A. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Sinyal yang berasal dari transduser diumpamakan ke peralatan pengkondisi sinyal dalam suatu sistem, mempunyai sinyal keluaran dari transduser yang disebabkan oleh perubahan besaran fisis, untuk mendapatkan kembali sinyal keluaran. Untuk mereproduksi atau menghasilkan kembali yang tepat dari sinyal tersebut, perlu pemisahan setiap sinyal – sinyal yang tidak diinginkan. Untuk memenuhi hal tersebut, diperlukan suatu alat atau perangkat yang berfungsi untuk melewatkan frekuensi sinyal yang diinginkan atau dikehendaki dan menolak sinyal yang tidak dikehendaki, dapat berupa harmonik atau noise. Band pass filter (BPF), yaitu melewatkan semua frekuensi sinyal dengan frekuensi yang terletak dalam suatu pita (band) yang ditentukan, dan meredam sinyal dengan frekuensi di luar pita tersebut. Low pass filter (LPF), yaitu meredam semua sinyal dengan frekuensi yang lebih besar dari frekuensi cut-offnya. High pass filter (HPF), yaitu melewatkan semua sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-offnya dan meredam sinyal dengan frekuensi lebih rendah. Respon frekuensi dari macam – macam filter, seperti pada gambar di bawah ini:
Kesemuanya adalah respon yang ideal, tetapi tidak dapat dicapai dalam kenyataan atau praktek. Karakteristik ideal artinya mempunyai cut-off yang runcing, tetapi dalam prakteknya karakteristik di atas tidak diketemukan. 2. Tujuan Mengamati watak filter pasif RC
B. DASAR TEORI Dalam suatu rangkaian sound system, pemilihan frekuensi output merupakan hal yang sangat penting. Hal ini disebabkan karena frekuensi tersebut akan menentukan kwalitas suara yang dihasilkan. Dengan demikian dalam rangkaian elektronikanya diperluakan suatu sytem yang dapat melewatkan suatu range frekuensi tertentu sekaligus menahan range frekuensi yang lain. Peralatan inilah yang disebut sebagai filter (tapis) yang dalam istilah lain sering disebut sebagai cross-over atau tone control baik pasif maupun aktif. Rangkaian filter yang sederhana bias dibuat dengan merangkai komponen R dan C dengan nilai tertentu. Rangkaian inilah yang akan memanfaatkan perubahan nilai reaktansi suatu kapasitor yang sangat tergantung pada frekuensi dari arus yang dilewatkan pada kapasitor tersebut.
Dari persamaan diatas diperoleh bahwa nilai reaktansi suatu kapasitor akan naik jika frekuensi sinyal turun dan sebaliknya.
Filter Pelewat Rendah (Low-pass filter)
Dari rangkaian diatas bila frekuensi semakin sinyal input semakin tinggi, maka nilai reaktansi Xc akan semakin rendah. Dengan demikian sebagian besar arus sinyal akan mengalir lewat kapasitor yang mengakibatkan arus yang menuju ke beban berkurang akibatnya tegangan outputnya rendah. Atau dengan kata lain semakin tinggi frekuensi sinyal, tegangan outputnya aka semakin rendah. Sebaliknya bila frekuensi sinyal input semakin rendah, maka reaktansi kapasitifnya Xc semakin tinggi, sehingga sebagian besar sinyal akan mengalir ke rangkaian output yang akibatnya tegangan output menjadi tinggi hampir sama dengan tegangan sinyal inputnya. Karena watak inilah rangkaian tersebut dinamakan rangkaian filter pelewat rendah yaitu hanya melewatkan sinyal yang frekuensinya rendah.
Nilai frekuensi yang merupakan batas sinyal dilewatkan dinamakan frekuensi “cut-off” yaitu:
Sinyal dengan frekuensi lebih rendah dari nilai fc akan diteruskan ke rangkaian output, sedang sinyal dengan frekuensi lebih tinggi dari nilai fc akan ditahan atau dialirkan ke ground.
Filter Pelawat Tinggi (Hihg-pass filter)
Prinsip kerja rangkaian filter pelewat tinggi merupakan kebalikan dari prinsip kerja rangkaian filter pelewat rendah, yaitu bila frekuensi sinyal input semakin tinggi maka reaktansi kapasitifnya semakin rendah sehingga semakin besar sinyal yang dialirkan ke rangkaian output yang mengakibatkan tegangan output menjadi tinggi mendekati tegangan sinyal inputnya. Demikian sebaliknya untuk sinyal dengan frekuensi yang rendah. Oleh karena rangkaian ini hanya mengalirkan sinyal yang frekuensinya tinggi, maka dinamakan rangkaian filter pelewat tinggi. Sebagaimana filter pelewat rendah, nilai frekuensi “cut-off” untuk filter pelewat tinggi adalah:
Untuk menentukan gain (dB) dapat digunakan rumus: (
)
(
)
C. ALAT DAN BAHAN Osiloskop Generator Fungsi Resistor Kapasitor Kabel – kabel penghubung D. SKEMA 1. Percobaan 1
2. Percobaan 2
E. LANGKAH KERJA 1. Percobaan 1 Rangkaian dipasang seperti pada skema percobaan 1 Generator fungsi dihidupkan, pilih keluaran gelombang sinus pada osiloskop Osiloskop dipilih pada mode “dual trace” Dipilih sistem “triger” CH 1 dan diatur hingga gelombang terlihat jelas Amplitudo keluaran (Vout) diukur sebagai fungsi frekuensi 2. Percobaan 2 Rangkaian dipasang seperti pada skema percobaan 2 Generator fungsi dihidupkan, pilih keluaran gelombang sinus pada osiloskop Osiloskop dipilih pada mode “dual trace” Dipilih sistem “triger” CH 1 dan diatur hingga gelombang terlihat jelas Amplitudo keluaran (Vout) diukur sebagai fungsi frekuensi
F. ANALISA Data 1. Percobaan 1 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Frekuensi (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Vin (volt) 2,6 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8
Vout (volt) 2,2 2,8 3 3 3 3 3 3 3 3
Gain (dB)
Vin (volt) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
Vout (volt) 2,8 1,8 1,2 0,9 0,8 0,6 0,6 0,5 0,45 0,4
Gain (dB)
2. Percobaan 2 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Frekuensi (Hz) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Grafik 1. Percobaan 1 Bode Plot, R-105, C-0,22 μF 1 0.5
dB
0 -0.5
10
20
30
40
50
60
-1 -1.5 -2
2. Percobaan 2
Frekuensi
70
80
90
100
Bode Plot, R-105, C 0,22 μF 0 -5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
dB
-10 -15 -20 -25
Frekuensi
Analisa
Analisa yang digunakan pada percobaan ini adalah berupa analisa grafik, yaitu dengan mengatur nilai frekuensi sehingga didapatkan nilai Vin dan Vout. Besar nilai Gain diperoleh dari 20 log (Vout/Vin) dan dihasilkan grafik hubungan Gain (dB) vs frekuensi (Hz). Dari pengolahan data sedemikian sehingga didapatkan grafik yang logaritmik dan linear pada frekuensi tertentu (cut-off). Kelebihan dengan menggunakan metode ini adalah memudahkan pembaca mengetahui hubungan langsung atau maksut dari data pengamatan atau percobaan. Selain itu, proses pembuatan dan analisa menjadi lebih cepat (lebih efisien dari sisi waktu). Dari percobaan kali ini dengan menggunakan grafik dapat dilihat watak dari filter pasif RC, apakah bersifat High Pass Filter (HPF) ataupun Low Pass Filter (LPF).
Namun metode grafik ini memiliki kekurangan baik yang kita sadari maupun yang tidak kita sadari. Metode ini hanya menampilkan atau menggambarkan berdasarkan data atau hasil yang ada, dengan kata lain tidak dapat menghilangkan atau mengedit suatu kesalahan yang ada.
Frekuensi cut-off adalah nilai frekuensi saat daya daya turun menjadi setengah dari daya inputnya atau turun 3 dB atau dalam voltase adalah turun 0,7Volt. Mencari frekuensi cut-off dapat dengan
Hambatan pada resistor dapat dicari dengan
melihat warna-warna gelang yang terdapat pada resistor. Warna yang terdapat pada resistor adalah Coklat, Hitam, Kuning, dan Emas. Dengan demikian maka besar nilai hambatan pada resistor adalah
. Sedangkan hambatan pada kapasitor dengan
melihat angka yang tertera pada instrumen yaitu
.
Diperoleh nilai cut-off dengan perhitungan, yaitu:
(
)(
)(
Dengan meninjau bahwa frekuensi cut-off adalah nilai frekuensi saat daya daya turun menjadi setengah dari daya inputnya atau turun 3 dB, maka dengan melihat grafik1 diperoleh nilai frekuensi cut-off pada kisaran 7 Hz dan Gain pada kisaran -2,5 dB. Sedangkan pada grafik 2 seharusnya diperoleh hasil yang sama, yaitu frekuensi cutoff pada kisaran 7 Hz dan Gain pada kisaran -2,5 dB. Namun, yang tampak pada grafik 2 hanya garis menurun yang artinya frekuensi-frekuensi tersebut sudah tidak lagi bisa masuk filter atau dengan kata lain termasuk kedalam frekuensi yang diredam oleh filter. Frekuensi-frekuensi yang harusnya ada untuk dilewatkan pada grafik 2 tidak nampak karena dalam percobaannya praktikan telah melewatkan frekuensi cutoff-nya.
G. KESIMPULAN Percobaan 1 merupakan filter dengan sifat High Pass Filter (HPF). Percobaan 2 merupakan filter dengan sifat Low Pass Filter (LPF). Frekuensi cut-off pada grafik 1 berada pada 7 Hz pada Gain 2,5 dB Frekuensi cut-off pada perhitungan 1 dan perhitungan 2 adalah 7,24 Hz H. DAFTAR PUSTAKA
Suparwoto, M.Si. 2010. Handout Elektronika Geofisis. UGM: Yogyakarta. Telkom.2013.Respon Frekuensi Filter Pasif R-C, Rangkaian Integrator , dan iferensiator. http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/filter-pasif/ diakses pada: 14 November 2013 pukul 20:15 http://blog.umy.ac.id/dhibud/2012/06/11/filter-rc/ November 2013 pukul 20:55 I.
LAMPIRAN
diakses pada: 14
