PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TERAPAN : Rangkaian Low Pass Filter

Jangan Lupa sertakan Sumber saat Copy Paste, Tinggalkan Komentar untuk Semangat Nge-Blog, kunjungin Blog Pertama KLIK DISINI

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TERAPAN

RANGKAIAN LOW PASS FILTER

Hadiyah Widad Pitaloka

(P2.31.38.0.14.013)

Tujuan Praktek

1. Agar mahasiswa dapat mengenal rangkaian filter low pass dasar, dapat merakit dengan benar dan dapat memberikan catu daya dengan benar.
2. Agar mahasiswa dapat mengamati serta memahami proses yang terjadi pada rangkaian low pass filter.
3. Agar mahasiswa dapat merancang serta menganalisa, membuat kesimpulan dan mampu menceritakan proses kerja.
    
   Rangkaian          
    
   
    
   Dasar Teori

Filter adalah adalah sebuah rangkaian yang dirancang agar melewatkan suatu pitra frekuensi tertentu seraya memperlemah semua isyarat di luar pita ini. Pengertian lain dari filter adalah rangkaian pemilih frekuensi agar dapat melewatkan frekuensi yang diinginkan dan menahan (couple)/membuang (by pass) frekuensi lainnya.
Jaringan-jaringan filter bisa bersifat aktif maupun pasif.Jaringan filter pasif hanya berisi tahanan, inductor dan kapasitor saja. Jaringan Filter aktif berisikan transistor atau op-amp ditambah tahanan, inductor dan kapasitor.

Adapun Jenis-Jenis Filter :

1. Filter Low Pass adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dc naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc, tegangan keluarannya diperlemah (turun).Low Pass Filter juga  melewatkan frekuensi rendah serta meredam/menahan frekuensi tinggi.

2.      Filter High Pass memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutoff fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. Pengertian lain dari High Pass Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan frekuensi rendah.

3.      Filter Band Pass hanya melewatkan sebuah pita frekuensi saja seraya memperlemah semua frekuensi di luar pita itu. Pengertian lain dari Band Pass Filter adalah filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu).

Dengan :
Q = faktor mutu
fo = frekuensi cutoff
B = lebar pita frekuensi

4.      Filter Band Elimination, yaitu filter band elimination menolak pita frekuensi tertentuseraya melewatkan semua frekuensi diluar pita itu.Bisa juga disebut Band Reject merupakan kebalikan dari Band Pass, yaitu merupakan filter yang menolak suatu range frekuensi. Sama seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan faktor mutu.

Pengertian Low Pass Filter (LPF)

Low pass filter adalah filter aktif yang menggunakan resistor dan kapasitor serta terkadang juga terdapat rangkaian Op-Amp yang penguatannya dapat kita atur sesuai yang kita inginkan. Low pass filter digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara. Karena itu Low-pass filter yang digunakan setiap kali komponen-komponen frekuensi tinggi harus disingkirkan dari sinyal. Jika sebuah low-pass filter yang ditempatkan di output dari penguat, dan jika frekuensi cut off cukup tinggi untuk memungkinkan sinyal frekuensi yang dikehendaki untuk lolos secara keseluruhan.

Fungsi Low Pass Filter

Digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara. Untuk sinyal listrik, low-pass filter direalisasikan dengan meletakkan kumparan secara seri dengan sumber sinyal atau dengan meletakkan kapasitor secara paralel dengan sumber sinyal

 

Op-Amp IC LM741

LM741 adalah salah satu IC (Integrated Circuit) Op-Amp (Operational Amplifier) yang memiliki 8 pin. IC Op-Amp ini terdapat 2 jenis bentuk, yaitu tabung (lingkaran) dan kotak (persegi), tetapi yang umum adalah yang berbentuk persegi. Op-Amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, osilator, detector dan lainnya. LM741 biasanya bekerja pada tegangan positif/negatif 12 volt, dibawah itu IC tidak akan bekerja. Setiap pin/kaki-kaki pada IC LM741 mempunya fungsi yang berbeda-beda, keterangan pin/kaki-kaki LM741 dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

 

 

Op-Amp LM741 dapat membuat beberapa fungsi rangkaian seperti gambar berikut.

 

 

Macam-macam rangkaian yang dapat dibentuk LM741

• Detektor Penyilang Nol: mendeteksi tegangan-tegangan di atas nol
• Detektor Taraf Tegangan (positif dan negatif): mendeteksi tegangan-tegangan acuan pada tegangan positif maupun negatif yang sudah kita tentukan.
• Penguat (Buffer): memperkuat amplitudo pada pulsa output nya.
• Penguat 2 Tingkat: seperti rangkaian Buffer, tetapi mengalami 2 kali penguatan. 
• Pembangkit Isyarat: untuk membangkitkan pulsa
• Rangkaian Diverensial: untuk pengukuran pengendalian instrumentasi dan penguat sinyal-sinyal yang sangat lemah.
• Rangkaian Instrumentasi: untuk memperbaiki penguat differensial.

 

 

KAPASITOR

Kapasitor merupakan komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik sementara waktu. Kapasitor juga disebut kondensator, dilambangkan dengan huruf C dan memiliki satuan farad (F). Dalam rangkaian elektronik, kapasitor berfungsi sebagai tapis (filter) frekuensi, kopling pada rangkaian power supply, penggeser fasa, pembangkit frekuensi pada rangkaian osilator. Terdapat kapasitor yang memiliki kapasitas tetap yang terbagi menjadi kapasitor non-polaritas dan kapasitor dengan polaritas, kemudian terdapat kapasitor dengan kapasitas yang berubah-ubah.

 

RESISTOR

Resistor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menghambat arus listrik. Fungsi resistor dapat digambarkan sebagai sekeping papan yang dipergunakan untuk menahan aliran air yang deras di selokan/parit kecil. Dengan memakai tahanan papan ini, maka arus air dapat terhambat alirannya. Makin besar papan yang dipergunakan untuk menahan arit parit, makin kecil air yang mengalir. Begitu pula kejadian ini dapat diterapkan dalam pelajaran elektronika. Makin besar resistansi (tahanan), makin kecil arus listrik dan tegangan yang melaluinya. Jadi resistor berfungsi sebagai:

1. Menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika.
2. Menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika.
3. Membagi tegangan.
4. Bekerja sama dengan transistor dan kondensator dalam suatu rangkaian untuk membangkitkan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah.

Resistor dapat di bagi menjadi 2 (dua) yaitu:

• Resistor Tetap
  Resistor tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang tetap. Artinya resistor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan dayanya, resistor tetap di bagi dua jenis:

1. Resistor kawat logam
   Resistor kawat logam adalah tahanan dari kawat logam yang digulungkan di permukaan pipa tabung kaca. Dalam rangkaian elektronika dapat di simbolkan pada gambar 2.9 dan digambarkan pada gambar 2.10.
   
2. Resistor arang (resistor komposisi)
   Resistor ini paling banyak dipergunakan pada rangkaian alat-alat elektronika. Dalam rangkaian elektronika dapat disimbolkan pada gambar 2.11 dan digambarkan pada gambar 2.12. (Dedy Rusmadi, Mengenal Komponen, 2001, CV. Pionir Jaya)
    
   

• Resistor Tidak Tetap (Resistor Variabel)
  Resistor tidak tetap adalah resistor yang besarnya dapat diatur sesuai dengan yang dibutuhkan (nilai hambatannya dapat diubah-ubah). Resistor tidak tetap dapat dibagi dua yaitu:

1. Potensiometer
   Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan memutar poros yang tersedia. Pontensiometer dapat disimbolkan pada gambar 2.13.
   
2. Trimpot
   Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan menggunakan obeng. Trimpot dapat disimbolkan pada gambar
   2.14.
   
   Resistor arang diberi kode warna untuk mempermudah penentuan ukurannya.Kode warna diciptakan oleh RMA (Radio Manufactures Association) yang merupakan perkumpulan pabrik-pabrik di Eropa dan Amerika. Kode warna yang ditetapkan oleh RMA ini menentukan besarnya ukuran resistor (tahanan). Resistor diukur dengan OHM, dalam praktek sehari-hari peminat elektronika harus dapat menentukan besarnya ukuran resistor pada waktu membaca kode warna resistor tersebut. Untuk menguji kebenarannya kita dapat menggunakan Ohmmeter yang terdapat pada AVO-meter.
    

Adapun kode warna resistor dijelaskan pada tabel 2.1 berikut:

 

GEWARNA	GELANG KE-1 dan GELANG KE-2	GELANG KE-3 (Faktor Perkalian)	GELANG KE-4 (Toleransi)
Hitam	0		-
Coklat	1		-
Merah	2		-
Oranye	3		-
Kuning	4		-
Hijau	5		-
Biru	6		-
Violet (Ungu)	7		-
Abu-abu	8		-
Putih	9		-
Emas	-	-	5%
Perak	-	-	10%
Tidak Berwarna	-	-	20%

 

 

Contoh :

Perhatikan RMA kode warna pada tabel 2.1.di atas 27 x 1.000 = 27.000 Ω = 27 KΩ

Gelang ke-1 dan ke-2 menunjukkan bilangan, gelang ke-3 menunjukkan factor perkalian dan gelang ke-4 menunjukkan persentase toleransi yang harus ditambahkan atau dikurangkan pada hasil penilaian ukuran resistor tersebut. Gelang ke-4 pada contoh resisitor berwarna emas,maka toleransinya 5%, jadi hasil perkalian itu bukan 27.000 Ω tetapi hasilnya 27.000 Ω ± (5% x 27.000Ω).

Jadi dengan adanya toleransi 5% pada contoh diatas berarti resistor tersebut tidak pasti 27.000 Ω, tetapi mungkin diatas atau dibawah 27.000 Ω, jadi tepatnya resistor tersebut berukuran:

27.000 Ω + (5% x 27.000 Ω) = 28.350 Ω

atau

27.000 Ω – (5% x 27.000 Ω) = 25.650 Ω

atau resistor itu berkisar antara 25.650 Ω sampai dengan 28.350 Ω. (Dedy Rusmadi, Mengenal Komponen, 2001, CV. Pionir Jaya)

 

Alat dan Bahan

1. Oscilloscope 2 Channel
2. Power Supply
3. Project Board
4. Function Generator
5. Avometer
6. IC LM 741                              
7. Resistor 10k   
8. Kapasitor 0,001 mF ; 6,8 mF ; 0,01 mf ; 0,0033 mF 
9. Kabel Jumper                                     Secukupnya
    
    
   Prosedur Praktek

1. Siapkan OSCH 1 CH, setting pada coupling DC, periksa komponen sebelum dirakit.
2. Siapkan FG, setting pada bentuk pulsa sinus dan amplitudo 5Vpp, frekuensi diatur dari tabel.
3. Setting Power supply pada tegangan +12V da -12V.
4. Rakit rangkaian pada projectboard sesuai urutan percobaan.
5. Hubungkan FG pada rangkaian, lakukan pengamatan pada OSC, hubungkan CH1 pada output.
6. Amati tinggi tegangan pulsa pada output, catat semua kejadian perubahan tegangan dan catat pada tabel.
7. Buat grafik miimeter blok.
8. Buat kesimpulan dan ceritakan proses kerjanya.
                        
    
   Cara Kerja Rangkaian         

Pada low pass filter yang telah di buat mempunyai frekuensi cut off 100 Hz,dapat di ketahui bahwa sinyal yang di  loloskan adalah di bawah frekuensi cut off,dan  pada saat sinyal di atas frekuensi cut off maka akan di redam,diketahui pada frekuensi 5KHz sinyal out put semakin melemah,hal ini di sebabkan karena terjadi peredaman sehingga dapat mempengaruhi dB,pada frekuensi awal sekitar 10 Hz output akan menyerupai inputan dan ketika frekuensi di besarkan mencapai frekuensi cut off maka output semakin lama semakin turun,output yang semakin lama ini dapat di katakana sebagai out put yang di reduksi(redam).

 

PERANCANGAN

• Pilih frekuensi cut off ωc  atau fc.        
• Buat nilai R1=R2=R dan pilih nilainya sendiri usahakan nilai R 10K sampai dengan 100K.
• Buat Rf= 2 x R.
• Hitung C1 dari rumus 0,707/ωc x R.
• Pilih Cf =2 x C1.

           

Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah di lakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa :

Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, 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 tinggi tidak lolos( diberi pelemahan).