LPF -40db/dec
1. Pendahuluan [kembali]
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. Sinyal yang
dimaksud ini dapat berupa sinyal listrik seperti sinyal audio atau sinyal
perubahan tegangan. 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.
Dalam bahasa Indonesia, Low Pass Filter ini sering disebut dengan
Penyaring Lolos Bawah atau Tapis Pelewat Rendah.
2. Tujuan [kembali]
·
Mengetahui
pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik Low Pass Filter (LPF)
·
Merangkai
dan menganalisa rangkaian LPF
· Membuat kesimpulan hasil praktikum dan menganalisa LPF
3. Alat dan Bahan [kembali]
A) ALAT
1) Multimeter
|
|
|
Alat
ukur untuk mengukur besar Tegangan dalam satuan Volt |
|
|
|
Alat
ukur untuk mengukur besar Arus dalam satuan Ampere |
2) Sumber
tegangan (DC atau sinyal dari function generator)
3) Software
B) BAHAN
1) Amplfier
2) Resistor
3) Op-amp
4) Kapasitor
5) Ground
6) Proteus
7) Touch
sensor
8) Sensor Sound
4. Dasar Teori [kembali]
A) Osiloskop
adalah
alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal
listrik dalam bentuk grafik.
1)
Tombol/Sakelar
dan Indikator Osiloskop
2)
Tombol
Power ON/OFF
Tombol Power ON/OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
3)
Lampu
Indikator
Lampu Indikator berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu
Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
4)
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.
5)
INTENSITY
Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar
mudah dilihat.
6)
FOCUS
Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
7)
CAL
CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak
ke puncak.
8)
POSITION
Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing
Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
9)
INV
(INVERT)
Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
10)
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.
11)
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.
12)
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.
13)
GND
Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang
bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
14)
VERTICAL
INPUT CH-1
Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
15)
VERTICAL
INPUT CH-2
Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
16)
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.
17)
x10
MAG
Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
18)
POSITION
Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
19)
XY
Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input
Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
20)
Sakelar
TIME/DIV
Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode
atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
21)
Tombol
CAL (TIME/DIV)
ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
22)
VARIABLE
Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan
(sensitivitas) TIME/DIV.
23)
GND
GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
24)
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.
25)
HOLD
OFF
HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
26)
LEVEL
LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi
diam atau tidak bergerak.
27)
Tombol
NORM dan AUTO
28)
Tombol
LOCK
29)
Sakelar
COUPLING
Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
30)
Sakelar
SOURCE
Penyesuai pemilihan sinyal.
31)
TRIGGER
ALT
32)
SLOPE
33)
EXT
Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.
B) Resistor
Resistor merupakan komponen penting
dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap
sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja
di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik
tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada
ditubuh Resistor itu sendiri.
Seperti
yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili
oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam
bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga
yang 5 Gelang.
Gelang
warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya
sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai
toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel
dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
|
|
|
TABEL
WARNA RESISTOR |
Perhitungan
untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Cara
menghitung nilai resistor 4 gelang:
1) Masukkan angka langsung dari kode
warna Gelang ke-1 (pertama)
2) Masukkan angka langsung dari kode
warna Gelang ke-2
3) Masukkan Jumlah nol dari kode warna
Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
4) Merupakan Toleransi dari nilai
Resistor tersebut
Contoh
pembacaan 4 gelang warna:
Gelang
ke 1 : Coklat
= 1
Gelang
ke 2 : Hitam
= 0
Gelang
ke 3 : Merah
= 2 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 100
Gelang
ke 4 : Perak
= Toleransi 5%
Maka
nilai Resistor tersebut adalah 10 * 100 = 1.000 Ohm atau 1Kohm dengan toleransi
5%.
Perhitungan
untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :
Cara
Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna:
1)
Masukkan
angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
2)
Masukkan
angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
3)
Masukkan
angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
4)
Masukkan
Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10
(10n)
5)
Merupakan
Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh
pembacaan 5 gelang warna:
Gelang ke 1 : Merah = 2
Gelang ke 2 : Merah = 2
Gelang ke 3 : Hitam = 0
Gelang ke 4 : Hitam = 0 nol
dibelakang angka gelang ke-3; atau kalikan 0
Gelang ke 5 : Emas = Toleransi 5%
Maka
nilai Resistor tersebut adalah 220 * 1 = 220 Ohm dengan toleransi 5%.
Contoh-contoh
perhitungan lainnya :
Merah, Merah,
Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10%
toleransi
Cara
menghitung Toleransi :
2.200
Ohm dengan Toleransi 5% =
2200
– 5% = 2.090
2200
+ 5% = 2.310
ini
artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm
C) Op-Amp
(Operational Amplifier)
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa
disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan
untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit
sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam
rangkaian analog lainnya. Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian
terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional
ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga
karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;
1) Gain
sangat besar (AOL >>).
Penguatan
open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak
terhingga.
2) 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.
3) Impedansi
output sangat kecil (Zo <<).
Impedansi output adalah sangat
kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang
diparalelkan dengan Zo <<.
 |
| Gambar 1 |
dimana,
V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting
V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting
Vo adalah tegangan keluaran
sehingga
Adapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan
adalah :
dibawah tegangan sumber +-Vs = +-Vsat Tegangan
output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan
sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar
65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian
op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan
tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama
input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang
artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa
dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 112 yaitu saat input Vi
bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan
sebaliknya
Rangkaian inverting amplifier adalah seperti gambar 113 dimana sesuai dengan namanya yaitu dengan input dimasukkan ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa sebesar 180 derajat. Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 114. Dalam analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga tegangan differensial (selisih tegangan di kaki non inverting terhadap tegangan di kaki inverting) Ed = 0, artinya VA (tegangan di titik A) = 0 sehingga arus yang melewati Ri sama dengan arus yang melewati Rf karena arus yang masuk ke kaki inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya sangat besar. Adapun rangkaian pengganti untuk menghitung arus I adalah seperti gambar 2.
 |
| gambar 2 |
Gambar 10 Rangkaian inverting amplifier dengan input
dc positif
Dari rangkaian gambar 10 dengan Ed = 0 maka VA = 0
sehingga rangkaian dapat disederhanakan menjadi seperti gambar 115 untuk
mencari arus
Dengan I = V / R maka dapat dicari ACL untuk gambar 115,
yaitu;
Bentuk gelombang tegangan output VO adalah seperti pada
gambar 116 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 117
D ) 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
E)
Transistor
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk
menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai
saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
Berfungsi
sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching),
stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya
juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus
yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada
titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke
emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor.
Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang
terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada
arus dari kolektor ke emitor.
Rumus-rumus
transistor:
Spesifikasi :
1)
Bi-Polar
Transistor
2)
DC
Current Gain (hFE) is 800 maximum
3)
Continuous
Collector current (IC) is 100mA
4)
Emitter
Base Voltage (VBE) is > 0.6V
5)
Base
Current(IB) is 5mA maximum
F) Touch sensor
Sensor
sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal
ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan
serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar
saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan
respon yang lebih akurat.
Berbeda
dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan
perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif
alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar
sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium
Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan
hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus
yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.
Konkesi pin
Prinsip
kerja
Touch
sensor kapasitif bekerja berdasarkan prinsip perubahan kapasitansi yang terjadi
ketika jari manusia atau benda konduktif lainnya mendekati permukaan sensor.
Pada dasarnya, sensor ini menciptakan medan listrik kecil melalui elektroda
yang ada di permukaannya. Saat tidak ada benda yang menyentuh, kapasitansi
sistem berada dalam kondisi stabil. Namun, ketika jari manusia menyentuh atau
mendekati sensor, terjadi perubahan pada medan listrik karena tubuh manusia
bersifat konduktif. Hal ini menyebabkan peningkatan kapasitansi yang kemudian
dideteksi oleh rangkaian pengendali dalam sensor. Perubahan ini selanjutnya
diubah menjadi sinyal digital yang menandakan adanya sentuhan. Touch sensor
kapasitif banyak digunakan dalam sistem kontrol modern, termasuk sebagai tombol
untuk membuka atau menutup pintu lift, karena memiliki kelebihan seperti
keawetan, desain yang minimalis, serta responsif terhadap sentuhan tanpa
memerlukan tekanan fisik seperti pada tombol mekanik.
Tegangan
Kerja
G) Sensor Sound
Sensor
Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi
besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan
cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan
notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang
suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor
yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan
gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang
dihasilkannya.
Spesifikasi
· Working voltage: DC 3.3-5V
· Dimensions: 45 x 17 x 9 mm
· Signal output indication
· Single channel signal output
· With the retaining bolt
hole, convenient installation
· Outputs low level and the signal light when there is sound.
5. Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian Low
Pass Filter (LPF) adalah rangkaian yang dapat melewatkan frekuensi dibawah
frekuensi cut-off (wc). Low Pass RC Filter dibuat menggunakan dua jenis
komponen pasif, yaitu resistor dan kapasitor. Kedua komponen ini menghalangi
sinyal frekuensi tinggi, sehingga tak bisa melewati filter. Sedangkan sinyal
frekuensi rendah dibiarkan berlalu.
Rangkaian
low pass RC filter dibuat dengan menggabungkan dua rangkaian, yaitu seri dan
paralel. Resistor dipasang sejajar atau seri dengan arah sinyal listrik yang
masuk (input). Sedangkan kapasitor posisinya tegak lurus dengan frekuensi input
atau dipasang secara paralel untuk menghalau sinyal frekuensi tinggi.
Kapasitor mempunyai resistansi yang akan menjadi sangat tinggi ketika dilalui oleh sinyal listrik yang frekuensinya rendah. Oleh sebab itu, sinyal tersebut diblokir dan tidak dapat melewati kapasitor dan membuat sinyal ini langsung keluar dari rangkaian begitu sudah melewati resistor.
Sebaliknya, resistansi pada kapasitor akan menjadi sangat rendah ketika ada sinyal listrik frekuensi tinggi yang masuk. Sehingga sinyal tersebut dapat melewati kapasitor dengan mudah. Hasilnya, sinyal dengan frekuensi rendah dan tinggi tidak akan melalui jalur yang sama.
6. Percobaan [kembali]
Prosedur Percobaan
· Siapkan semua alat dan bahan
· siapkan op-amp 741
· Hubungkan kaki non-inverting dengan
kapasitor dan resistor
· hubungkan kaki inverting dengan
resistor dan diparalelkan dengan kapasitor
· Hubungkan op-amp dengan Vcc
· Hubungkan osiloskop ke V sumber dan
V output
· Jalankan simulasi
· Amati respons frekuensi dan respons
gelombang pada osiloskop
Rangkaian
percobaan
7. Download File [kembali]
Komentar
Posting Komentar