Sistem Isyarat Elektronik - Meringkas Materi Video 1 Filter Frekuensi Oleh Dosen Pengampu Dr. Hendra Jaya, S.Pd., M.T

 

Mata Kuliah Sistem Isyarat Elektronik

Dr. Hendra Jaya, S.Pd., M. T.

 

 

MERINGKAS MATERI VIDEO-1

FILTER FREKUENSI

 

 

OLEH:

FACHRAIN AZIS

1825041025

 

 

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR

TAHUN 2020

 

 

 

 

FILTER FREKUENSI

 

Dalam kehidupan kita sehari-hari kita banyak menjumpai filter, filter dari kata itu sendiri adalah penyaring. Filter sendiri bermacam-macam, ada filter udara untuk menyaring udara kotor agar menjadi bersih, filter/saringan kopi dan teh untuk menyaring ampas kopi atau the, dan lain sebagainya. Kesemuanya diatas bertujuan satu yaitu menyaring sesuatu agar mendapatkan apa yang kita inginkan. Di elektronik kita pun mengenal filter. Filter disini adalah filter frekuensi, dari namaya terlihat bahwa filter ini akan menyaring frekuensi. Frekuensi yang ada kita saring sehingga hanya mendapatkan frekuensi yang kita inginkan. Alat-alat listrik disekitar kita membutuhkan sumber tegangan agar dapat bekerja, sumber tegangan sendiri dibagi menjadi dua yaitu sumber AC (Alternating Current) atau Arus Bolak-Balik dan sumber DC (Direct Current) atau Arus Searah. Frekuensi pada sumber tegangan DC adalah nol (0), sedangkan pada sumber AC terdapat frekuensi yang berbeda-beda tergantung dari sumbernya. Sumber listrik di rumah kita adalah AC, dengan tegangan 220 V dan frekuensi 50 Hz. Sinyal AC berbentuk gelombang sinusoidal, dimana untuk menempuh satu gelombang sinyal dibutuhkan waktu  tertentu. Banyaknya gelombang dalam satu detik itulah yang dinamakan frekuensi. Untuk lebih jelas lihat gambar berikut ini.

 

Pada gambar tersebut untuk menempuh satu gelombang sinus dibutuhkan waktu 20 ms (0,02 s) maka untuk mencari frekuensi sinyal tersebut digunakan rumus

f = 1/T = 1/20 = 50 Hz

Dari perhitungan tersebut dapat diketahui bahwa sinyal sinus tersebut mempunyai 50 Hz, untuk mencari waktu yang dibutuhkan untuk satu gelombang kita hanya membalik rumus tersebut menjadi

T = 1/f = 1/50 = 0,02 s = 20 ms

            Filter frekuensi sendiri dibagi menjadi dua, yaitu filter aktif dan filter pasif. Filter aktif disini adalah rangkaian filter dengan menggunakan komponen-komponen elektronik pasif dan aktif seperti operational amplifier (OP-AMP), transistor, dan komponen lainnya. Filter pasif adalah rangkaian filter yang menggunakan komponen-komponen pasif saja, dimana komponen pasif itu sendiri adalah resistor, kapasitor dan inductor. 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 lagi untuk digunakan/bekerja.

            Beberapa keuntungan dan kerugian dari filter aktif dan pasif ialah filter aktif dapat mengolah sinyal dengan amplitude yang kecil, dapat diatur penguatan outpunya (diperkuat atau diperlemah), kualitas/respon yang lebih baik dari filter pasif, mempunyai impedansi input yang tinggi an impedansi output yang rendah (system yang baik impedansi input tinggi dan impedansi output rendah), sedangkan kerugiannya adalah pada komponen yang dihasilkan panas, perlu sumber agar dapat bekerja, terdapatnya pembatasan frekuensi dari komponen yang digunakan sehingga pengaplikasian untuk frekuensi tinggi terbatas. Pada filter pasif keuntungan adalah tidak membutuhkan sumber untuk bekerja, tidak menghasilkan panas, tidak begitu banyak noise (sinyal gangguan yang tidak diinginkan) karena tidak adanya penguatan, karena tidak adanya pembatasan frekuensi maka pada filter pasif dapat diapliaksikan pada frekuensi tinggi sedangkan kerugiannya adalah tidak dapat menguatkan sinyal, sulit untuk merancang filter yang kualitasnya/responnya baik, impedansi input dan output tidak tentu dan berbeda-beda, sehingga kurang baik dalam aplikasi.

            Pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang filter pasif, terdapat beberapa filter frekuensi yaitu LPF (Low Pass Filter) yaitu filter yang melewatkan frekuensi rendah, HPF (High Pass Filter) yaitu filter yang hanya melewatkan frekeunsi tinggi, BSF (Band Stop Filter) atau terkadang disebut Band Reject Filter (BRF) yaitu filter yang memilih frekuensi tertentu untuk tidak dilewatkan dan melewatkan frekuensi lain, BPF (Band Pass Filter) yaitu filter yang melewatkan frekuensi tertentu dan tidak melewatkan frekuensi lain (kebalikan dari BSF), APF (All Pass Filter) yaitu filter yang melewatkan semua frekuensi, fungsi filter ini hanya merubah fase dari input. Yang akan kita bahas disini adalah LPF, HPF, BSF dan BPF. Pada filter ada yang disebut frekuensi cut off, dimana frekuensi ini adalah frekuensi yang menjadi batas untuk melewatkan atau menghalangi sinyal masukan yang mempunyai frekuensi yang lebih tinggi maupun frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut off. Contoh pada LPF jika diketahui bahwa frekuensi cut off adalah 1000 Hz maka filter ini hanya melewatkan frekuensi dari 0 Hz hingga 1000 Hz, untuk frekuensi diatas 1000 Hz akan disaring/dilewatkan.

Gambar Respon untuk filter ideal (lewat dari frekuensi cut off sinyal langsung hilang)

Gambar Respon untuk filter praktis (lewat dari frekuensi cut off sinyal tidak langsung hilang)

Pada filter kita menggunakan Induktor dan Kapasitor, kedua komponen ini hambatannya tergantung dari frekuensi, sifat inilah yang dimanfaatkan untuk membuat filter. Filter menggunakan prinsip pembagi tegangan. Dari pembagian tegangan inilah jika kita gambarkan responnya akan terbentuk filter.

Xc= 1/ 2π . f . c

Dimana : Xc = Hambatan Kapasitor ( Reaktansi Kapasitif ) f = Frekuensi π = 3.14 c = Besaran kapasitor ( dalam farad )

Hambatan Kapasitor dapat dicari dengan rumus berikut ini

 

 

 

Dari rumus tersebut terlihat bahwa hambatan kapasitor berbanding terbalik dengan frekuensi, semakin kecil frekuensi, semakin besar hambatan kapasitor, demikian pula sebaliknya semakin besar frekuensi semakin kecil nilai hambatan kapasitor.

Hambatan Induktor dapat dicari dengan rumus berikut ini :

XL = 2π. f. L Dimana : XL = Hambatan Induktor ( Reaktansi Induktif ) f = Frekuensi π = 3.14 L = Besaran Induktor ( dalam henry )

 

 

 

 

 

 

Dari rumus tersebut terlihat bahwa hambatan induktor berbanding lurus dengan frekuensi, semakin kecil frekuensi, semakin kecil hambatan induktor, demikian pula sebaliknya semakin besar frekuensi semakin besar nilai dari hambatan induktor.