Filter
Filter adalah suatu
rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi
tertentu. Untuk merancang rangkaian filter dapat digunakan komponen pasif
(R,L,C) dan komponen aktif (Op-Amp, transistor). Dengan demikian filter dapat
dikelompokkan menjadi filter pasif dan filter aktif. Pada makalah ini akan
dibahas mengenai filter pasif dan filter aktif.
Pada dasarnya filter dapat
dikelompokkan berdasarkan response (tanggapan) frekuensinya menjadi 4
jenis:
1. Filter lolos rendah/ Low
pass Filter.
2. Filter lolos tinggi/ High
Pass Filter.
3. Filter lolos rentang/
Band Pass Filter.
4. Filter tolah rentang/Band
stop Filter or Notch Filter.
Filter adalah suatu device
yang memilih sinyal listrik berdasarkan pada frekuensi dari sinyal tersebut.
Filter akan melewatkan gelombang/sinyal listrik pada batasan frekuensi tertentu
sehingga apabila terdapat sinyal/gelombang listrik dengan frekuensi yang lain
(tidak sesuai dengan spesifikasi filter) tidak akan dilewatkan. RAngkaian
filter dapat diaplikasikan secara luas, baik untuk menyaring sinyal pada
frekuensi rendah, frekuensi audio, frekuensi tinggi, atau pada
frekuensi-frekuensi tertentu saja.
Filter adalah suatu sistem
yang dapat memisahkan sinyal berdasarkan frekuensinya; ada frekuensi yang
diterima, dalam hal ini dibiarkan lewat; dan ada pula frekuensi yang ditolak,
dalam hal ini secara praktis dilemahkan. Hubungan keluaran masukan suatu filter
dinyatakan dengan fungsi alih (transfer function).
Magnitude (nilai besar)
dari fungsi alih dinyatakan dengan |T|, dengan satuan dalam desibel (dB).
Filter dapat diklasifikasikan menurut fungsi yang ditampilkan, dalam term
jangkauan frekuensi, yaitu passband dan stopband. Dalam pass band ideal,
magnitude-nya adalah 1 (= 0 dB), sementara pada stop band, magnitude-nya adalah
nol.
Berdasarkan hal ini filter
dapat dibagi menjadi 4.
1. Filter lolos bawah (low pass filter), pass
band berawal dari w = 2pf = 0 radian/detik sampai dengan w = w0 radian/detik,
dimana w0 adalah frekuensi cut-off.
2. Filter lolos atas (high pass filter),
berkebalikan dengan filter lolos bawah, stop band berawal dari w = 0
radian/detik sampai dengan w = w0 radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi
cut-off.
3. Filter lolos pita (band pass filter),
frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik adalah dilewatkan,
sementara frekuensi lain ditolak.
4. Filter stop band, berkebalikan dengan
filter lolos pita, frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik adalah
ditolak, sementara frekuensi lain diteruskan.
Filter
aktif
Filter Aktif yaitu filter
yang menggunakan komponen aktif, biasanya transistor atau penguat operasi
(op-amp). Kelebihan filter ini antara lain:
1.
untuk frekuensi kurang dari 100 kHz, penggunaan induktor (L) dapat dihindari
2.
relatif lebih murah untuk kualitas yang cukup baik, karena komponen pasif yang
presisi harganya cukup mahal
Beberapa
macam filter yang termasuk ke dalam filter aktif adalah :
1. Filter Lolos Bawah (Low Pass
Filter)
Tapis pelewat rendah
atau tapis lolos rendah (low-pass filter) digunakan untuk
meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi.
Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data
digital seperti citra dan suara.
Untuk sinyal listrik, low-pass filter
direalisasikan dengan meletakkan kumparan secara seri dengan sumber sinyal atau
dengan meletakkan kapasitor secara paralel dengan sumber sinyal. Contoh
penggunaan filter ini adalah pada aplikasi audio, yaitu pada peredaman
frekuensi tinggi (yang biasa digunakan pada tweeter) sebelum masuk speaker bass
atau subwoofer(frekuensi rendah). Kumparan yang diletakkan secara seri
dengan sumber tegangan akan meredam frekuensi tinggi dan meneruskan frekuensi
rendah, sedangkan sebaliknya kapasitor yang diletakkan seri akan meredam
frekuensi rendah dan meneruskan frekuensi tinggi.
Suatu filter lolos bawah orde satu dapat dibuat dari satu
tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan
kemiringan -20 dB/dekade atau –6 dB/oktav. Penguatan tegangan untuk frekuensi
lebih rendah dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2 / R1 sementara besarnya
frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R2C1)
2. Filter Lolos Atas (High Pass
Filter)
High pass filter
adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi
amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilai-nilai
pengurangan untuk frekuensi berbeda-beda untuk tiap-tiap filter ini .Terkadang
filter ini disebut low cut filter, bass cut filteratau
rumble filter yang juga sering digunakan dalam aplikasi audio.High pass
filter adalah lawan dari low pass filter, dan band pass filter adalah
kombinasi dari high pass filter dan low pass filter.
Filter ini sangat berguna sebagai filter yang
dapat memblokir component frekuensi rendah yang tidak diinginkan dari sebuah
sinyal komplek saat melewati frekuensi tertinggi.
High pass filter yang paling simple terdiri
dari kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor, dimana reistansi
dikali dengan kapasitor (RXC) adalah time constant (τ).
Suatu filter lolos bawah orde satu dapat
dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini mempunyai
pita transisi dengan kemiringan 20 dB/dekade atau 6 dB/oktav. Penguatan
tegangan untuk frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cut off adalah: Av = - R2
/ R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 / (2.R1C1)
3. Filter Lolos Pita (Band Pass
Filter)
Sebuah band-passfilter merupakan perangkat
yang melewati frekuensi dalam kisaran tertentu dan
menolak (attenuates) frekuensi di luar kisaran
tersebut. Contoh dari analog elektronik band pass filter adalah sirkuit RLC (a resistor-induktor-kapasitor sirkuit). Filter ini juga dapat
dibuat dengan menggabungkan -pass filter rendah
dengan –pass filter tinggi .
Band pass filter digunakan terutama di
nirkabel pemancar dan penerima. Fungsi utama filter seperti di pemancar adalah
untuk membatasi bandwidth sinyal output minimum yang diperlukan untuk
menyampaikan data pada kecepatan yang diinginkan dan dalam bentuk yang
diinginkan. Pada receiver Sebuah band pass filter memungkinkan sinyal
dalam rentang frekuensi yang dipilih untuk didengarkan, sementara mencegah
sinyal pada frekuensi yang tidak diinginkan.
Penguatan tegangan untuk pita lolos adalah: Av = (-R2 /
R1) (-R4 / R3) Besarnya frekuensi cut off atas didapat dari: fCH = 1 / (2.R1C1)
Besarnya frekuensi cut off bawah didapat dari: fCL = 1 / (2.R4C2).
4. Filter Tolak Rendah (Band Stop
Filter)
Dalam pemrosesan sinyal, filter band-stop
atau band-penolakan filter adalah filter yang melewati frekuensi paling tidak
berubah, tetapi attenuates mereka dalam rentang tertentu ke tingkat yang sangat
rendah. Ini adalah kebalikan dari filter band-pass. Sebuah filter takik adalah
filter band-stop dengan stopband sempit (tinggi faktor Q). Notch filter
digunakan dalam reproduksi suara hidup (Public Address sistem, juga dikenal
sebagai sistem PA) dan instrumen penguat (terutama amplifier atau preamplifiers
untuk instrumen akustik seperti gitar akustik, mandolin, bass instrumen
amplifier, dll) untuk mengurangi atau mencegah umpan balik , sedangkan yang
berpengaruh nyata kecil di seluruh spektrum frekuensi. band filter membatasi
'nama lain termasuk', 'Filter T-takik', 'band-eliminasi filter', dan 'menolak
band-filter'. Biasanya, lebar stopband kurang dari 1-2 dekade (yaitu, frekuensi
tertinggi dilemahkan kurang dari 10 sampai 100 kali frekuensi terendah
dilemahkan). Dalam pita suara, filter takik menggunakan frekuensi tinggi dan
rendah yang mungkin hanya semitone terpisah.
Filter aktif mempunyai keuntungan
dibandingkan filter pasif yaitu :
- Penguatan dan frekuensinya mudah diatur, selama op-amp masih memberikan penguatan dan sinyal input tidak sekaku seperti pada filter pasif. Pada dasarnya filter aktif lebih gampang diatur.
- Tidak ada masalah beban, karena tahanan inputtinggi dan tahanan output rendah. Filter aktif tidak membebani sumber input.20
- Harga, umumnya filter aktif lebih ekonomis dari pada filter pasif, karena pemilihan variasai dari op-amp yang murah dan tanpa induktor yang biasanya harganya mahal.
Filter
Pasif.
Filter
banyak digunakan untuk memberikan sirkuit seperti amplifier, osilator dan
sirkuit power supply karakteristik frekuensi yang diperlukan. Beberapa contoh diberikan di bawah ini. Mereka menggunakan kombinasi dari R, L dan C
Induktor
dan Kapasitor bereaksi terhadap perubahan frekuensi dengan cara yang
berlawanan. Melihat sirkuit untuk filter
lolos rendah, baik LR dan kombinasi CR menunjukkan telah efek yang sama, tapi
perhatikan bagaimana posisi L dan C tempat perubahan dibandingkan dengan R
untuk mencapai hasil yang sama.
Rangkaian
RC seri ini mirip dengan rangkaian pembagi tegangan dari dua buah hambatan
seri, sehingga tegangan out putnya adalah
Filter
lolos rendah digunakan untuk menghapus atau menipiskan frekuensi yang lebih
tinggi di sirkuit seperti amplifier audio; mereka memberikan respon frekuensi
yang diperlukan untuk rangkaian penguat. Frekuensi di mana filter low pass mulai mengurangi amplitudo
sinyal dapat dibuat disesuaikan. Teknik ini dapat digunakan
dalam penguat audio sebagai "TONE" atau "TREBLE CUT"
kontrol. LR filter low pass filter dan high pass CR
juga digunakan dalam sistem speaker untuk band rute yang sesuai frekuensi untuk
desain yang berbeda dari speaker (yaitu 'woofer' untuk frekuensi rendah, dan
'Tweeters' untuk reproduksi frekuensi tinggi). Pada aplikasi ini kombinasi pass filter tinggi dan rendah disebut
"crossover filter".
Kedua
filter CR dan LC lulus rendah yang menghilangkan hampir SEMUA frekuensi di atas
hanya beberapa Hz digunakan dalam rangkaian power supply, di mana hanya DC (nol
Hz) diperlukan pada output.
·
High pass filter.
Dengan
memanfaatkan rangkaian pembagi tegangan maka dapatlah outputnya
Pass
filter tinggi digunakan untuk menghilangkan atau meredam frekuensi yang lebih
rendah di amplifier, terutama audio amplifier mana ia dapat disebut "BASS
CUT" sirkuit.Dalam beberapa kasus ini juga dapat dilakukan disesuaikan.
·
Band pass filter.
Band
pass filter mengizinkan hanya sebuah band frekuensi yang diperlukan untuk
lulus, dan menolak sinyal di semua frekuensi di atas dan di bawah band ini. Desain tertentu disebut filter T karena cara komponen digambar
dalam diagram skematik. Filter T terdiri dari tiga
unsur, dua seri terhubung LC sirkuit antara input dan output, yang membentuk
jalan impedansi rendah untuk sinyal dari frekuensi yang diperlukan, namun
memiliki impedansi tinggi untuk semua frekuensi lainnya.
Selain
itu, LC paralel sirkuit terhubung antara jalur sinyal (di persimpangan dari dua
sirkuit seri) dan tanah untuk membentuk impedansi tinggi pada frekuensi yang
diperlukan, dan impedansi rendah pada semua orang lain. Karena ini desain dasar membentuk hanya satu tahap penyaringan ia
juga disebut filter 'urutan pertama'. Meskipun dapat memiliki sebuah
band lulus cukup sempit, jika dipotong lebih tajam dari yang diperlukan, filter
kedua dapat ditambahkan pada output filter pertama, untuk membentuk filter
'tingkat dua'.
·
Stop band filter.
Filter
ini memiliki efek sebaliknya untuk filter band pass, ada dua paralel LC sirkuit
di jalur sinyal untuk membentuk impedansi tinggi pada frekuensi sinyal yang
tidak diinginkan, dan rangkaian seri membentuk jalur impedansi rendah ke tanah
pada frekuensi yang sama, untuk menambahkan untuk penolakan. Band filter berhenti dapat ditemukan (sering
dalam kombinasi dengan band pass filter) pada frekuensi antara (IF) amplifier
radio tua dan penerima TV, di mana mereka membantu menghasilkan kurva respon
frekuensi bentuk cukup kompleks diperlukan untuk penerimaan yang benar dari kedua
suara dan gambar sinyal. Kombinasi berhenti band dan
band pass filter, serta transformer tuned di sirkuit ini, memerlukan
penyesuaian frekuensi-hati.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar