Laporan Praktikum Filter Aktif

(1)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Dalam era globalisasi sekarang ini, pengetahuan elektronika memegang

peranan yang sangat penting sehingga perlu untuk diketahui dan dipahami oleh

kalangan mahasiswa elektro. Untuk dapat meemenuhi akan kebutuhan tersebut,

maka kita dituntut untuk dapat mengetahui dan memahami ilmu pengetahuan dan

teknologi elektronika, yang dapat kita peroleh tidak hanya dengan membaca

buku tetapi perlu diimbangi dengan adanya praktek.

Elektronika yang kita kenal saat ini sangat beraneka ragam macamnya

dan selalu mengalami perkembangan yang sangat pesat. Mulai dari jenis yang

klasik sampai yang lebih modern. Dalam dunia elektronika kita mengenal istilah

filter aktif.

Filter aktif adalah rangkaian yang dirangcang agar melewatkan suatu pita

frekuensi tertentu seraya memperlemah semua sinyal isyarat di luar pita tersebut.

Keuntungan filter aktif adalah dapat menghasilkan impedansi masukan yang

tinggi dengan impedansi keluaran yang rendah, yang sering diperlukan.

Aplikasi dari filter aktif dapat dijumpai dalam rangkaian elektronika yang

(2)

I.2 TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengukur besarnya penguatan, frekuensi cut off dan Fr, Q, Bw, Fh, dan Fi.

2. Membandingkan hasil pengamatan dan analisa data.

(3)

BAB II

TEORI DASAR

Filter aktif adalah suatu rangkaian yang dirancang agar melewatkan suatu

pita frekuensi tertentu seraya memperlemah semua sinyal isyarat diluar pita tersebut.

Filter aktif adalah salah satu penerapan OP – AMP yang paling penting. Filter aktif

yang konvensional mempergunakan berbagai kombinasi dari resistor, kapasitor, dan

kadang-kadang inductor untuk menghalangi satu jangkauan frekuensi tertentu dan

melewatkan jangkauan frekuensi tertentu lainnya. Filter semacam ini telah digunakan

selama bertahun-tahun tetapi filter ini memiliki kelemahan utama yaitu bahwa

komponen pasifnya dapat menyerap banyak sinyal yang semestinya direncanakan

untuk dilewatkan.

Filter aktif dapat mengatasi keterbelakangan utama ini dengan menggunakan

satu atau lebih penguat operasional atau perangkat aktif lainnya untuk menaikkan

sinyal yang telah disaring. Suatu filter aktif yang dirancang dengan tepat akan dapat

menghasilkam muatan yang berarti. Dan filter aktif dapat menghasilkan kombinasi

impedansi masukkan yang tinggi dengan impedansi keluaran yang rendah, yang

sering diperlukan.

Sebagaimana halnya dengan filter pasif, filter aktif dirancang berdasarkan

(4)

rendah tetapi meneruskan frekuensi tinggi. Flter lewat-jalur hanya melewatkan jalur

frekuensi sempit. Cara kerja masing-masing tipe filter ini diperlihatkan secara jelas

oleh kurva respon frekuensi dari gambar dibawah ini :

Filter lewat rendah Filter liwat tinggi

Filter lewat jalur Filter takik

Filter aktif sering kali dijumpai dalam rangkaian elektronika yang modern.

Sebagai contoh filter takik dicakupkan dalam penguat audio dengan penguatan tinggi

dan instrumentasi untuk menghalangi sinyal yang tidak dikehendaki seperti dengung

60 Hz. Filter lewat tinggi juga dapat dipergunakan untuk menghalangi dengung 60

Hz maupun bising frekuensi perlahan dan interferensi pada umumnya.

Dengan cara yang sama filter lewat-rendah dapat dipakai untuk menghalangi

bising dan desis frekuensi tinggi yang tidak dikehendaki baik filter lewat-rendah

(5)

untuk memberikan tekanan pada jangkauan frekuensi tertentu. Filter lewat-jalur

dapat dipakai dalam perangkat yang peka terhadap nada seperti decoder

Nada-Sentuh, alarm penggangu (pencuri) LED, indicator frekuensi dan banyak lainnya.

Ada empat jenis filter :

A. LOW PASS FILTER (LPF)

Tapis lulus bawah memberikan tanggapan keluaran yang konstan dari DC

hingga frekuensi sumbat tertentu . Frekuensi sumbat (Fc) disebut frekuensi 0,707,

atau frekuensi –3 dB, frekuensi sudut atau frekuensi belok. Dalam praktek (Fc)

diambil pada titik separuh daya atau 70,7% tegangan keluaran maksimum. Keadaan

ini dapat juga dinyatakan dalam desibel (dB) dengan rumus :

DB = 20 log

Vin Vout

Tapis OP-AMP dapat dirancang agar memiliki karakteristik yamg

berbeda-beda, sehingga terdapat bermacam- macam kemiringan. Keluaran akan berkurang –

20 dB. Perlu diingat bahwa yang diinginkan justru tapis dengan rugi-rugi dB/dekade

terbesar karena nilai ini mencerminkan batas penyumbatan tapis yang lebih tajam.

Tapis lulus bawah dasar diperlihatkan pada gambar 1.2.

V out

V in

(6)

Konfigurasi rangkaian ialah sebuah pengikut tegangan resistor (R) dan

kapasitor (C), pada masukan tidak membalik membentuk pembagi tegangan. Bila

frekuensi Vin meliputi Fc, Xc, sehingga sebagian besar Vin jatuh ke resistor.

Akibatnya kapasitor (C) akan memitas kebumi. Dengan Vin yang lebih kecil, Vout

juga kecil. Jadi penguatan tahapan akan dibawah harga maksimumnya pada

frekuensi-frekuensi yang lebih tinggi.Untuk rangkaian-rangkaian tersebut diatas Fc

dapat dicari :

Fc =

C R. . . 2

1 π

Tapis lulus bawah sederhana ini memiliki kemiringan kurang lebih –20

dB/dekade. Karena kapasitor, taps memiliki sudut pase yang tetap (pase masukan

terhadap keluaran) pada Fc. Tapis lulus bawah dengan kemiringan yang lebih terjal

kurang lebih –40 dB/dekade diperlihatkan pada gambar berikut :

Vout

Kapsitor C2 akan meminta arus masukan pada frekuensi-frekuensi diatas

fc,xc kapsitor C1 rendah untuk frekuensi didaerah stop band. Akibatnya masukan

C1 C2

R1

R2

(7)

akan menerima kiriman umpan balik negatif lebih banyakl, karena itu penguatan

amat berkurang. Frekuensi sudut untuk rangkaian ini dapat dicari :

Fc =

2 . 1 . 2 . 1 . . 2

1

C C R R π

B. HIGH PASS FILTER (HPF)

Tapis lulus atas menampilkan fungsi kebalikan tapis lulus bawah. Tapis ini

akan meredam semua frekuensi sumbat fc dan melewatkan semua frekuensi diatas fc.

Vout

Vin C1

R

Gambar diatas memperlihatkan sebuah tapis lulus atas sederhana. Dengan

Vin pada masukan tak membalik C dan R membentuk pembagi. Bila frekuensi Vin

dibawah fc,xc, kapasitor lebih besar, sehingga sebagian besar Vin jatuh ke (C)

akibatnya tegangan jatuh pada R rendah. Sebuah tapis ;lulus atas yang lebih

andaldengan kemiringan kurang dari –20 dB/dekada diperlihatkan dalam gambar

diatas. Untuk mendapatkan fc rangkaian ini dapat digunakan rumus yang sama

sebagaimana LPF dari gambar diatas.

(8)

Tapis ini akan melewatkan frekuensi-frekuensi dalam daerah tertentu dan

menolak frekuensi-frekuensi lainnya. Puncak tegangan keluaran untuk tapis tipe ini

terdapat pada suatu frekuensi yang dikenal sebagai frekuensi resonansi (fr). Disekitar

frekuensi ini tegangan keluaran menurun. Titik atas dan dibawah fr yang memiliki

Vout 70,7% tegangan keluaran maksimumnya merupakan batas-batas yang

menentukan lebar jalur tapis. Frekuensi batas atas tempat titik itu terjadi disebut

sebagai (fh), sedangkan frekuensi batas bawah disebut (fl), bila lebar jalur kurang

dari fr 10%, dikatakan tapis lulus jalur lebar. Makin sempit lebar jalur tapis makin

selektif pemilihannya dinyatakan dalam faktor kualitas (Q) rangkaian tersebut.

Adapun gambar dari BPF adalah sebagai berikut :

C1

R3

R1 C2

R2

(9)

Tapis titik dasar diperlihatkan pada gambar dibawah ini :

Dalam konfigurasi ini Vin diberikan pada kedua masukan.

Komponen-komponen R1, R4, C1, dan C2 membentuk sebuah jaringan umpan balik pemilih

frekuensi. Perbandingan resistansi terhadap reaktansi kapasitor menentukan fr

(10)

BAB III

METODE PELAKSANAAN PRAKTIKUM

III.1 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Modul percobaan

2. Catu daya

3. Kabel penghubung

4. Osiloskop 2 Chanel

5. Audio generator

III.2 GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN

(11)

b. Gambar Tapis Lulus Atas

c. Gambar Tapis Lulus Jalur

(12)

III.3 PROSEDUR PERCOBAAN

a. Tapis Lulus Bawah

1. Menancapkan card percobaan tapis lulus bawah yaitu card P1/2

pada slot card kotak modul praktikum.

2. Memutar saklar tegangan power suplay ke posisi 15 V yang berada

pada posisi tengah kotak.

3. Menghidupkan saklar modul praktikum.

4. Mengukur generator gelombang sinus untuk frekuensi pertama yang

diberikan dalam tabel pengamatan.

5. Memasang amplitude keluaran generator gelombang sinus pada 1

(PP) untuk setiap pengaturan frekuensi.

6. Mengukur Vout 1 (PP) pada card P1/2 dan mencatat nilainya dalam

table pengamatan.

7. Mengulangi langkah 4, 5, dan 6 untuk semua frekuensi yang

diberikan dalam tebal pengamatan.

8. Menghitung fc dengan rumus :

(13)

b. Tapis Lulus Atas

1. Menancapkan card percobaan tapis lulus bawah yaitu card 3/4 pada

slot card kotak modul praktikum.

3. Menghidupkan saklar yang ada pada kotak modul praktikum.

4. Mengatur generator gelombang sinus untuk frekuensi pertama yang

5. Memasang amplitude keluaran generator gelombang sinus pada 1 (pp)

untuk setiap frekuensi.

6. Mengukur Vout 4 (pp) pada card P3/4 dan mencatat nilainya dalam

table pengamatan.

7. Mengulangi langkah 4, 5, dan 6 untuk semua frekuensi yang diberikan

dalam tebal pengamatan.

8. Menghitung fr dengan rumus seperti diatas.

c. Tapis Lulus Jalur

(14)

5. Memasang amplitude keluaran generator gelombang sinus pada 1 (pp)

untuk setiap frekuensi dalam table, memastikan bahwa level tegangan

ini tetap konstan pada setiap frekuensi.

6. Mengukur Vout 3 (pp) pada card 3/4 dan mencatat nilainya dalam table

pengamatan.

8. Menghitung fr dengan rumus seperti diatas.

d. Tapis Takik Aktif

3. Menghidupkan saklar yang ada pada kotak modul praktikum.

5. Memasang amplitude keluaran generator gelombang sinus pada 1 (Vpp)

untuk setiap frekuensi dalam table, memastikan bahwa level tegangan

(15)

6. Mengukur Vout 2 (pp) pada card P1/2 dan mencatat nilainya dalam

table pengamatan.

(16)

BAB IV

HASIL PRAKTIKUM DAN PEMBAHASAN

IV.1 TABEL HASIL PENGAMATAN

A. Low Pass Filter (LPF) Vin = 1 Volt

No Frekuensi (Hz) Vout (V/div) 1

B. High Pass Filter (HPF) Vin = 1 Volt

(17)

C. Band Pass Filter (BPF) Vin = 1 Volt

No Frekuensi (Hz) Vout (V/div) 1

D. Band Stop Filter (BSF) Vin = 1 Volt

(18)

IV.2 ANALISA DATA HASIL PRAKTIKUM

2.1 ANALISA SECARA TEORI A. Low Pass Filter (LPF)

B. High Pass Filter (HPF)

(19)

= 3 3 9 9

C. Band Pass Filter (BPF)

(20)

Q = 0,5.

D. Band Stop Filter

(21)

(22)

= 17927,06 Hz

(23)

A. Low Pass Filter (LPF) Vi = 1 Volt

• Frekuensi = 2000 Hz

∆V =

Vi Vo

=

1 75 , 0

= 0,75 Volt

a = 20 log ∆V

= 20 log 0,75

= -2,5 dB

Frekuensi (Hz) Vo (V) ∆V (V) a (dB)

2500 1,85 1,85 5,34

3000 1,55 1,55 3,81

3500 1,15 1,15 1,21

4000 0,9 0,9 -0,91

4500 0,8 0,8 -0,94

5000 0,7 0,7 -3,1

5500 0,65 0,65 -3,74

6000 0,65 0,65 -3,74

(24)

B. High Pass Filter (HPF) Vi = 1 Volt

∆V =

Vi Vo

=

1 9 , 0

= 0,9 Volt

a = 20 log ∆V

= 20 log 0,9

= -0,91 dB

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

Frek (Hz) x 1000

a

(d

B

)

(25)

Frekuensi (Hz) Vo (V) ∆V

(V) a (dB)

600 0,92 0,92 -0,05

700 0,92 0,92 -0,05

800 0,92 0,92 -0,05

900 0,92 0,92 -0,05

1000 0,92 0,92 -0,05

C. Band Pass Filter (BPF) Vi = 1 Volt

∆V =

Vi Vo -5

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

Frek (Hz) x 100

a

(d

B

)

(26)

a = 20 log ∆V

= 20 log 0,135

= -17,39 dB

Frekuensi (Hz) Vo (V) ∆V (V) a (dB)

600 0,165 0,165 -15,65

700 0,18 0,18 -14,89

800 0,195 0,195 -14,2

900 0,205 0,205 -13,76

1000 0,215 0,215 -13,35

2000 0,235 0,235 -12,58

3000 0,215 0,215 13,35

4000 0,195 0,195 14,2

5000 0,75 0,75 -2,5

(27)

D. Band Stop Filter (BSF) Vi = 1 Volt

∆V =

15000 0,95 0,95 -0,44

20000 0,95 0,95 -0,44

25000 0,9 0,9 -0,91

30000 0,85 0,85 -1,41

35000 0,85 0,85 -1,41

40000 0,85 0,85 -1,41

45000 0,825 0,825 -1,67 50000 0,825 0,825 -1,67

55000 0,25 0,25 -12,04

(28)

BAB V

PENUTUP

V.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum dan analisa data, maka dapat di

simpulkan bahwa :

1. Besarnya nilai Fc (LPF dan HPF) dan Fr (BPF dan BSF) sangat

dipengaruhi oleh nilai R yang digunakan, apabila nilai R yang digunakan

besar, maka Fc dan Fr akan semakin kecil dan sebaliknya bila nilai R yang

digunakan kecil, maka Rc dan Fr akan semakin besar.

2. Besarnya nilai a (dB) dipengaruhi oleh besarnya nilai Vo yang diperoleh,

dimana semakin besar Vo maka a (dB) semakin kecil. Sebaliknya bila Vo

kecil, maka a (dB) semakin besar.

V.2 SARAN

Sebaiknya modul-modul praktikum yang akan digunakan dalam

kegiatan praktikum segera dibenahi sehingga tidak terjadi kekeliruan dalam

(29)

V.3 AYAT AL-QUR’AN YANG BERHUBUNGAN DENGAN

PERCOBAAN

ﺏﺎﻣﺭﺷﻟ ﻥﻳﻐﻁﻟﺍﻥﺍﻭﺍﺫﻫ

۰

Artinya:

“Beginilah (keadaan mereka). Dan sesungguhnya bagi orang-orang yang

durhaka benar-benar (disediakan) tempat kembali yang buruk”.

Penjelasan :

Ayat diatas menjelaskan tentang orang-oarng yang durhaka itu tidak

dibenarkan masuk dalam surga.

Hubungannya dengan percobaan :

Hubungannya dengan percobaan ini adalah dalam filter aktif hanya

frekuensi-frekunsi tertentu saja yang dilewatkan oleh filter aktif sesuai dengan jenis filter yang

(30)

DAFTAR PUSTAKA

- Ir. Amir Ali dan Tim Asisten, Penuntun Praktikum IV

Laboratorium Teknik Telekomuniksai dan Elktronika, Universitas Muslim

Indonesia, Makassar. 2003.

- Malvino Hanapi Gunawan, Prinsip-prinsip Elektronik,

Erlangga, Jakarta. 1996.

(31)