Yuningsih Vebhy Selvania: Laporan Akhir LPF -40dB

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Jurnal

2. Prinsip Kerja

3. Video Percobaan

4. Analisa

5. Video Penjelasan

6. Download File

1. Jurnal [Kembali]

2. Prinsip Kerja [Kembali]

Prinsip kerja:

Arus input masuk ke R3 sebesar 10k ohm. kemudian mengalir masuk ke R4 sebesar 10k yang paralel dengan C2 sebesar 100 nanoFarad. Untuk mencari frekuensi, f= 1/2phiRC. sebelumnya kita mencari WC = 1/RC dan didapatkan hasil sekitar 318,47 Hz pada frekuensi, sehingga db akan dapat dilihat pada tabel grafik frekuensi. Filter orde dua ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan -40 dB/dekade atau –6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R2C1). Hasil dari rumus ini mendapatkan frekuensi dan dapat dilihat dB pada tabel grafik frekuensi respon, gelombang low pass filter dapat dilihat pada osiloskop.

Low Pass Filter (LPF) dengan tingkat redaman 40 dB per dekade, atau LPF -40dB, 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 frekuensii.

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.

Untuk menurunkan rumus ACL –nya maka tentukan dahulu tegangan di titik A dan tegangan di titik B. Dimana ACL dibuat menjadi dan nilai a dibuat menjadi sama dengan satu. Langkah pertama, misalkan memakai op-amp ideal maka Ed=0 sehingga Vo = VB. Gunakan hukum khirchoff arus untuk mencari tegangan di titik A, dimana:

I3 = I4

Sehingga

Sehingga, bagian real dari ACL bernilai 0. Jadi,

Untuk membuat grafik ACL vs w, lakukan substitusi rumus wc pada rumus ACL menjadi seperti berikut:

Variasi nilai w terhadap nilai wc yang ditunjukkan pada tabel . Adapun langkah-langkah perancangan LPF -40dB/dec adalah seperti berikut :

Pilih Rf=2R , untuk memperkecil efek bias current.

Berikut tabel besarnya ACL terhadap nilai w pada LPF -40dB:

3. Video Percobaan [Kembali]

4. Analisa [Kembali]

Analisa prinsip kerja dari LPF berdasarkan tegangan input, output, frekuensi cut off, dan gelombang hasil percobaan.

Jawab:

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.

Dari data gambar gelombang osiloskop yang kita ambil, jika frekuensi sinyal mendekati frekuensi cut-off maka gambar sinyalnya akan hampir mirip (menyerupai). Sebaiknya jika frekuensi sinyal menjauhi frekuensi cut-off maka gambar sinyalnya akan curam (landai)

Berikut adalah analisis prinsip kerja LPF -40dB berdasarkan tegangan input, output, frekuensi cutoff, dan gelombang hasil percobaan:

1. 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 .

2. 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

3. 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 )

4. Gelombang Hasil

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.