TUGAS PENDAHULUAN MODUL 4 [FILTER]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Soal

2. Prinsip kerja

3. Video Simulasi

4. Download File  

1. Soal[Kembali]

1. Jelaskan pengertian dari filter dan sebutkan jenis-jenis filter! 

 Filter adalah sebuah rangkaian elektronik yang dirancang agar dapat mengalirkan suatu sinyal dengan pita frekuensi tertentu dan menghilangkan frekuensi yang berbeda dengan pita ini. Istilah lain dari filter adalah rangkaian yang dapat memilih frekuensi agar dapat mengalirkan frekuensi yang diinginkan dan menahan, atau membuang frekuensi yang lain. Jaringan filter bisa bersifat aktif maupun pasif. Perbedaan dari komponen aktif dan pasif adalah pada komponen aktif dibutuhkan sumber agar dapat bekerja (op-amp dan transistor membutuhkan sumber lagi agar dapat bekerja/digunakan), sedangkan komponen pasif tidak membutuhkan sumber catuan lagi untuk digunakan atau membuatnya bekerja. 

Jenis-jenis filter yang umum digunakan dapat dikelompokkan menjadi beberapa kategori:

 Berdasarkan sifat penguatannya:

1. Filter Aktif
   Filter Aktif adalah rangkaian filter yang menggunakan komponen elektronik aktif (op-amp, transistor, dan komponen lainnya). Kelebihan dari rangkaian filter aktif ini adalah ukurannya lebih kecil, ringan, lebih murah, dan lebih fleksibel dalam perancangannya. Sedangkan kerugiannya adalah pada rangkaian komponen akan dihasilkan panas yang berlebih (noise thermal), dan terdapatnya pembatasan frekuensi dari komponen yang digunakan sehingga pengaplikasian untuk frekuensi tinggi sangat terbatas.
2. Filter Pasif
   Filter Pasif adalah rangkaian filter yang menggunakan komponen-komponen elektronik pasif saja. Komponen pasif diantaranya adalah induktor, kapasitor, dan resistor. Untuk membuat filter seringkali dihindari penggunakaan induktor, terutama karena ukurannya yang besar. Sehingga umumnya filter pasif hanya memanfaatkan komponen Resistor dan Kapasitor saja. Kelebihan dari rangkaian filter pasif ini adalah tidak begitu banyak noise (sinyal gangguan yang tidak diinginkan) yang didapat karena tidak ada penguatan, dan digunakan untuk frekuensi tinggi. Sedangkan kerugiannya adalah tidak dapat menguatkan sinyal dan sulit untuk merancang filter yang kualitasnya/responnya baik.

  Berdasarkan daerah frekuensi yang dilewatkan :

1. Low Pass Filter (LPF)
   Filter jenis ini merupakan filter yang memiliki respon meloloskan sinyal dengan frekuensi dibawah frekuensi cut off (Fc) dan meredam sinyal yang memiliki frekuensi diatas frekuensi cut off.
   
2. High Pass Filter (HPF)
   Filter jenis ini merupakan filter yang memiliki respon meloloskan sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut off (Fc) dan meredam sinyal yang memiliki frekuensi dibawah frekuensi cut off.
   
3. Band Pass Filter (BPF)
   Filter jenis ini merupakan gabungan filter HPF dan LPF sehingga memiliki respon meloloskan sinyal dengan frekuensi diantara frekuensi cut off (Fc1 dan Fc2) dan meredam sinyal yang memiliki frekuensi diluar frekuensi cut off.
   
4. Band Stop Filter (BSF)
   Berkebalikan dengan filter BPF, Filter BSF merupakan gabungan filter LPF dan HPF sehingga memiliki respon meloloskan sinyal dengan frekuensi diluar frekuensi cut off dan meredam sinyal yang memiliki frekuensi diantara frekuensi cut off (Fc1 dan Fc2).
   

Berdasarkan bentuk respon frekuensi terhadap Gain:

1. Filter Bessel (Maximally Flat Time Delay)
   Filter Bessel adalah jenis filter linier analog dengan delay fase maksimum secara maksimal (respon fase linier secara maksimum), yang mempertahankan bentuk gelombang sinyal yang difilter di dalam passband. Filter Bessel sering digunakan dalam sistem audio crossover.
2. Filter Cauer (Eliptic)
   Filter eliptik (juga disebut sebagai filter Cauer) adalah sebuah filter elektronika dengan ripple yang diratakan pada passband dan stopband nya.
3. Filter Butterworth (Maximally Flat)
   Butterworth Filter adalah salah satu jenis signal processing yang dirancang untuk menghasilkan frekuensi respon yang sedatar mungkin pada passband. 
4. Filter Chebyshev (Tchebycheff)
   Filter Chebyshev menghasilkan gain rolloff yang lebih tinggi di atas Frekuensi Cut Off. Gain passband tidak monoton, tapi mengandung ripple dari magnitud konstan.
   

 Berdasarkan respons impuls :

1. Filter FIR (Finite Impulse Response): Merupakan filter dengan respons impuls terbatas. Koefisien filter adalah konstanta yang dapat diubah.

2. Filter IIR (Infinite Impulse Response): Merupakan filter dengan respons impuls tak terbatas. Memiliki rekursi dalam fungsi transfernya.

3. Filter Median: Menggunakan nilai median dari sinyal input dalam jendela waktu tertentu sebagai outputnya. Biasanya digunakan dalam pemrosesan gambar untuk mengurangi noise.

Setiap jenis filter memiliki aplikasi yang berbeda-beda, dan pemilihan filter yang tepat tergantung pada tujuan pemrosesan sinyal atau data yang ingin dicapai.

    Rangkaian filter adalah suatu rangkaian listrik yang berfungsi untuk melewatkan sinyal listrik dengan rentang frekuensi tertentu. Apabila terdapat sinyal listrik yang tidak sesuai dengan frekuensi yang diinginkan maka sinyal listrik tersebut tidak akan dilewatkan. Rangkaian filter dapat diaplikasikan secara luas, baik untuk menyaring sinyal pada frekuensi rendah, frekuensi tinggi, atau pada frekuensi-frekuensi tertentu. 

    Rangkaian filter dapat dikelompokkan menjadi filter pasif dan filter aktif, tergantung dari komponen yang digunakan. Apabila menggunakan komponen aktif, seperti transistor dan dioda maka dinamakan filter aktif. Sementara jika menggunakan komponen pasif seperti induktor, resistor, dan kapasitor maka dinamakan filter pasif.

2. Bagaimana prinsip kerja dari Low Pass Filter (LPF) dan High Pass Filter (HPF)? 

Low Pass Filter

Low Pass Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc). Pada filter LPF yang  ideal sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (fc) tidak akan dilewatkan sama sekali (tegangan output = 0 volt). Rangkaian low pass filter RC merupakan jenis filter pasif, dengan respon frekuensi yang ditentukan oleh konfigurasi R dan C yang digunakan. 

High Pass Filter

Prinsip kerja dari filter high pass atau filter lolos atas adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, dimana C akan mudah melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah. Prinsip kerja rangkaian filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC dapat diuraikan sebagai berikut, apabila rangkaian filter high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R.

3. Apa yang dimaksud dengan frekuensi cut-off dan jelaskan persamaannya? 

     Frekuensi cut-off adalah istilah yang sering digunakan dalam konteks elektronika dan sirkuit listrik, terutama dalam sirkuit filter. Ini merujuk kepada frekuensi tertentu di mana sirkuit filter atau sistem transmisi menghambat atau memotong (cut-off) amplitudo sinyal input. Dalam sirkuit filter, frekuensi cut-off adalah frekuensi di mana amplitudo sinyal output menurun sebanyak 3 dB (decibel) atau setengah dari amplitudo sinyal input.

    Frekuensi cut-off biasanya digunakan dalam sirkuit filter jenis rendah (low-pass), tinggi (high-pass), atau pita-pasang (band-pass), dan nilainya bergantung pada desain sirkuit. Misalnya, dalam sirkuit filter rendah (low-pass), frekuensi cut-off adalah frekuensi di mana sinyal di bawah frekuensi ini melewati hampir tanpa penurunan amplitudo yang signifikan, sementara sinyal di atas frekuensi cut-off akan dihambat.

    Persamaan matematis yang digunakan untuk menggambarkan frekuensi cut-off dalam berbagai jenis sirkuit filter dapat berbeda tergantung pada jenis filternya. Di bawah ini adalah beberapa contoh persamaan frekuensi cut-off untuk filter yang umum digunakan:

     1. Low-pass filter:

         Untuk filter low-pass orde pertama (RC filter), frekuensi cut-off (fc) dapat dihitung menggunakan persamaan:

   Di mana:

   - fc adalah frekuensi cut-off,

   - R adalah resistansi dalam sirkuit, dan

   - C adalah kapasitansi dalam sirkuit.

    2. High-pass filter:

       Untuk filter high-pass orde pertama (RC filter), frekuensi cut-off (fc) juga dapat dihitung menggunakan persamaan yang serupa dengan filter low-pass:

   Di sini, fc adalah frekuensi cut-off, R adalah resistansi, dan C adalah kapasitansi.

4. Gambarkan rangkaian dan grafik respon dari Low Pass Filter (LPF)? 

5. Gambarkan rangkaian dan grafik respon dari High Pass Filter (HPF)? 

Rangkaian: • Buatlah rangkaian HPF 

                   • Buatlah rangkaian LPF 

                   • (Masing-masing rangkaian dilengkapi dengan signal generator dan osiloskop)

2. Prinsip Kerja[Kembali]

A. LPF

Rangkaian ini terdiri dari 1 buah amplifier, 1 buah osiloskop, 1 buah sinyal generator, 2 buah resistor, dan 1 kapasitor  

Sinyal input diparalelkan dengan kapasitor C sehingga sinyal input yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off akan  dilewatkan dan sebaliknya diatas frekuensi cut-off akan digroundkan.  Apabila sinyal yang lewat di kapasitor semakin besar frekuensinya maka  kapasitansi kapasitor semakin kecil

B. HPF

Rangkaian ini terdiri dari 1 buah ampilifier, 1 sinyal generator, 1 buah kapasitor, 2 buah resistor.

Prinsip kerja rangkaian filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC yaitu apabila rangkaian filter high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R. Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari rangkaian RC tersebut. 

3. Video Simulasi[Kembali]

a. LPF

b. HPF

4. Download File[Kembali]

Download file rangkaian LPF [disini]

Downlaod file rangkaian HPF [disini]

Download video HPF [disini]

Download video LPF [disini]

Download DATASHEET Resistors [disini]

Download DATASHEET Op-Amp [disini]

Download DATASHEET Capasitors [disini]

Download DATASHEET Ossiloscop [disini]