percobaan filter aktif

PERCOBAAN

FILTER (TAPIS) AKTIF

(Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY)

E-mail : sumarna@uny.ac.id)

Filter berkaian erat dengan pengolahan frekuensi. Filter diperlukan untuk pemisahan daerah frekuensi dan karena memerlukan pemisahan yang tajam, maka diperlukan filter orde dua atau lebih. Pada filter aktif, Op-Amp digunakan sebagai

penyangga (buffer).Tapis aktif sangat berguna dalam pemahaman terhadap kerja sistem

penguat pada daerah frekuensi tertentu.

1. Tujuan :

a. Memahami cara kerja rangkaian filter pada isyarat sinusoidal,

b. Memahami filter lolos rendah, filter lolos tinggi dan filter lolos pita,

c. Mempelajari respon amplitudo dan respon fasa.

2. Alat dana Bahan :

a. Generator sinyal,

b. Osiloskop,

c. Multimeter,

d. Papan rangkaian dan komponen elektronik,

e. Catu Daya.

3. Dasar Teori :

Filter aktif disusun menggunakan Op-Amp sebagai penyangga. Op-Amp bersifat memiliki impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah. Suatu filter orde dua dapat disusun dengan menggandengkan dua tapis aktif orde satu. Untuk mendapatkan filter orde lebih tinggi ditempuh dengan cara menggandengkan beberapa filter orde lebih rendah. Rangkaian filter aktif yang terkenal adalah filter Sallen Key dan filter umpan balik ganda.

Filter Sallen Key

+ _ Vi

R2

R1

R3

R4

C2

C1

Vo

10 nF

10 k 10 k 10 nF

Berdasarkan pada Gambar 1, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah

Berdasarkan pada Gambar 2, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah

G =

Filter Umpan Balik ganda

Berdasarkan pada Gambar 3, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah

G = - (

2 3

R R

)

dan memiliki fungsi transfer

G() =

2 0 0

2

2 0

) ( )

(

) (

   





 j

j G

dengan G₀2 = _

2 1 2 1

1 C C R R

di mana ₀ =

1

1 C ( ₁

1 R + ₂

1 R + ₃

1 R )

dan

2 0

 =

2 1 3 2

1 C C R R

+ _ Vi

R2

R1

R3

C2

C1 _Vo

330 nF

10 k

10 k

10 nF

Gambar 3 : Filter umpan balik ganda lolos rendah 10 k

+ _ Vi

R2

R1

C3

C1

Vo

10 k

10 nF

Gambar 4 : Filter umpan balik ganda lolos tinggi 50 k

C2

Berdasarkan pada Gambar 4, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah

Berdasarkan pada Gambar 5, dapat diperoleh fungsi transfer

G() =

Gambar 5 : Filter umpan balik ganda lolos pita C2

10 nF 10 k

Contoh tabel untuk menuliskan data percobaan :

Data Ke Vi Vo o 

1. 2. 3. 4. 5. Dst.

Contoh pola lissayous untuk menentukan beda fasa :

4. Langkah Percobaan :

a. Perhatikan dan pelajari setiap rangkaian.

b. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 1. Dengan penguatan loop tertutup G

= 1 dan kooefisien respon  = 2, berilah masukan dari generator sinyal sebesar 1 volt p-p, kemudian lihatlah keluarannya menggunakan osiloskop. Ubahlah frekuensi masukan pada generator sinyal dengan jangkauan dari frekuensi terendah hingga frekuensi tertinggi dan amati perubahan yang terjadi pada osiloskop.

c. Tentukan harga frekuensi kutub, kemudian ambil data pengamatan (minimal 20

data) dari Vi, Vo, frekuensi, amplitudo, dan beda fase (antara masukan dan

keluaran) pada daerah sekitar o (10 data di bawah o dan 10 data di atas o).

d. Ulangi langkah-langkah di atas untuk Gambar 2, Gambar 3, Gambar 4, dan

Gambar 5.

5. Tugas :

1. Gambarlah grafik bagan bode tanggapan amplitudo dan fasa untuk semua

percobaan.

2. Dengan membaca grafik, tentukanlah frekuensi kutub dan bandingkan hasilnya

dengan perhitungan secara teoritis.

3. Tentukan G (gain) dan Q (faktor kualitas) dari rangkaian pada Gambar 5.

yo

xo

x

y Penentuan beda fasa

berdasarkan pola lissayous adalah :

Sin  =

y y_o

=