Aplikasi Low pass filter -20 dB/Decade
1.1 Tujuan [Kembali]
1. Mengetahui Prinsip kerja dari Low-pass Filter dengan gain 20db/dec
2. Mengetahui dan memahami bagaimana pengaplikasian dari Low-pass Filter 20db/dec
1. ALAT
1. Osiloskop
Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.
Spesifikasi:
Pinout:
2. Sumber tegangan AC (Signal Generator)
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian.
Spesifikasi
Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%
1. Resistor
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Spesifikasi
2. Kapasitor
Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.
Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
Spesifikasi
3. Op-Amp 741Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Konfigurasi PIN 741
Spesifikasi:
1. Resistor
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.
Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Jika ditinjau secara mikroskopik, unsur-unsur penyusun resistor memiliki sedikit sekali elektron bebas. Akibatnya pergerakan elektronya menjadi sangat lambat. Sehingga arus yang terukur pada multimeter akan menunjukan angka yang lebih rendah jika dibandingkan rangkaian listrik tanpa resistor.
Dan satu lagi, tentunya pasti anda juga bertanya-tanya bagaimana cara menghitung resistor film karbon yang memilki banyak gelang warna. Biasanya cara ini sudah lama ditinggalkan karena para Teknisi lebih sering menggunakan alat ukur agar lebih cepat melakukan reparasi. Tetapi bagi anda yang belajar dan untuk praktik atau tugas sekolah berikut ini penjelasan lengkap cara membaca Kode Warna pada Film Karbon Resistor secara manual. Cara mudah menghafal nilai dari kode warna Resistor yaitu dengan cara menghafalkan warna berdasarkan dari urutan pada tabelnya yaitu dengan singkatannya. “Hi Co Me O Ku, Hi Bi U A Pu” akan lebih mudah diingat untuk menghafal, yang biasanya digunakan untuk praktikum siswa pada kelas jurusan Teknik Audio Video, Elektronika dan segala jurusan yang memiliki materi pelajaran dasar elektronika.
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
2. Operational Amplifier
Operational Amplifier (Op-Amp) adalah salah satu rangkaian komponen analog terintegrasi (IC) yang sering digunakan dalam berbagai kebutuhan perancangan rangkaian elektronika. IC Op-Amp sering digunakan untuk banyak rangkaian elektronika antara lain adalah Penguat Inverting, Penguat Non-Inverting, Adder, Subtractor, Buffer, PID Controller Analog, Komparator Analog, Band Pass Filter, Band Stop Filter, High Pass Filter, Low Pass Filter, Penguat Integrator, Penguat Differensiator, ADC, dan DAC. IC Op-Amp adalah sebuah piranti yang mampu melakukan penginderaan dan melakukan penguatan sinyal DC maupun sinyal AC. Op-amp pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial) yang memiliki dua masukan. Input (masukan) op-amp ada yang dinamakan input inverting (-) dan non-inverting (+)
Prinsip kerja Operational Amplifier (Op-Amp) adalah dengan membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting). Intinya jika kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada atau sama dengan Nol dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Sebagai Operational Amplifier ideal, Operational Amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut :
Impedansi Input (Zi) besar = ∞
Impedansi Output (ZO) kecil = 0
Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞
Band Width respon frekuensi lebar = ∞
Tegangan output (VO) = 0 apabila V in (1) = V in (2) dan tidak tergantung pada besarnya V in (1).
Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.
Respons karakteristik kurva I-O:
3. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Kapasitor berbeda dengan akumulator dalam menyimpan muatan listrik terutama tidak terjadi perubahan kimia pada bahan kapasitor, besarnya kapasitansi dari sebuah kapasitor dinyatakan dalam farad. Pengertian lain Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, elektrolit dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebuat dengan kapasitansi atau kapasitas.
Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs.
Dengan rumus dapat ditulis :
Q = CV
Dimana :
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.
Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
Spesifikasi
Filter low-pass orde pertama menggunakan resistor dan kapasitor tunggal memilikikemiringan praktis 20 dB per dekade. Penguatan tegangan di bawah frekuensi cutoff konstan pada
dan frekuensi cut-off pada
Adapun rangkaian LPF -20dB/dec adalah seperti pada gambar diatas. Dari
rangkaian terlihat bahwa sinyal input diparalelkan dengan kapasitor C
sehingga sinyal input yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off akan
dilewatkan dan sebaliknya diatas frekuensi cut-off akan digroundkan.
Apabila sinyal yang lewat di kapasitor semakin besar frekuensinya maka
kapasitansi kapasitor semakin kecil dan sesuai dengan rumus kapasitor
terhadap frekuensi seperti berikut. Rangkaian gambar diaatas pada dasarnya adalah rangkaian amplifier karena
memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter ACL –nya sama dengan
satu ( Acl ~ 1, butterworth filter). Dengan tegangan input Vi maka tegangan di
titik A adalah
Adapun langkah-langkah perancangan LPF -20dB/dec adalah seperti
berikut : 1. Pilih Wc atau fc
2. Pilih R = (10kΩ s/d 100kΩ)
3. Hitung nilai C
4. Pilih Rf=R , untuk memperkecil efek
bias current
Contoh soal
1. Rangkaian yang dibuat dengan tujuan menyaring atau memilih sinyal input berdasarkan tinggi frekuensi disebut ....
a. Detektor
b. Komparator
c. Filter
d. Buffer
2. Output hanya akan di keluarkan pada frekuensi rendah sedangkan pada frekuensi tinggi output akan di stop disebut....
a. High Pass Filter
b. Low Pass Filter
c. Band Pass Filter
d. Band Stop Filter
3. Pada gambar di bawah merupakan respon frekuensi dari rangkaian...
a. BPF
b. HPF
c. BSF
d. LPF
A. Prosedur
1. Siapkan library alat yang dibutuhkan pada proteus, sesuai pada bagian alat dan bahan
2. Susun dan rangkailah komponen-komponen yang ada lalu hubungkan
3. Atur nilai tegangan dan hambatan pada rangkaian dimana nilai Rf disarankan sama dengan Ri
4. jalankan simulasi
5. Amati respon frekuensi pada output dan perubahan frekuensi di osciloscop
B. Rangkaian simulasi
Susunlah Rangkaian low pass filter sesuai dengan prosedur diatas, Hubungkan Ac Generator dengan kaki non inverting dimana itu akan terhubung dengan resistor yang berfungsi sebagai pembanding dengan resistor feedback untuk mendapatkan nilai voltage gainnya, lalu diparalelkan dengan kapasitor sebelum dihubungkan ke kaki non inverting, letak kapasitor ini adalah hal dasar yang menyebabkan rangkaian menjadi lpf, Karena terdapat Rf pada closed-loop menyebabkan terjadinya amplifikasi nilai tegangan yang dapat dicari dengan rumus Av = (1+(Rf/R1)) , dan nilai tegangan output (Vo = Av x Vi) ,lalu cari nilai frekuensi cut-off dengan rumus di materi diatas setelah mendapatkan nilai-nilai komponen diatas kita dapat menganalisa dan membandingkan hasil percobaan dan hasil perhitungan yang kita buat
Untuk perhitungan pertama-tama carilah nilai Wc dengan rumus Wc = 1/RC lalu cari nilai F nya dengan rumus F = 1/2piRC ,buatlah sebuah grafik respon frekuensi dengan sumbu Vo dan frekuensi lalu amati respon frekuensi nya, apakah rangkaian ada di -20dB atau tidak
2.2 Video [Kembali]
.jpeg)
.jpeg)
Komentar
Posting Komentar