Low Pass Filter

(1)

JOBSHEET

Rangkaian Filter Aktif Low Pass Filter (Filter Lolos Bawah)

Untuk Mata Kuliah Praktikum Instrumentasi Industri Sub Pokok Bahasan Filter Aktif

Disusun oleh:

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI MALANG Semptember 2013

(2)

I. Tujuan

a. Mahasiswa dapat mengetahui pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik Low Pass Filter.

b. Mahasiswa dapat merancang, merakit dan menguji rangkaian Low Pass Filter dengan benar.

c. Mahasiswa dapat menganalisa dan membuat kesimpulan dari hasil praktikum rangkaian Low Pass Filter dengan benar.

II. Dasar Teori

Filter adalah suatu sistem yang dapat memisahkan sinyal berdasarkan frekuensinya; ada frekuensi yang diterima atau diteruskan, dan ada pula frekuensi yang ditolak atau dilemahkan (diredam).

Besarnya nilai respon (hubungan keluaran-masukan suatu filter) dinyatakan dalam volt ataupun dalam dB dengan bentuk respon yang berbeda pada setiap jenis filter. Besar nilai respon dapat diperoleh dari perhitungan fungsi alih (transfer function):

Dengan

Hs = Fungsi alih

Vout = tegangan keluaran Vin = tegangan masukan

Magnitude (nilai besar) dari fungsi alih dinyatakan dengan |T|, dengan satuan dalam desibel (dB).

Filter dibagi menjadi 4:

1. Filter lolos bawah (low pass filter), berawal dari  = 2f = 0 radian/detik sampai dengan  = 0 radian/detik, dimana 0 adalah frekuensi cut-off. 2. Filter lolos atas (high pass filter), berkebalikan dengan filter lolos bawah,

berawal dari  = 0 radian/detik sampai dengan  = 0 radian/detik, dimana

0 adalah frekuensi cut-off.

3. Filter lolos pita (band pass filter), frekuensi dari 1 radian/detik sampai 2 radian/detik adalah dilewatkan, sementara frekuensi lain ditolak.

(3)

4. Filter stop band, berkebalikan dengan filter lolos pita, frekuensi dari 1 radian/detik sampai 2 radian/detik adalah ditolak, sementara frekuensi lain

diteruskan.

Dibawah ini ditunjukkan karakteristik filter yang ideal dalam grafik

magnitude terhadap frekuensi (dalam radian/detik). Meskipun filter yang ideal

ini tidak pernah ada, tetapi dapat memudahkan kita memahami karakter filter.

|T| |T| |T| |T|

filter lolos pita ideal filter bandstop

ideal

Gambar 1. Karakteristik Filter Yang Ideal

Karakter filter yang sebenarnya tidaklah sama dengan karakter filter yang ideal. Dalam filter yang sebenarnya, frekuensi cut-off mempunyai magnitude -3 dB. Pada filter yang sebenarnya juga terdapat apa yang disebut pita transisi (transititon band), yang kemiringannya dinyatakan dalam dB/oktav atau dB/dekade. pass stop _stop stop stop pass pass 0 dB 0 0  0 0  0 1 2  0 1 2  0 dB 0 dB 0 dB

(4)

Gambar 2. Karakteristik Filter Yang Sebenarnya

Filter Lolos Bawah (Low Pass Filter)

Adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam frekuensi tinggi. Filter lolos bawah orde satu dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor seperti pada Gambar 3. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan -20 dB/dekade atau –6 dB/oktav.

Sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2R1C1)

(5)

Gambar 4 Low Pass Filter Orde-2 dan kurva respon frekuensi cutoff low pass filter orde-2 didapat dari rumus dibawah:

III. Alat dan komponen

1. projectboard Osciloskop 2. Generator Sinyal 3. Probe 4. Avo Meter 5. 15k (4) 6. 15nf(3) 7. 47nf(3) 8. 6.8nf(3) 9. 3.9nf(3) 10. Potensio 100k

IV. Langkah percobaan

a. Siapkan alat dan komponen yang diperlukan.

b. Hidupkan dan kalibrasi generator sinyal dan osciloskop yang akan digunakan

c. Rangkai komponen-komponen pada projectboard sesuai dengan gambar percobaan.

(6)

d. Sambungkan pin resistor dan pin kapasitor pada blok resistor dan kapasitor yang tersedia pada trainer filter aktif sesuai dengan nilai resistor dan kapasitor yang diinginkan.

e. Sambungkan rangkaian yang telah selesai dirangkai dengan sumber tegangan (power supply).

f. Sambungkan input rangkaian ke generator sinyal

g. Sambungkan pin input pada channel 1 osciloskop dan pin output pada channel 2 osciloskop.

h. Atur frekuensi keluaran dari generator sinyal sesuai dengan tabel percobaan.

i. Catat dan gambar sinyal input dan sinyal output pada tabel percobaan. j. Lakukan pengamatan pada layar osciloskop terhadap setiap perubahan

frekuensi dari generator sinyal.

k. Catat hasil yang didapat sesuai dengan tabel percobaan. l. Buat kesimpulan dari hasil praktikum.

V. Percobaan

Terdapat dua rangkaian yang akan dianalisa, yaitu low pass filter orde-1 dan low pass filter orde-2.

1. Low pass filter orde-1

(7)

2. Low pass filter orde-2

Gambar 6. Rangkaian low pass filter orde-2

VI. Hasil dan Analisa

Tabel 1. Percobaan Low Pass Filter Orde-1

No. Frekuensi Nilai R1

Nilai

C1 Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output

1. 100Hz 15K 15nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V

(8)

Nilai

2. 500Hz 15K 15nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V

Nilai

C1 Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output 3. 750Hz 15K 15nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V

(9)

Nilai

C1 Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output 4. 1KHz 15K 15nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 1V

Nilai

C1 Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output 5. 1,5KHz 15K 15nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V

(10)

Nilai

7. 2KHz 15K 15nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V No. Frekuensi Nilai

R1

Nilai

6. 1,75KHz 15K 15nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V

(11)

Nilai

C1 Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output 8. 2,5KHz 15K 15nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V

Nilai

C1 Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output 9. 2,75KHz 15K 15nF T/Div = 0.5ms V/Div = 2V T/Div = 0.5ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V

(12)

Tabel 2. Percobaan Low Pass Filter Orde-2 No. Frekuensi Nilai

R1

Nilai

10. 3KHz 15K 15nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V 2K 47nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 1V No. Frekuen si Nilai Nilai

Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output R1 R2 C1 C2

1. 100Hz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 2ms V/Div = 2V

T/Div = 2ms V/Div = 50mV

(13)

15K 15K 6,8nF 3,9nF T/Div = 2ms V/Div = 2V T/Div = 2ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output R1 R2 C1 C2 2. 500Hz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 1ms V/Div = 2V T/Div = 1ms V/Div = 50mV 15K 15K 6,8nF 3,9nF T/Div = 1ms V/Div = 2V T/Div = 1ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

3. 750Hz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 1ms V/Div = 2V

T/Div = 1ms V/Div = 50mV

(14)

15K 15K 6,8nF 3,9nF T/Div = 1ms V/Div = 2V T/Div = 1ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output R1 R2 C1 C2 4. 1KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV 15K 15K 6,8nF 3,9nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

5. 1,5KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V

T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV

(15)

15K 15K 6,8n F 3,9nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output R1 R2 C1 C2 6. 1,75KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV 15K 15K 6,8n F 3,9nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

7. 2KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V

(16)

15K 15K 6,8n F 3,9nF T/Div = 0,5ms V/Div = 2V T/Div = 0,5ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output R1 R2 C1 C2 8. 2,5KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,2ms V/Div = 2V T/Div = 0,2ms V/Div = 50mV 15K 15K 6,8nF 3,9nF T/Div = 0,2ms V/Div = 2V T/Div = 0,2ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

9. 2,75KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,2ms V/Div = 2V

(17)

VII. Analisa dan Kesimpulan 15K 15K 6,8n F 3,9nF T/Div = 0,2ms V/Div = 2V T/Div = 0,2ms V/Div = 50mV No. Frekuensi Nilai Nilai

Gambar Sinyal Input Gambar Sinyal Output R1 R2 C1 C2 10. 3KHz 15K 15K 15nF 6,8nF T/Div = 0,2ms V/Div =2V T/Div = 0,2ms V/Div = 50mV 15K 15K 6,8n F 3,9nF T/Div = 0,2ms V/Div = 2V T/Div = 0,2ms V/Div = 50mV

(18)

……… ……… ……… ……… VIII. Soal Latihan

1. Pilih masing-masing 1 rangkaian dengan nilai resistor dan kapasitor yang ada pada tabel 1 (LPF orde-1) dan tabel 2 (LPF orde-2). Gambar rangkaiannya dan hitung frekuensi cutoffnya!

2. Hitung frekuensi cutoff dari rangkaian berikut:

3. Sebutkan ciri-ciri dan karakteristik dari rangkaian Low Pass Filter yang anda ketahui dari percobaan ini?