LPF -60dB/dec


1. Pendahuluan[Kembali]

Dalam dunia elektronika, filter merupakan salah satu komponen penting yang digunakan untuk memproses sinyal dengan cara memisahkan atau mengubah karakteristik sinyal tersebut. Salah satu jenis filter yang sering digunakan adalah Low Pass Filter (LPF), yang memungkinkan sinyal dengan frekuensi rendah untuk melewati sirkuit, sementara mengurangi atau menghilangkan sinyal dengan frekuensi tinggi. Ketepatan dalam pemilihan frekuensi adalah kunci dalam banyak aplikasi, dan dalam beberapa kasus, diperlukan tingkat penurunan frekuensi yang sangat tajam, seperti -60dB per oktaf. Karakteristik ini menandakan bahwa setiap kali frekuensi sinyal ganda, amplitudo sinyal tersebut akan turun sebesar 60dB. LPF dengan karakteristik -60dB/dec ini memiliki peranan khusus dalam banyak aplikasi, termasuk dalam sistem komunikasi, audio, dan instrumentasi. Dalam tulisan ini, kita akan menjelajahi prinsip kerja dan penerapan dari LPF dengan karakteristik -60dB/dec, serta pentingnya peranannya dalam membentuk dan memproses sinyal elektronik dengan presisi yang tinggi.


2. Tujuan[Kembali]

  1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Elektronika yang diberi oleh Bapak Dr. Darwison, M. T.
  2. Dapat memahami apa itu Low Pass Filter atau LPF
  3. Dapat memahami pengaplikasian dari LPF -60dB/dec
  4. Dapat mensimulasikan Rangkaian LPF -60dB/dec

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat
  • Oscilloscope
Oscilloscope atau osiloskop adalah alat pengukur elektronik yang digunakan untuk mengamati dan menganalisis sinyal listrik dalam suatu rangkaian elektronika. 


Spesifikasi 




keterangan:

  1. Tombol Power ON/OFF, berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
  2. Lampu Indikator, berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
  3. ROTATION. Rotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
  4. INTENSITY. Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
  5. FOCUS. Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
  6. CAL. CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.
  7. POSITION. Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
  8. INV (INVERT). Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
  9. Sakelar VOLT/DIV. Sakelar yang digunakan untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.
  10. VARIABLE. Fungsi Variable pada Osiloskop adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.
  11. AC – DC. Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.
  12. GND. Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
  13. VERTICAL INPUT CH-1. Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
  14. VERTICAL INPUT CH-2. Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
  15. Sakelar MODE. Sakelar MODE pada umumnya terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD. CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).
    CH2 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2).
    DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.
    ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.
  16. x10 MAG. Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
  17. POSITION. Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
  18. XY. Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
  19. Sakelar TIME/DIV. Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
  20. Tombol CAL (TIME/DIV), ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
  21. VARIABLE. Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
  22. GND. GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
  23. Tombol CHOP dan ALT. CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2. ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian.
  24. HOLD OFF. HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
  25. LEVEL. LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
  26. Tombol NORM dan AUTO
  27. Tombol LOCK
  28. Sakelar COUPLING. Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
  29. Sakelar SOURCE. Penyesuai pemilihan sinyal.
  30. TRIGGER ALT
  31. SLOPE
  32. EXT. Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

  • Voltmeter AC
Pengertian dari alat yang juga dikenal dengan istilah multitester ini adalah sebuah peralatan khusus yang digunakan untuk mengukur komponen listrik. Mulai dari mengukur hubungan Arus litrik (Ampere), Tegangan listrik (Voltage), Hambatan listrik (Ohm), hingga Resistansi dari suatu rangkaian listrik. Berdasarkan fungsi dasarnya tersebut, alat ini sering disebut dengan AVO meter (Ampere, Voltage, Ohm).

Secara umum, fungsi multimeter analog dan fungsi multimeter digital adalah sama. Hal yang membedakan antara multimeter analog dan multimeter digital terletak pada display pada kedua jenis multimeter tersebut yakni multimeter analog dan multimeter digital. Saat melakukan pengukuran menggunakan multimeter analog, perhitungannya harus dilakukan secara manual. Sementara multimeter digital tidak perlu melaukan perhitungan lagi karena hasil perhitungan sudah muncul secara otomatis di display multimeter digital tersebut.





Spesifikasi:

 
  • Amperemeter
Berfungsi untuk mengukur arus pada suatu rangkaian listrik atau suatu beban listrik


  • Baterai/Sumber Tegangan
Suatu komponen elektronika yang manpu menghasilkan atau menyimpan arus listrik dan berguna untuk memberikan beda potensial pada komponen-komponen elektronika yang dihubungkan dengan sumber listrik.



  • Power Supply
Power supply dalam rangkaian elektronika memiliki peran penting untuk menyediakan energi atau tegangan yang diperlukan untuk menjalankan komponen elektronika. Dengan memiliki power supply yang baik dan sesuai dengan kebutuhan, rangkaian elektronika dapat beroperasi dengan efisien, stabil, dan aman.



B. Bahan 

  • Grounding

Definisi grounding adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.

Ground point juga berperan dalam menjaga stabilitas tegangan dan mencegah perbedaan tegangan yang dapat merusak peralatan.



  • OP-AMP
Sebuah komponen elektronika yang befungsi sebagai penguat sinyal listrik. Suatu operational amplifier/penguat operasi (op-amp) adalah merupakan suatu rangkaian amplifier lengkap berupa satu chip rangkaian terintegrasi (integrated Circuit / IC) dimana komponen-komponen seperti transistor, dioda, resistor, dan lain-lain diperkecil dan ditempatkan pada suatu wadah tunggal. Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC.



  • Resistor
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika yang mempunyai sifat dapat menghambat arus listrik. Tujuannya adalah untuk mempertahankan agar tegangan yang ada tepat besarannya.
Sehingga fungsi dari sebuah resistor yang dipasangkan pada perangkat elektronika adalah sebagai berikut: 
  • Berguna untuk membagi tegangan yang masuk pada perangkat 
  • Membagi besaran arus yang masuk  
  • Sebagai pengaman arus sehingga tidak terjadi lonjakan secara mendadak


  • Kapasitor
Kapasitor berfungsi untuk menyimpan dan melepaskan energi listrik dalam bentuk medan listrik, membantu menyaring sinyal, memperbaiki faktor daya, dan banyak lagi. 

4. Dasar Teori[Kembali]

Filter adalah suatu rangkaian yang dapat melewatkan sinyal input dengan lebar pita frekuensi tertentu (bandpass) dan melewatkan sinyal input pada lebar pita frekuensi lainnya (bandstop). Adapun respon ideal filter ACL terhadap w




Low Pass Filter (LPF)

Rangkaian Low Pass Filter (LPF) adalah rangkaian yaang dapat melewatkan frekuensi dibawah frekuensi cut-off (WC). Rangkaian LPF ada 3 macam yang masing masing rangkaian berbeda dalam hal kemiringan responnya seperti gambar 218.

Gambar 218 Grafik Respon LPF ACL vs w


Respon ideal LPF ACL terhadap w


LPF -60 dB/dec

Rangkaian LPF -60dB/dec adalah gabungan rangkaian LPF -40dB/dec dengan diseri LPF -20dB/dec seperti pada gambar 223 :






Adapun langkah- langkah perancangan LPF-60dB/dec adalah sebagai berikut:




Respon rangkaian LPF-60 dB/dec




1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini: 



Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :



Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :




Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.


Simbol :




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%.







2. Kapasitor


Pinout:


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%




Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor  yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor disebut keping. kapastior disebut juga dengan kondensator adalah alat/ komponen listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu.


Untuk mendapatkan kapasitas yang sesuai, maka dapat dilakukan penggabungan kapasitor baik secara seri maupun paralel. C1,C2 dan C3 yang dirangkaikan secara paralel. jika ujung ketiga kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar V. jika kapasitas rangkaian kapasitor sebesar Cp maka qp = CqV. jumlah muatan ketiga kapasitor ialah qp = q1+q2+q3 sehingga : 

Cp = C1+C2+C3+...+Cn

    

Jika sebuah kapasitor diberi muatan sesungguhnya yang terjadi ialah pemindahan muatan listrik dari satu bidang kapasitor ke bidang lainnya, untuk itu diperlukan usaha. Usaha yang diberikan untuk memindahkan muatan disimpan di dalam kapasitor sebagai energi muatan sebuah kapasitor dengan kapasitas C diberi muatan listrik q sehingga diperoleh potensial V dalam hal ini besar muatan yang diberikan sebanding dengan potensial yang diperoleh yaitu q = CV.

Jadi, energi yang tersimpan dalam kapasitor yang bermuatan q dan potensial V adalah ½q V karena q = CV Maka dapat dituliskan dalam bentuk lain yaitu W = cv² atau W = ½ q²/C

w = energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)

q = muatan listrik atau (C) 

V = potensial kapasitor (V) 

C = kapasitas kapasitor (F)


Spesifikasi :


3. Op Amp- LM741




Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-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. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Karakteristik penguat ideal adalah:
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

Konfigurasi PIN LM741:





Respons karakteristik kurva I-O:



5. Percobaan[Kembali]

1) Prosedur

Langkah Percobaan: 

  • Mempersiapkan Alat beserta Bahan seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas
  • Merangkai Rangkaian 
  • Pada Rangkaian disambungkan input tegangan AC agar dapat melihat bagaimana perbedaan respons gelombang input dan outputnya.
  • Amatilah nilai input dan output dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada, dan juga amatilah respon grafik sinyal input dan outputnya. 

2) Rangkaian Simulasi dan Prinsip kerja 




Prinsip Kerja:

Pertama-tama rangkailah sebuah LPF dengan OP AMP, kapasitor, juga resistor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus 1/RC3 dan tentukan nilai Acl nya. Disini Aclnya sebesar 0.7070. Disini digunakan frekuensi sebesar 1k. Low Pass Filter atau sering disingkat dengan LPF adalah Filter atau Penyaring yang melewatkan sinyal Frekuensi rendah dan menghambat atau memblokir sinyal Frekuensi tinggi. Dengan kata lain, LPF akan menyaring sinyal frekuensi tinggi dan meneruskan sinyal frekuensi rendah yang diinginkannya. LPF yang ideal adalah LPF yang sama sekali tidak melewatkan sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (fc) atau tegangan OUPUT pada sinyal frekuensi diatas frekuensi cut-off sama dengan 0V. Jadi, arus akan mengalir melalui jalur dengan resistansi terkecil. Jadi sinyal frekuensi tinggi akan memilih untuk mengalir melalui kapasitor, bukan ke bagian rangkaian selanjutnya, sedangkan frekuensi rendah akan mengalir ke bagian rangkaian selanjutnya karena resistansi tinggi dari kapasitor.

3) Video Simulasi

6. Download File[Kembali]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini