LPF -20dB/dec

MENU SEBELUMNYA

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1. Tujuan [Daftar]

a. Mengetahui alat dan bahan, prinsip kerja, dan dasar teori LPF -20 dB/dec.

b. Mensimulasikan rangkaian LPF -20 dB/dec dengan benar

2. Komponen [Daftar]

Alat:

Instrumen

a. Osiloskop

Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Spesifikasi:

Pinout:

Keterangan:

b. Voltmeter AC

Merupakan alat untuk mengukur tegangan pada suatu circuit. Dalam menggunakannya kita memparalelkan voltmeter dengan rangkaian yang ingin diukur besar tegangannya. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian.

Spesifikasi:

Pinout

Generator Daya

a. Sumber tegangan AC (Signal Generator)

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian.

Spesifikasi

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

BAHAN

a. Resistor

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%.

Spesifikasi:

b. Kapasitor

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%

Spesifikasi

c. Op-Amp LM741

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.

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

3. Dasar Teori [Daftar]

Adapun rangkaian LPF -20dB/dec adalah seperti pada gambar 219. Dari rangkaian terlihat bahwa 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 dan sesuai dengan rumus kapasitor terhadap frekuensi seperti berikut.

Rangkaian gambar 219 pada dasarnya adalah rangkaian amplifier karena memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter ACL –nya sama dengan satu ( ACL =1, butterworth filter). Dengan tegangan input Vi maka tegangan di titik A adalah:

Misalkan memakai op-amp ideal maka Ed=0 sehingga Vo = VA Jadi

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

Besarnya ACL terhadap nilai w pada LPF -20 dB/dec

Grafik Respon LPF -20dB:

Contoh soal

1. Besarnya frekuensi cut-off rangkaian gambar soal nomor 9 adalah

a. 1 K Hz

b. 3 K Hz

c. 500 Hz

d. 4 K Hz

e. 2 K Hz

2. Besar frekuensi cut off high pass filter pada rangkaian band pass filter soal 10.

a. 4,5 K Hz

b. 1,55 K Hz

c. 1,1 K Hz

d. 450 Hz

3. Suatu rangkaian Low Pass RL Filter dibuat dengan resistor 10 KΩ dan induktor sebesar 470 mH. Lalu berapakah nilai frekuensi yang akan menjadi cut off pada rangkaian ini?

a. 4,5 K Hz

b. 1,55 K Hz

c. 3,39 K Hz

d. 450 Hz

Jawab

Di ketahui :

R = 10 KΩ = 10.000Ω

L = 470 mH = 0,47H

f = 3.387,99 Hz = 3,39 kHz (C)

a. Resistor

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%.

b. Kapasitor

Spesifikasi

c. Op Amp - LM741

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:

Spesifikasi:

Respons karakteristik kurva I-O:

4. Percobaan [Daftar]

a. Prosedur Percobaan

Siapkan semua bahan dan alat
Hubungkan semua bahan dan alat
Atur tegangan dan hambatan
Jalankan simulasi
Lalu mencoba menjalankan rangkaian
Amatilah Respons Frekuensi dan juga respons gelombangnya pada osiloskop

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip kerja

Gambar Rangkaian:

ketika suatu rangkaian LPF yang terdiri dari OP AMP ,resistor dan juga kapasitor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus 1/RC dan tentukan nilai Acl nya. Didapatkan nilainya Acl sebesar 0.707 dan W(omega) sebesar 100k.Dalam rangkaian responsnya sudah mendekati,namun masih mendekati daerah hasil yang diperhitungkan melalui rumus. Disini digunakan frekuensi sebesar 16k sesuai dengan yang telah diperhitungkan dengan rumus.Prinsip kerja dari filter low pass atau filter lolos bawah adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R,Dari rangkaian terlihat bahwa 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

-frekuensi rendah akan memilih jalur alternatif dengan resistansi yang lebih rendah.

Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari rangkaian RC tersebut: