginkan) karena tidak adanya penguatan, karena tidak adanaya pembatasan frekuensi maka pada filter pasif dapat diaplikasikan pada frekuensi tinggi sedangkan kerugiannya adalah tidak dapat menguatkan sinyal, sulit untuk merancang filter yang kualitasnya/responnya baik, impedansi input dan output tidak tentu dan berbeda-beda, sehingga kurang baik dalam aplikasi.
2.2.2 Low Pass Filter Dengan Komponen Aktif Filter aktif disini adalah rangkaian filter dengan menggunakan komponenkomponen elektronik pasif dan aktif seperti operational amplifier(OP-AMP), transistor, dan komponen lainnya. Berikut dibawah ini adalah diagram rangkaian dari LPF aktif.
Diagram Rangkaian LPF (AKTIF) Filter aktif memiliki keuntungan dan kerugian yaitu pada filter aktif dapat mengolah sinyal dengan amplitudo yang kecil, dapat diatur penguatan outputnya(diperkuat atau diperlemah), kualitas/respon yang lebih baik dari filter pasif, mempunyai impedansi input yang tinggi dan impedansi ouput yang rendah(system yang baik impedansi input tinggi dan impedansi output rendah), sedangkan kerugiannya adalah pada komponen dihasilkan panas, perlu sumber agar dapat bekerja, terdapatnya pembatasan frekuensi dari komponen yang digunakan sehingga pengaplikasian untuk frekuensi tinggi terbatas.
Butterworth low-pass filter Filter butterworth menghasilkan tanggapan frekuensi yang datar pada daerah passband dan redaman yang meningkat secara monotikal pada stopband. Oleh karena itu, Butterworth low-pass filter sering digunakan sebagai anti-aliasing filter dalam aplikasi konverter data di mana tingkat sinyal yang tepat diperlukan di seluruh sinyal passband.
Gambar Bentuk tanggapan gain dari Butterworth low-pass filter terhadap sumbu frekuensi.
2.3 Aplikasi LPF 2.3.1 Filter Pada Transmisi Data Pada saluran telepon dan pada umumnya berfungsi untuk menyaring sinyal audio/suara berfrekuensi tinggi yang masuk sehingga hanya dapat menerima/melewatkan sinyal berfrekuensi rendah. Sinyal audio yang dapat didengar oleh manusia berkisar antara 20 – 20 kHz sedangkan frekuensi suara yang dapat dibawa oleh saluran telepon terbatas yaitu pada 300-3400 Hz. Pada saluran telepon, jenis LPF yang digunakan yaitu filter pasif.
-
-
Aplikasi Inverting Amplifier pada Rangkaian Low Pass Filter Subwoofer
Rangkaian low pass filter subwoofer ini berfungsi untuk menyaring frekuensi nada rendah untuk keperluan sistem audio nada super bass atau lebih tinggi dengan nama subwoofer. Rangkaian filter aktif low pass filter ini juga disebut sebagai cross over aktif subwoofer. Fungsi rangkaian crossover aktif subwoofer ini adalah untuk menyaring nada super bass untuk dikuatkan pada power amplifier subwoofer. Pada dasarnya prinsip kerja rangkaian filter aktif subwoofer adalah melewatkan sinyal audio dengan frekuensi rendah dan melemahkan sinyal audio diatas titik cut off frekuensi nada bass. Rangkaian filter aktif subwoofer ini dibuat menggunakan penguat operasional (Op Amp) IC tipe TL062 yang disusun dalam 2 tingkat penguat tegangan dan konfigurasi filter aktif. Rangkaian filter aktif ini memiliki frekuensi kerja dari 20 – 100 Hz dengan penguatan hingga 80 dB. Rangkaian filter aktif subwoofer ini dapat dilihat pada Gambar 1 dan daftar komponen yang digunakan.
Gambar 1. Rangkaian low pass filter subwoofer
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan Dari hasil pembahasan dari makalah ini maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Low Pass Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (f c) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (f c). 2.Low Pass Filter terdiri dari rangkaian aktif dan pasif.
DAFTAR PUSTAKA
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/low-pass-filter-lpf-rc/ http://www.scribd.com/doc/198958471/Aplikasi-Inverting-Amplifier-Pada-RangkaianLow-Pass-Filter-Subwoofer http://www.scribd.com/doc/202121697/003-Journal-Wisnoe
