Laporan Praktikum Audio dan Radio (Low Pass Filter)

Fakultas Teknik UNP Padang	Nama : HERMAWAN FIRDAUS
Jurusan     : Teknik Elektronika	Nim   : 1201934
Prodi         : Pendidikan Teknik Elektronika	Group :2E2
Praktikum ke : 2	Mata kuliah : Praktikum Audio Radio
Topic : Audio	Judul : Low Pass Filter

A.      TUJUAN

1.   Menyusun rangkaian op – amp sebagai rangkaian filter.

2. Mempelajari hubungan amplitude dan fase antara isyarat masukan dan isyarat keluaran sebagai fungsi frekuensi.

3.   Melihat respon frekuensi rangkaian terhadap frekuensi tinggi dan rendah.

B.       ALAT DAN BAHAN

1.  Power Supply
2.  AFG
3. Osiloskop
4. Multimeter
5. Kabel Probe x 2
6. Breadboard
7. IC LM741 x 1
8. C 10nF x 3
9.  R12K x 1
10. R22K x 2
11.  R6K8 x 1

C.      TEORI PENDUKUNG

Sebuah tapis/ filter merupakan sebuah jaringan yang didesain agar dapat melewatkan isyarat pada daerah frekuensi tertentu. Daerah frekuensi dimana isyarat dapat diloloskan disebut pita lolos ( pass band filter ) dan daerah frekuensi dimana isyarat ditolak disebut pita henti ( stop band filter ). Filter dengan pita lolos pada frekuensi rendah disebut pita lolos rendah ( low pass band  filter = LPF ) sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi ( high pass band filter = HPF ).dapat juga mendesain filter denganpita henti pada frekuensi rendah dan pada frekuensi tinggi. Pada bagian ini akan mempelajari filter lolos rendah dan tinggi dengan menggunakan op – amp dan akan melihat respon frekuensi audio terhadap filter.

Low Pass Filter

Low Pass Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc).

Pada filter LPF yang ideal sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (fc) tidak akan dilewatkan sama sekali (tegangan output = 0 volt). Rangkaian low pass filter RC merupakan jenis filter pasif, dengan respon frekuensi yang ditentukan oleh konfigurasi R dan C yang digunakan. Rangkaian dasar LPF dan grafik respon frekuensi LPF sebagai berikut.

Rangkaian Dasar Dan Grafik Respon Frekuensi Low Pass Filter RC

Frekuensi cut-off (fc) dari filter pasif lolos bawah (Low Pass Filter,LPF) dengan RC dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut:

Rangkaian filter pasif LPF RC diatas terlihat seperti pembagi tegangan menggunakan R. Dimana pada filter LPF RC ini tegangan output diambil pada titik pertemuan RC. Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut:

Besarnya penguatan tegangan (G) pada filter pasif yang ideal maksimum adalah 1 = 0dB yang hanya terjadi pada frekuensi sinyal input dibawah frekuensi cut-off (fc). Penguatabn tegangan (G) filter LPF RC pasif dapat dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut:

Dan penguatan tegangan (G) LPF RC dapat dituliskan dalam satuan dB sebagai berikut:
                                                  

Pada filtrer lolos bawah (low pass filter ,LPF) terdapat beberapa karakteristik mendasar sebagai berikut:

·         Pada saat frekuensi sinyal input lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) (fin << fc) maka penguatan tegangan / Gain (G) = 1 atau G=0dB.

·         Pada saat frekuensi sinyal input sama dengan frekuensi cut-off (fc) (fin = fc) maka ω = 1/RC sehingga penguatan tegangan / Gain (G) menjadi -3 dB atau terjadi pelemahan tegangan sebesar 3 dB.

·         Pada saat frekuensi sinyal input lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc) (fin >> fc) maka besarnya penguatan tegangan (G) = 1/ωRC atau G = -20 log

D.      LANGKAH KERJA PRATIKUM

Gambar Rangkaian Low Pass Filter

1.    Menyusun rangkaian op – amp filter lolos rendah seperti terlihat pada gambar 1. Dan filter lolos tinggi seperti terlihat pada gambar 2. Pencatu daya LM741 dibuat dengan memasang dua baterai atau sumber DC variabel ( tegangan CT 9 Volt ).

2.    Rangkaian filter lolos rendah pada gambar 1 akan menghasilkan frekuensi 3 dB mengikuti F_3dB  = 1/2 RC. Dengan menggunakan harga C = 0,1 uF dan harga R = 22 k𝝮, dapat memprediksi frekuensi 3 dB rangkaian tersebut sebesar F_3dB  = 34,54 Hz.

3.    Besarnya penguatan filter ini ditentukan oleh pemasangan resistor R1  dan R2 dimana AV = Vo / Vi = 1 + R2 / R1. Dengan memasang R1 = 12 k𝝮 dan R2 = 6,8 k𝝮, kita dapat penguatan sebesar AV = 1,567

4.    Dimana menggunakan AFG, atur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 100 Hz dengan amplitude 200 mVp – p. hubungkan isyarat masukan ke Ch.1 osiloskop dan isyarat keluaran ke Ch.2. pembacaan pada osiloskop adalah  Vi =......Vp – p,  Vo = ……Vp – p. V A =…..

Beda fase antara isyarat masukan dan keluaran ϕ =   80^o. tampilkan isyarat masukan dan keluaran yang ada pad osiloskop adalah ( buat satu gelombang saja ) :

Ch. 1 (isyarat masukan)

Time/div = 2,50 ms

Volt/div = 100 mv

V_i =  2 Vp-p

Ch.2 (isyarat masukan)

Time/div = 1.5 ms

Volt/div = 100 mv

V₀ = 1.2 Vp-p

beda fase = 80^o

5.    Ulangi langkah 4 ( tanpa menggambar sketsa ) untuk beberapa frekuensi lain dan lengkapi table berikut.

No.	Frekuensi masukan (Hz)	Bentuk gelombang	Vi (Vp-p)	V0 (Vp-p)	V0 / Vi	(o)
1	20		1,8	2,5	1,39	37,5
2	50		2	1,8	0,9	90
3	100		2	1,1	0,55	80
4	300		2	0,5	0,25	135
5	500		1,9	0,2	0,11	145
6	700		1,9	0,1	0,05	165
7	800		1,9	0,01	0,005	170
8	1000		1,9	-	-	175
9	1200		1,9	-	-	177
10	2000		1,9	-	-	178
11	3000		1,9	-	-	180

     E.     ANALISA 

F_3db =1/2.(22/7)RC

       = ½.(3,14).22000 ohm.0,1.10^-3 Farat

         =34,54 Hz

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai F_3db sebesar 34,54 Hz

AV = V_O/ V_{1 =} 1 + R2/R1

       = 1 + 6,8 k ohm/12 k ohm

       = 1,567

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai AV sebesar 1,567

menggunakan soft ware

F.  KESIMPULAN

        Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa sinyal Low Pass Filter mulai dalam keadaan cut off pada frekuensi sekitar 300 Hz. Low Pass Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) dan akan melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc). Pada analisis didapatkan nilai penguatan sebesar 1,567 dan nilai F_3db sebesar 34,54 Hz.