HPF +20dB/dec

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaiansimulasi

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Filter high-pass (HPF) adalah rangkaian elektronik yang memungkinkan sinyal dengan frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cutoff tertentu untuk melewati, sementara melemahkan sinyal dengan frekuensi lebih rendah. Istilah "+20 dB/dec" mengacu pada laju pelemahan sinyal di bawah frekuensi cutoff. Pada HPF orde pertama, sinyal dilemahkan sebesar 20 desibel per dekade frekuensi di bawah frekuensi cutoff. Filter ini terdiri dari resistor (R) dan kapasitor (C) yang disusun secara seri, dengan output diambil dari resistor. Frekuensi cutoff ditentukan oleh nilai R dan C menggunakan rumus $f_c = \frac{1}{2\pi RC}$. Pada frekuensi di atas cutoff, amplitudo sinyal output relatif konstan, sementara di bawah frekuensi cutoff, amplitudo sinyal berkurang dengan laju 20 dB per dekade. Filter ini penting dalam berbagai aplikasi seperti pemrosesan audio, komunikasi radio, dan instrumen, di mana diperlukan untuk memblokir noise atau komponen frekuensi rendah.

 2. Tujuan[kembali]

• Dapat memahami apa itu High Pass Filter atau HPF
• Dapat memahami pengaplikasian dari HPF +20dB/dec
• Dapat mensimulasikan rangkaian HPF +20dB/dec

 3. Alat dan Bahan[kembali]

Alat

1. Osiloskop

 

Pada dasarnya osiloskop digunakan untuk mengukur suatu gelombang sinyal. Namun, di samping itu juga osiloskop memiliki fungsi lain, di antaranya:

• Untuk pengukuran sinyal frekuensi yang berosilasi
• Untuk pengecekan sinyal pada rangkaian listrik
• Untuk pembeda arus AC dan D

Spesifikasi :

Keterangan:

2. Voltmeter AC

                                        

Merupakan alat untuk mengukur tegangan pada suatu circuit. Dalam menggunakannya kita memparalelkan voltmeter dengan rangkaian yang ingin diukur besar tegangannya. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian 

Spesifikasi:

Pinout

 

Probes

1) Voltage

Merupakan alat yang menunjukkan besar tegangan tanpa menggunakan voltmeter ataupun multimeter.

Generator Daya

1. Sumber tegangan AC (Signal Generator)

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. 

Spesifikasi

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

Bahan

 1. Resistor

    Resistor berfungsi sebagai penahan tegangan dan arus. Dimana Nilai Tahanan Resistor adalah Ohm. Makin besar nilai Ohm suatu resistor maka makin besar nilai tahanan nya.

Spesifikasi :

•     Superior weather resistance

•     5mm Round Standard Directivity

•     UV Resistant Eproxy

•     Forward Current (IF): 30mA

•     Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

•     Reverse Voltage: 5V

•     Operating Temperature: -30℃ to +85℃
  

•     Storage Temperature: -40℃ to +100℃
  

•     Luminous Intensity: 20mcd 

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :

Rtotal = Total Nilai Resistor

R₁ = Resistor ke-1

R₂ = Resistor ke-2

R₃ = Resistor ke-3

R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :

R_total = Total Nilai Resistor

R₁ = Resistor ke-1

R₂ = Resistor ke-2

R₃ = Resistor ke-3

R_n = Resistor ke-n 

Simbol Resistor:

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

    2. Operational amplifier

 Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Spesifikasi : 

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau VOO = 0 (nol)

• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)

• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

• Karakteristik tidak berubah dengan suhu

    3. Kapasitor

kapasitor befungsi sebagai penyimpan tegangan listrik sementara. sebagai konduktor pada arus AC (Alternating Current). sementara pada arus DC (Direct Current) kapasitor berfungsi sebagai isolator atau penghambat arus masuk.

nilai kapasitansi : 0.01 uF

Macam-Macam Rangkaian Kapasitor

Untuk mendapatkan nilai tertentu pada kapasitor, hal tersebut bisa didapatkan dengan cara merangkai beberapa buah kapasitor sesuai kebutuhan.

Rangkaian untuk kapasitor pada umumnya sama dengan rangkaian listrik yang dapat dibedakan menjadi tiga, yakni rangkaian kapasitor seri, paralel dan juga gabungan. Simak penjelasannya berikut ini:

1. Rangkaian Kapasitor Seri

Rangkaian kapasitor seri merupakan rangkaian yang dibuat dengan cara menyambungkan kaki-kaki kapasitor dalam satu garis lurus. Pada rangkaian seri, ketika Anda ingin mencari hambatan. Maka hambatan totalnya cukup dijumlahkan saja.

Untuk mendapatkan hasil penghitungannya, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor seri, yakni adalah:

. Rangkaian Kapasitor Paralel

Rangkaian kapasitor paralel merupakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun dengan bentuk paralel atau berderet.

Untuk jenis kapasitor paralel, susunan rangkaian paralel dapat Anda lihat pada gambar berikut ini:

Untuk penghitungan nilai kapasitas rangkaian paralel pada kapasitor, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor paralel, yaitu:

3. Kapasitor Gabungan

Rangkaian gabungan merupakan rangkaian kapasitor yang terdiri dari perpaduan antara seri dan paralel.

Untuk menghitung nilai kapasitas dari rangkaian gabungan, Anda dapat menghitung dengan menggunakan rumus kapasitor gabungan di atas, yakni dengan menghitung masing-masing rangkaian, antara seri dan paralel kemudian menjumlahkannya.

 

    5. Ground

    sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu.

Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.

 4. Dasar Teori[kembali]

 Filter adalah suatu rangkaian yang dapat melewatkan sinyal input dengan lebar pita frekuensi tertentu (bandpass) dan melewatkan sinyal input pada lebar pita frekuensi lainnya (bandstop). Adapun respon ideal filter ACL terhadap w

High Pass Filter (HPF)

Rangkaian High Pass Filter (HPF) adalah  rangkaian yang dapat melewatkan frekuensi diatas frekuensi cut-off (wc). Rangkaian High Pass Filter ada 3 macam yang masing-masing rangkaian berbeda dalam hal kemiringan respon ACL vs w seperti gambar 

HPF +20 dB/dec

Adapun rangkaian HPF +20dB/dec adalah seperti pada gambar 226. Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diserikan dengan kapasitor C sehingga sinyal input yang berfrekuensi diatas frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya dibawah frekuensi cut-off akan diredam atau dilemahkan. Pelemahan terjadi karena reaktansi XC akan semakin besar apabila frekuensi semakin kecil seperti hubungan berikut.

Apabila sinyal input semakin diperbesar frekuensi-nya maka tegangan di titik A dari gambar rangkaian HPF +20 dB/dec akan semakin besar atau mendekati besarnya Vi (ACL ≈ 1).

Rangkaian gambar pada dasarnya adalah rangkaian amplifier karena memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter ACL –nya sama dengan satu ( » ACL 1, butterworth filter). Dengan tegangan input Vi maka tegangan di titik A adalah:

Misalkan memakai OP-AMP ideal maka Ed=0 sehingga Vo = Va, jadi

Pada saat w=wc, maka ACL = 0,707 <45, sehingga

Adapun langkah-langkah perancangan HPF +20dB/dec adalah
seperti berikut :

        1. Pilih wC atau f

        2. Pilih C = (0,001 s/d 0,1) µF

        3. Hitung

        4. Pilih Rf=R , untuk memperkecil efek bias current

• Resistor

Resistor berfungsi sebagai penahan tegangan dan arus. Dimana Nilai Tahanan Resistor adalah Ohm. Makin besar nilai Ohm suatu resistor maka makin besar nilai tahanan nya.

Spesifikasi :

•     Superior weather resistance

•     5mm Round Standard Directivity

•     UV Resistant Eproxy

•     Forward Current (IF): 30mA

•     Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

•     Reverse Voltage: 5V

•     Operating Temperature: -30℃ to +85℃
  

•     Storage Temperature: -40℃ to +100℃
  

•     Luminous Intensity: 20mcd 

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :

Rtotal = Total Nilai Resistor

R₁ = Resistor ke-1

R₂ = Resistor ke-2

R₃ = Resistor ke-3

R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :

R_total = Total Nilai Resistor

R₁ = Resistor ke-1

R₂ = Resistor ke-2

R₃ = Resistor ke-3

R_n = Resistor ke-n 

Simbol Resistor:

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

• Kapasitor

kapasitor befungsi sebagai penyimpan tegangan listrik sementara. sebagai konduktor pada arus AC (Alternating Current). sementara pada arus DC (Direct Current) kapasitor berfungsi sebagai isolator atau penghambat arus masuk.

nilai kapasitansi : 0.01 uF

Macam-Macam Rangkaian Kapasitor

Untuk mendapatkan nilai tertentu pada kapasitor, hal tersebut bisa didapatkan dengan cara merangkai beberapa buah kapasitor sesuai kebutuhan.

Rangkaian untuk kapasitor pada umumnya sama dengan rangkaian listrik yang dapat dibedakan menjadi tiga, yakni rangkaian kapasitor seri, paralel dan juga gabungan. Simak penjelasannya berikut ini:

1. Rangkaian Kapasitor Seri

Rangkaian kapasitor seri merupakan rangkaian yang dibuat dengan cara menyambungkan kaki-kaki kapasitor dalam satu garis lurus. Pada rangkaian seri, ketika Anda ingin mencari hambatan. Maka hambatan totalnya cukup dijumlahkan saja.

Untuk mendapatkan hasil penghitungannya, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor seri, yakni adalah:

. Rangkaian Kapasitor Paralel

Rangkaian kapasitor paralel merupakan rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun dengan bentuk paralel atau berderet.

Untuk jenis kapasitor paralel, susunan rangkaian paralel dapat Anda lihat pada gambar berikut ini:

Untuk penghitungan nilai kapasitas rangkaian paralel pada kapasitor, Anda dapat menggunakan rumus kapasitor paralel, yaitu:

3. Kapasitor Gabungan

Rangkaian gabungan merupakan rangkaian kapasitor yang terdiri dari perpaduan antara seri dan paralel.

Untuk menghitung nilai kapasitas dari rangkaian gabungan, Anda dapat menghitung dengan menggunakan rumus kapasitor gabungan di atas, yakni dengan menghitung masing-masing rangkaian, antara seri dan paralel kemudianmenjumlahkanmenjumlahkann

• Op-Amp 

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi  dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

 operasional amplifier (Op-Amp)

Konfigurasi PIN LM741:

Spesifikasi:

Contoh Soal :

1. Yang termasuk jenis filter aktif, kecuali…
    a. Low Pass Filter
    b. High Pass Filter
    c. Oscillator
    d. Band Pass Filter

2. Suatu rangkaian yang berfungsi untuk memilih sinyal listrik berdasarkan pada frekuensi sinyal masukan…
    a. Oscilator
    b. Filter 
    c. Op- Amp
    d. Capasitor

3. Sebuah rangkaian yang memberikan output tetap pada frekuensi cut-off dan tidak mengeluarkan output jika frekuensi input berada dibawah frekuensi cut-of disebut…
    a. ALow Pass Filter
    b. High Pass Filter
    c. Band Pass Filter

 5. Percobaan[kembali]

    a) Prosedur[kembali]

1. Buka aplikasi proteus
2. Pilih komponen yang dibutuhkan untuk rangkaian. 
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian sesuai gambar
4. Jalankan simulasi rangkaian.

    b) Rangkaiansimulasi [kembali]

Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diserikan dengan kapasitor C 183 sehingga sinyal input yang berfrekuensi diatas frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya dibawah frekuensi cut-off akan diredam atau dilemahkan. Pelemahan terjadi karena reaktansi XC akan semakin besar apabila frekuensi semakin kecil seperti hubungan berikut.  Apabila sinyal input semakin diperbesar frekuensi-nya maka tegangan di titik A dari gambar rangkaian HPF +20 dB/dec akan semakin besar atau mendekati besarnya Vi (ACL ≈ 1). 

    c) Video Simulasi [kembali]

 6. Download File[kembali]

• Gambar Rangkaian[Download]
• Video Simulasi Rangkaian [Download]
• Datasheet Op-Amp [unduh]
• Datasheet Resistor [unduh]
• Datasheet Transistor NPN [Download]
• Datasheet Transistor PNP [Download]