Low Pass Filter (LPF) dengan tingkat redaman 40 dB per dekade, atau LPF40dB, merupakan komponen kunci dalam dunia elektronika dan pengolahan sinyal. Prinsip kerjanya didasarkan pada penghambatan sinyal dengan frekuensi tinggi, memungkinkan hanya komponen frekuensi rendah dari sinyal input untuk melewati filter dengan sedikit perubahan. Filter ini memiliki frekuensi cutoff (fc) yang menentukan batas antara sinyal yang diizinkan dan yang diblokir. Di bawah fc, tegangan output (Vout) hampir identik dengan sinyal input (Vin), sementara di atas fc, Vout akan mengalami penurunan tajam seiring dengan peningkatan frekuensi.
Rangkaian LPF 40dB adalah jenis filter pasif yang menggunakan komponen elektronik, seperti resistor dan kapasitor, untuk meredam komponen frekuensi tinggi dalam sinyal input. Rangkaian ini terdiri dari kapasitor (C) dan resistor (R) yang disusun dalam konfigurasi filter RC. Kapasitor adalah komponen kunci dalam rangkaian ini. Saat sinyal masuk, kapasitor mengizinkan arus berjalan melalui komponen ini menuju beban (misalnya, speaker) untuk frekuensi rendah yang memiliki impedansi rendah, sedangkan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi akan mengalami hambatan yang lebih besar karena impedansi kapasitor meningkat seiring dengan peningkatan frekuensi.
Oleh karena itu, komponen frekuensi tinggi akan dihadang dan meredam sinyal-sinyal tersebut secara signifikan. Besarnya redaman dinyatakan dalam desibel (dB), dan dalam kasus ini, LPF 40dB menghasilkan redaman sekitar 40 dB pada frekuensi-frekuensi tinggi. Ini membuat filter ini ideal untuk menghilangkan noise atau komponen frekuensi tinggi yang tidak diinginkan dari sinyal audio atau sinyal lainnya, sehingga menghasilkan keluaran dengan konten frekuensi yang lebih rendah dan lebih bersih. Prinsip kerja ini didasarkan pada karakteristik impedansi kapasitor yang berubah dengan frekuensi dan pemisahan sinyal berdasarkan impedansi ini.
berikut tabel besarnya acl terhadap nilai w pada LPF 40
Analisa prinsip kerja dari LPF -40 dB berdasarkan tegangan input, output, frekuensi cut off, dan gelombang hasil percobaan
Jawab :
- Tegangan Input (Vin)
Tegangan Input berasal dari Signal Generator yang memiliki frekuensi yang bervariasi sesuai dengan kebutuhan pengguna . Sinyal Frekuensi ini nanti nya yang akan diproses oleh rangkaian LPF yang apabila frekuensi nya kecil maka besar hambatan kapasitor akan lebih besar sehingga arus akan mengalir ke op-amp dan diproses sampai ke output (Vout) . Apabila frekuensi nya besar dari frekuensi cut-off nya maka besar hambatan kapasitor akan lebih kecil sehingga arus akan mengalir kearah kapsitor lalu ke ground .
- Tegangan output (Vout)
Tegangan Output merupakan sinyal keluaran yang telah melalui proses filtrasi frekuensi sehingga frekuensi sumber yang lebih besar dari frekuensi cutoff telah diredam . Hasilnya Vout memiliki frekuensi yang rendah
- Frekuensi Cut off (fc)
Frekuensi cutoff merupakan frekuensi batas yang dimana apabila frekuensi sinyal input berada diatas cutoff akan diredam sedangkan yang dibawah cutoff dilewatkan. Pada titik cutoff tersebutlah sinyal akan mengalami pengurangan amplitudo sinyal secara perlahan.
Rumus = fc =
= fc = ( Jika resistor dan kapasitor tidak identik )
- Gelombang
Dari praktikum yang telah dilaksanakan didapatkan gelombang dari channel 1(Vin) dan channel 2(Vout) mengalami perubahan bentuk yang signifikan . Hal ini diakibatkan oleh LPF memotong frekuensi sinyal yang berada diatas cutoffnya, akibatnya puncak gelombang channel 2 (Vpp) semakin menurun. Sehingga semakin besar frekuensi inputnya maka puncak gelombang channel 2 akan semakin rendah.
- Perbedaan
Perbedaan antara LPF -20 dan -40 terletak pada Frekuensi cutoff nya dan jumlah komponennya yang mana frekuensi cuttoff nya semakin besar dan komponennya juga lebih banyak.
Data Perhitungan
Soal Tambahan
Jelaskan Pemahaman mengenai LPF dan HPF
Jawab :
LPF
LPF merupakan salah satu dari jenis filter yang mana filter ini memiliki prinsip kerja yaitu mengambat/meredam sinyal frekuensi apabila sinyal tersebut lebih besar dari frekuensi cut-off nya dan melewatkan sinyal frekuensi apabila sinyal tersebut lebih kecil dari frekuensi cut-off nya . Rangkaian dari LPF memiliki beberapa komponen penting diantaranya resistor , kapasitor dan operational amplifier . Resistor dipasang secara seri dengan signal generator sedangkan kapasitor dipasang secara paralel .
Prinsip kerja dari LPF saat sinyal frekuensi yang diinputkan oleh signal generator . Apabila sinyal yang diinputkan besar berdasarkan rumus hambatan dari kapasitor yaitu (R = 1/2πfC ) yang mana besar hambatan berbanding terbalik dengan frekuensi , maka apabila frekuensi yang diinputkan lebih kecil maka hambatan dari kapasitor akan lebih besar . Karena sifat arus yang mengalir ke arah hambatan yang lebih kecil maka arus tidak mengalir ke kapasitor melainkan ke kaki op-amp sehingga dapat diproses dan keluar melalui output . Sedangkan apabila frekuensi yang diinputkan lebih besar maka hambatan dari kapasitor akan lebih kecil . Karena sifat arus yang mengalir ke arah hambatan yang lebih kecil maka arus tidak mengalir ke op amp melainkan mengalir ke kapasitor lalu menuju ke ground.
Pada LPF semakin kecil dB filter yang digunakan maka frekuensi cutoff yang diberikan semakin tinggi karena semakin banyak resistor yang di paralelkan sehingga besar hambatan semakin kecil dan frekuensi cutoff yang didapatkan semakin besar.
HPF
HPF merupakan salah satu dari jenis filter yang mana filter ini memiliki prinsip kerja yaitu mengambat/meredam sinyal frekuensi apabila sinyal tersebut lebih kecil dari frekuensi cut-off nya dan melewatkan sinyal frekuensi apabila sinyal tersebut lebih besar dari frekuensi cut-off nya . Rangkaian dari HPF memiliki beberapa komponen penting diantaranya resistor , kapasitor dan operational amplifier . Berbeda dengan LPF kapasitor dipasang secara seri dengan signal generator sedangkan resistor dipasang secara paralel .
Prinsip kerja dari HPF saat sinyal frekuensi yang diinputkan oleh signal generator . Apabila sinyal yang diinputkan besar berdasarkan rumus hambatan dari kapasitor yaitu (R = 1/2πfC ) yang mana besar hambatan berbanding terbalik dengan frekuensi , maka apabila frekuensi yang diinputkan lebih besar maka hambatan dari kapasitor akan lebih kecil . Sehingga dapat dialirkan ke op-amp lalu dikeluarkan oleh output . Sedangkan apabila frekuensi yang diinputkan lebih kecil maka hambatan dari kapasitor akan besar . Sehingga arus dan tegangan yang mengalir teredam oleh hambatan kapasitor sehingga tidak diteruskan ke op-amp .
Pada HPF semakin besar dB filter yang digunakan maka frekuensi cutoff yang diberikan semakin tkecil karena semakin banyak kapasitor yang di paralelkan(Besar kapasitansi dijumlahkan) sehingga besar hambatan semakin besar dan frekuensi cutoff yang didapatkan semakin kecil,
2. Jelaskan Apa itu dB
Jawab :
dB atau DesiBel merupakan satuan yang dipakai untuk skala suara dan penguatan pada rangkaian elektronika seperti rangkaian pada peralatan audio serta komunikasi. Desibel merupakan satuan yang menggambarkan perbandingan atau rasio. Besaran yang memakai skala penguatan desibel diantaranya seperti penguatan daya, tegangan, arus serta intensitas suara.
Dalam perhitungan desibel, penguatan atau penguatan sinyal akan ditandai dengan tanda positif (+) sedangkan sinyal melemah atau hilang akan ditandai dengan tanda negatif (-).
Dengan cara ini, jika sinyal keluaran adalah +2 dB relatif terhadap sinyal masukan, masukan juga mewakili penguatan keluaran sebesar 2 dB relatif terhadap sinyal masukan.
Sebaliknya jika sinyal keluaran berjarak -4 dB dari sinyal masukan, berarti sinyal keluaran telah dilemahkan sebesar 4 dB dibandingkan dengan sinyal masukan.
3. Jelaskan penerapan aplikasi filter dalam kehidupan sehari-hari
Jawab :
LPF
- Subwoofers pada Speaker/Sound System
Prinsip Kerja : Filter akan Meredam suara befrekuensi Tinggi sehingga pada subwoofer akan membunyikan suara berfrekuensi rendah saja (Bass)
- Radio
Prinsip kerja : pada tahap pemrosesan sinyal sebelum masuk ke tahap penguatan. Ini membantu menghilangkan komponen frekuensi tinggi yang mungkin berasal dari gangguan atau sumber-sumber yang tidak diinginkan, sehingga sinyal radio yang diinginkan dapat diproses dengan lebih baik.
HPF
- Treble pada Speaker/Sound System
Prinsip Kerja : Filter akan Meredam suara befrekuensi Rendah(Bass) sehingga pada Treble akan membunyikan suara berfrekuensi tinggi saja
BPF
- MidRange pada Speaker/Sound System
Prinsip Kerja : Filter akan Meredam suara befrekuensi yang berada diluar frekuensi cutoff nya sehingga pada Midrange akan membunyikan suara berfrekuensi disekitar frekuensi cutoffnya saja
.png)
( Jika resistor dan kapasitor tidak identik )
