melewatkan frekuensi tertentu. Rangkaian filter dapat dibuat dari

(1)

94

TAPIS/FILTER LOLOS RENDAH DAN TAPIS/FILTER LOLOS TINGGI

A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Secara umum ilmu fisika tidak terlepas dari berbagai komponen elektronika, masing-masing komponen memiliki fungsi maupun kegunaan yang berbeda-beda dalam suatu rangkaian. Terdapat rangkaian yang memiliki fungsi sebagai pembagi tegangan, penyearah tegangan, dan lain sebagainya bahkan terdapat suatu rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu yaitu rangkaian filter.

Rangkaian filter dibagi atas dua bagian besar yaitu rangkaian filter lolos tendah dan rangkaian filter lolos tinggi pada rangkaian Op-Amp.

Fungsi rangkaian filter untuk menyaring, menahan atau melewatkan frekuensi tertentu. Rangkaian filter dapat dibuat dari komponen pasif maupun aktif. Tapis lolos rendah atau low pass filter akan melewatkan frekuensi rendah atau dengan kata lain low pass filter akan memberikan tegangan keluaran yang konstan dari DC hingga frekuensi cutoff. Filter lolos tinggi atau High Pass Filter adalah rangkaian filter

yang berfungsi untuk melewatkan frekuensi tinggi. Kebalikan dari LPF, yaitu melewatkan frekuensi diatas frekuensi cutoff (Ahmad, 2010).

Berdasarkan uraian dan pemikiran diatas kita telah memahami apa filter itu dan jenis-jenis filter yaitu filter lolos rendah dan filter lolos tinggi.

Akan tetapi kita belum mengetahui bagaimana menyusun rangkaian Op-

(2)

95

amp sebagai rangkaian filter lolos rendah dan filter lolos tinggi, serta hubungan amplitude dan fase antara isyarat masukan dan isyarat keluaran sebagai fungsi frekuensi. Sehingga praktikum ini perlu untuk dilakukan agar kita dapat mengetahui dan memahami hal tersebur serta dapat di aplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.

2. Tujuan

Tujuan yang akan dicapai pada percobaan tapis/filter lolos rendah dan tinggi adalah sebagai berikut.

a. Untuk menyusun rangkaian Op-Amp sebagai rangkaian filter lolos rendah dan filter lolos tinggi.

b. Untuk mempelajari hubungan amplitude dan fase antara isyarat masukan dan isyarat keluaran sebagai fungsi frekuensi.

(3)

96 B. KAJIAN TEORI

Rangkaian Filter RC lolos rendah merupakan rangkaian elekronika yang dapat meloloskan frekuensi sampai batas tertentu dan mengeblok frekuensi di atasnya. Rangkaian Filter RC lolos rendah terdiri dari R dan C yang terusun seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan AC berbentuk kotak. Rangkaian ini akan menjadi rangkaian tapis lolos rendah (LPF, low pass Filter) jika dioperasikan pada kawasan frekuensi yang bertujuan untuk

meloloskan sinyal tegangan V pada frekuensi rendah. Gambar 9.1 menunjukkan rangkaian Filter RC lolos rendah ini.

Gambar 9.1. Rangkaian Filter RC Lolos Rendah

Mengingat besarnya reaktansi kapasitif pada kapasitor adalah :

X_C C



 1 ... (9.1)

maka pada frekuensi  sangat rendah, reaktansi kapasitif dari kapasitor sangat tinggi, atau dengan kata lain kapasitor bersifat terbuka sehingga Vi

dapat lolos dengan leluasa. Penguatan yang dialami oleh V dikenal dengan gain atau fungsi alih G( ) yang didefinisikan dengan (Toifur, 2005).

Vi

G()V⁰ ... (9.2)

(4)

97

Filter adalah suatu rangkaian yang dipergunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu. Untuk merancang Filter dapat digunakan komponen pasif (R,L,C) dan komponen aktif (Op-amp,transistor).

Dengan demikian Filter dapat dikelompokkan menjadi Filter pasif dan Filter aktif. Pada dasarnya Filter dapat dikelompokkan berdasarkan response (tanggapan) frekuensinya menjadi 4 jenis, yaitu :

1. Filter lolos rendah atau Low Pass Filter (LPF) 2. Filter lolos tinggi atau Hing Pass Filter (HPF) 3. Filter lolos rentang atau Band Pass Filter (BPF)

4. Filter henti rentang atau Band Stop Filter / Norch Filter.

Untuk membuat filter sering kali dihindari penggunaan indicator, terutama karena ukurannya yang besar. Sehingga umumnya filter pasif hanya memanfaatkan komponen R dan C saja (Kusuma, 2003).

Op-amp bisa juga digunakan untuk membuat rangkaian-rangkaian dengan respons frekuensi, misalnya rangkaian penapis (filter). Salah satu contohnya adalah rangkaian Integrator seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Rangkaian dasar sebuah tapis adalah rangkaian op-amp inverting, hanya saja rangkaian umpan baliknya (feedback) bukan resistor melainkan menggunakan capasitor C.

Gambar 9.2. Rangkaian Dasar Integrator

(5)

98

Kalau komponen C pada rangkaian penguat inverting di tempatkan didepan, aka akan diperoleh rangkaian differensiator seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 9.3. Rangkaian Differensiator

Differensiator dapat juga dilihat sebagai tapis pelewat-rendah dan dapat

digunakan sebagai tapis aktif (Ridwan, 2014).

C. METODE PRAKTIKUM

1. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan tapis/filter lolos rendah dan tapis/filter lolos tinggi dapat dilihat pada tabel 9.1 berikut.

Tabel 9.1. Alat dan Bahan Percobaan Tapis/Filter Lolos Rendah dan Tapis/Filter Lolos Tinggi

No Alat dan Bahan Fungsi

1 Resistor Sebagai hambatan arus pada rangkaian 2 Kapasitor Sebagai penyimpan muatan listrik 3 IC Op-Amp Sebagaia penguat tegangan

4 Osiloskop Untuk menampilkan jenis gelombang masukan dan gelombang keluaran

5 Pembangkit Isyarat AC

(Function Generator-FG) Sebagai pembangkit isyarat gelombang 6 Catu Daya ± 15 V DC Sebagai pengatur tegangan

7 Papan Rangkaian Untuk menyusun suatu rangkaian

8 Kabel Penghubung Untuk menghubungkan catu daya dengan rangkaian

9 Probe Untuk menghubungkan rangkaian dengan osiloskop dan Function Generator

(6)

99 2. Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan tapis/filter lolos rendah dan tapis/filter lolos tinggi adalah sebagai berikut.

a. Menyusun rangkaian Op-Amp filter lolos rendah seperti yang terlihat pada Gambar 9.4 berikut.

Gambar 9.4. Rangkaian Op-Amp Sebagai Filter Lolos Rendah

b. Menghubungkan masukan (Vⁱⁿ) pada Function Generator dengan amplitudo 2 V dan menghubungkan Ch1 pada osiloskop untuk menampilkan gelombang sinyal masukannya.

c. Menghubungkan keluaran (V^out) dengan Ch2 pada osiloskop untuk melihat gelombang sinyal keluarannya.

d. Menghubungkan sumber +Vcc catu daya pada kaki 7 dan –Vcc pada kaki 4.

e. Masukkan frekuensi 100 Hz pada Function Generator dan mengamati Hasilnya.

f. Mengulagi langkah (e) untuk frekuensi 200 Hz, 300 Hz dan 400 Hz.

(7)

100

g. Meyusun rangakaian Op-Amp filter lolos tinggi seperti yang terlihat pada Gambar 9.5 berikut.

Gambar 9.5. Rangkaian Op-Amp Sebagai Filter Lolos Tinggi

h. Mengulangi langkah (b) sampai (e) dengan frekuensi 100 Hz, 300 Hz, 700 Hz dan 1000 Hz.

D. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Hasil Pengamatan

a. Data Pengamatan 1) Filter Lolos Rendah

Data pengamatan pada percobaan filter lolos rendah dapat dilihat pada Tabel 9.2 berikut.

Tabel 9.2 Data Pengamatan pada Filter Lolos Rendah No Frekuensi (Hz) Vⁱⁿ (volt) V^out (volt)

1 100 60 0,6

2 200 58 5,8

3 300 58 0,6

4 400 62 0,6

(8)

101

Hasil pengamatan yang ditampilkan berupa bentuk gelombang pada layar osiloskop dimana harga frekuensinya divariasikan dapat dilihat pada gambar berikut.

a) Gelombang Masukan dan Keluaran pada Frekuensi Masukan 100 Hz

Gambar 9.6 Gelombang Masukan dan Keluaran pada Frekuensi Masukan 100 Hz

2. Gelombang Masukan dan Keluaran pada Frekuensi Masukan 200 Hz

Vin = 58 V Vout = 5,8 V Vin = 60 Vout = 0,6 V

(9)

102

Vin = 60 V Vout = 0,6 V Vin = 60 V Vout = 0,6 V

(10)

103 2) Filter Lolos Tinggi

Data pengamatan pada percobaan filter lolos tinggi dapat dilihat pada Tabel 9.3 berikut.

Tabel 9.3 Data Pengamatan pada Filter Lolos Tinggi

No Frekuensi (Hz) Vⁱⁿ (volt) V^out (volt)

1 100 60 0,6

2 300 58 5,8

3 700 58 5,8

4 1000 58 0,6

Hasil pengamatan yang ditampilkan berupa bentuk gelombang pada layar osiloskop dimana harga frekuensinya divariasikan dapat dilihat pada gambar berikut.

a) Gelombang Masukan dan Keluaran pada Frekuensi Masukan 100 Hz

Vin = 60 V Vout = 0,6 V