Kevin Imam Satria

7.3.3 HPF +60 dB/dec

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

A. Tujuan

F. Video

A. Tujuan

1. Mengetahui pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik High Pass Filter (HPF).

2. Dapat merangkai dan menganalisa rangkaian High Pass Filter (HPF) dengan benar.

B. Alat dan Bahan

1. Operasional Amplifier 741

2. Kapasitor

3. Resistor

4. Ground

5. Probe

6.Osiloskop

Merupakan instrumen listrik yang membantu memantau pergerakan gelombang suatu rangkaian

7. Generator Sinyal

Generator ini memeberikan input sinyal uang dapat di ubah secara manual selama rangkaian berjalan

8. Generator DC

Generator DC atau generator arus searah (DC) adalah salah satu jenis mesin listrik, dan fungsi utama mesin generator DC adalah mengubah energi mekanik menjadi listrik DC (arus searah). Proses perubahan energi menggunakan prinsip gaya gerak listrik yang diinduksi secara energi. Diagram Generator DC ditampilkan di bawah.

9. Generator AC

C. Dasar Teori

Rangkaian HPF +60 dB/dec

Rangkaian HPF +60dB/dEC adalah gabungan rangkaian HPF +40dB/dec dengan diseri HPF +20dB/dec.

- Generator AC

Generator AC bekerja berdasarkan atas prinsip dasar induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan oleh putaran medan magnetik dalam kumparan jangkar yang diam. Dalam hal ini kumparan medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor dari generator.

-Generator DC

-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:

-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%

-Op Amp 741

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.

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:

-Osiloskop

Sebuah osiloskop tradisional bekerja dengan membuat berkas elektron yang melintasilayar yang dilapisi pada bagian belakangnya dengan bahan kimia khusus, yaitu fosfor. Setiapkali sinar elektron mengenai layar, menyebabkan fosfor menyala dalam waktu kurang yangsingkat, sinar elektron menyapu seluruh layar dan membangun sebuah grafik gelombang. Halini berlangsung selama Osiloskop tersambung dengan rangkaian, sehingga grafik yang kitaamati adalah berkas elektron yang melewati layar.Cara Osiloskop menggambarkan gelombang sinus:

1.Di dalam tabung sinar katoda (CRT),

electron gun

(kuning) memancarkan sinarelektron (titik hijau) menuju layar fosfor.

2.Dengan tidak ada sinyal yang terhubung ke rangkaian, sebuah timing sirkuit memberitenaga kumparan elektromagnetik (biru) yang membuat sinar elektron berjalan perlahan melewati layar dari kiri ke kanan (menggambarkan sumbu grafik x).

3.Bila dihubungkan dengan sinyal bergelombang (oranye) ke rangkaian osiloskop,sebuah sirkuit memberi tenaga sepasang kumparan tegak lurus (merah) yang membuatsinar bergerak ke atas dan ke bawah (menggambarkan sumbu grafik y).

4.Kumparan biru dan merah membuat sinar elektron bergerak ke atas dan ke bawah(sumbu y), terhadap sumbu x sehingga membentuk gelombang sinus.

-Generator sinyal

Anda dapat menghasilkan sinyal sinusoida

menggunakan persamaan identitas trigonometri yang menyebutkan bahwa

sin(nθ)=2cos(θ)*sin{(n-1)θ}-sin{(n-2)θ}. Persamaan tersebut menggunakan dua langkah

untuk menghasilkan sinyal sinuoida. Pertama, hitung nilai cos(θ) diatas kertas. Kedua,

menghasilkan sinyal itu sendiri, menggunakan satu perkalian dan satu pengurangan

berdasarkan counter n. Sinyal sinus yang akan anda hasilkan diasumsikan bahwa nilai dari

sin{(n-1)θ} dan sin{(n-2)θ} sudah dihitung sebelumnya dan disimpan pada variabel didalam

program. Untuk menghasilkan sinyal sinusoida dengan frekuensi tertentu bergantung pada

nilai awal dari cos(θ).

Algoritma untuk menghasilkan sinyal sinusoida adalah:

1. Inisialisasi nilai n dengan nol

2. Tentukan nilai θ dengan persamaan (2*π*f)/fs, dimana nilai f menentukan

frekuensi sinyal sinusoida yang akan dihasilkan dan fs adalah frekuensi sampling

3. Hitung dan simpan nilai dari 2cos(θ) pada variabel C,

4. Berdasarkan dari nilai n dan θ, simpan nilai awal dari sin{(n-1)θ} pada variabel A

dan sin{(n-2)θ} pada variabel B

5. Hitunglah nilai dari persamaan sin(nθ) menggunakan nilai dari variabel A, B, dan

C dan kirim hasilnya ke DAC

6. Simpan nilai sin{(n-1)θ} ke variabel B

7. Simpan nilai persamaan sin(nθ) yang didapat pada variabel A

8. Tambahkan n dengan 1

9. Ulangi langkah 4-7

Menghasilkan sinyal sinusoida sepertinya lebih menarik daripada ketiga sinyal sebelumnya.

D. Prinsip Kerja

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.

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

Sehingga frekuensi cut-off dari filter tersebut adalah :

Sinyal output rangkaian filter high-pass mendahului inputnya yaitu sebesar :

Grafik karakteristik dari high pass filter (HPF) atau filter lolos atas dengan komponen RC dapat digambarkan dengan perbandingan antara tegangan output filter terhadap frekuensi yang diberikan kepada rangkaian filter high pass (HPF) tersebut. Untuk lebih jelasnya grafik karakteristik filter high pass (HPF) ditunjukan pada gambar berikut: