HPF +40dB/DEC


1. Pendahuluan[Kembali]

High pass filter (HPF) adalah filter elektronik yang memungkinkan frekuensi di atas titik cut off tertentu untuk melewati, sementara frekuensi di bawahnya dilemahkan. HPF +40dB/decberarti filter ini menurunkan gain sebesar 40 desibel per dekade frekuensi di bawah cut off, menunjukkan kemampuan yang sangat efektif dalam mengurangi komponen frekuensi rendah.

    filter dengan karakteristik ini biasanya merupakan filter orde tinggi, dicapai melalui beberapa tahapan RC atau desain filter aktif dengan penguat operasional. HPF +dB/dec sering digunakan dalam aplikasi seperti sistem audio, komunikasi, dan pemrosesan sinyal digital, di mana pemisahan sinyal frekuensi tinggi dari sinyal frekuensi rendah sangat penting.

    pendahuluan ini akan menjelaskan prinsip dasar operasi H[F, penurunan gain 40dB/decade, dan aplikasi praktisnya dalam berbagai bidang elektronik.

2. Tujuan[Kembali]

1. mengetahui alat dan bahan, prinsip kerja, dan dasar teori HPF +40dB/dec.

2. mensimulasikan rangkaian HPF +40dB/dec

3. menyelesaikan tugas elektronika

4. memahami tata cara pemasangan rangkaian HPF + 40dB/dec.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. power supply


berfungsi sebagai sumber daya bag sensor ataupun rangkaian.

spesifikasi:
input voltage: 5V-12V

output voltage: 5V

output current: MAZ 3A

output powe: 15 W

conversion efficiency: 96%

2. oscilloscop

oscilloscop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron elektron selama waktu yang tidak tertentu. oscilloscop dilengkapi dengan tabung sinar katode. piranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

spesifikasi:



pinout:


3. Voltmeter


merupakan alat untuk mengukur tegangan pada suatu circuit. dalam menggunakannya kita memparalelka voltmeter dengan rangkaia yang ingin diukur besar tegangannya. jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika ACmaka di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. hasil pada layar akan dikali denga pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian.

spesifikasi:


pinout


4. Bode plotter


bode diagram merupakan salah satu teknik dalam respon analisis untuk mendeteksi magnitude dan phasa dari sistem jika diberi input sinusoidal. teknik ini dapat memprediksi transfer dari sitem yang diberi input sinusoidal melalui proses analisi gambar diagram bode.

5. signal generator


generator sinyal adalah perangkat yang menghasilkan sinyal elektronik. generator sinyal vektor berspesialisasi dalam membuat sinyal RF dengan skema modulasi analog dan digital dalam format seperti QAM, QPSK, FSK, BPSK, dan OFDM. generator sinyal vektor umumnya digunakan untuk pengujian sensitiitas penerima.

B. Bahan

1. kapasitor


kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpa muatan listrik dalam waktu sementara. cara menghitung nilai kapasitor:

1. masukkan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor

2. angka ke 3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor

3. satuan kapasitor dalan piko farad.

4. huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor

Daftar Nilai Toleransi Kapasitor

B = 0.10 pF

C = 0.25 pF

D = 0.5 pF

E = 0.5%

F = 1%

G = 2%

H = 3%

J = 5%

K = 10%

M = 20%

Z= +80% DAN -20%

2. Resistor


resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik. cara untuk menghitung nilai resistor




3. Ground


ground atau pentahanan adalah sistem penahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus sambaran petir ke bumi.

4. Op Amp model 741


Op Amp biasa digunakan pada sistem analog sebagai penguat video/gambar , penguat audio, osilator, detector dan lainnya. LM741 biasanya bekerja pada teganagn positif/negatif 12 volt, dibawah itu IC tidak bekerja.

konfigurasi PIN LM 741


spesifikasi:



4. Dasar Teori[Kembali]

Filter adalah suatu sistem yang dapat memisahkan sinyal berdasarkan frekuensinya ,ada frekuensi yang diterima atau diteruskan, dan ada pula frekuensi yang ditolak atau dilemahkan (diredam). besarnya nilai respon (hubungan keluaran masukan suatu filter) dinyatakan dalam volt maupun dalam dB dengan bentuk respon yang berbeda pada setiap jenis filter. besar nilai respon dapat diperoleh dari perhitungan fungsi alih (transfer function) 

keterangan:

Hs = fungsi alih

Vout = tegangan keluaran

Vin = tegangan masukan

magnitude (nilai besar) dari fungsi alih dinyataka dengan |T|, dengan satuan dalam desibel (dB).

sebuah Op Amp dirncang untuk menjadi penguat. operasi ini cenderung tidak stabil (berosilasi) karena umpan balik positif. untuk memastikan operasi yang stabil, op-amp dibuat dengan sirkuit kompensasi internal, yang juga menyebabka penguatan loop terbuka yang sangat tiggi berkurang dengan meningkatnya frekuensi. pemgurangan penguatan ini disebut sebagai roll-off. di kebanyakan op-amp, roll-off terjadi pada kecepata 20dB per dekade (20 dB/dekade) atau 6 dB per oktaf (6 dB/oktaf).

perhatikan bahwa sementara spesifikasi op-amp mencantumkan gain teganagn loop terbuka (AVD), pengguna biasanya menghubungkan op-amp menggunakan resistor umpan balik untuk mengurangi penguata tegangan rangkaian. ke nilai yang jauh lebih kecil (gain tegangan loop tertentu, ACL) sejumlah eperbaikan sirkuit dihasilkan dari pengurangan penguatan ini. pertama, penguatan tegangan adalah nilai yang lebih stabil dan presisi yang ditetapkan ioleh resistor eksternal. kedua, impedansi masukan rangkaian dinaikkan melebihi impedansi op-amp saja. ketiga, impedansi keluaran rangkaian dikurangi dari yang ada pada op amp terakhir


Gain Bandwidth

karena sirkuit kompensasi internal termasuk dalam op-amp, tegangan penguatan turun seiring dengan peningkatan frekuensi. spesifikasi op-amp memberikan deksripsi penguatan versus bandwidth. gambar 14.28 memberikan plot penguatan versus frekuensi untuk op-amp tipekal. pada frekuensi rendah ke operasi DC, penguatannya adalah nilai yang dicantumkan oleh spesifikasi pabrikan AVD (pemguatan diferensial tegangan) dan biasanya merupaka nilai yang sangat besar. ketika frekuensi sinyal input meningkat, gain loop terbuka turun hingga akhirnya mencapai nilai 1. frekuensi pada nilai penguatan ini ditentukan oleh pabrikan sebagai bandwidth gain kesatuan, B1. meskipun nilai ini adalah frekuensi (lihat gambar 14.28) di mana penguatan menjadi 1, nilai ini dapat diaggap sebagai bandwidth. oleh karena itu, seoranf dapat merujuk ke titik di mana penguatan berkurang menjadi 1 sebagai frekuensi penguatan-kesatuan (f1) atau bandwidth penguatan-kesatuan (B1).

frekuensi lain yang menarik adalah yang ditunjukkan pada gambar 14.28, di mana penguatan turun sebesar 3dB (atau menjadi 0.707 gain dc, AVD) ini menjadi frekuensi cutoff dari op-amp, fC. faktanya frekuensi gai dan frekuensi cuttoff terkait dengan persamaam 14.22  menunjukkan frekuensi gain juga dapat disebut produk gain bandwidth dari op-amp.


parameter lain yang mencerminkan kemampuan op-amp untuk menangani sinyal yang berbeda beda adalah laju perubahan tegangan yang didefinikan sebagai


perubahan arus laju perubahan tegangan memberikan parameter yang menetapkan laju perubaha maksimum tegangan keluaran saat digerakkan oleh sinyalmasukan langkah besar. jika seseorang mencoba ntuk menggerakkan output pada tingkat perubahan voltase yang lebih besar daripada laju perubahan tegangan, outpt tidak akan dapat berubah cukup cepat dan tidak akan bervariasi pada kisaran penuh yang diharapkan, mengakibatkan siyal terpotong atau distorsi. bagaimanapun, output tidak akan menjadi duplikat yang diperkuat dari sinyal input jika laju perubahan tegangan op-amp terlapaui.

Frekuensi Sinyal Maksimum

maksimum op-amp drapat beroperasi bergantung pada parameter bandwidth (BW) dan laju perubahan tegangan (SR) Op-Amp. untuk sinyal sinusoidal dengan bentuk umum


selain itu, frekuensi maksimum f, dalam persamaan (14.24) juga dibatasi oleh bandwidth unitygain



5. Percobaan[Kembali]

langkah percobaan

-siapkan alat dan bahan ang dibutuhkan dalam membuat rangkaian tersebut.

-diantara alat dan bahan yang digunakan adalah Gsine, Op-Amp, Osiloskop serta Ground

- Rangkailah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini.

- Simulasikan pada Software proteus. gambar simulasi


"prinsip kerja pembagi tegangan operasional amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan kedua nilai input (Input Inverting dan non-Inverting), apabila kedua input bernilai sama maka Op - Amp tidak ada atau bernilai (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input antara kedua output maka Op - Amp akan memberikan tegangan output."

Rangkaian High Pass Filter (HPF) adalah rangkaian yang dapat melewatkan frekuensi diatas frekuensi cut-off (Wc).




Gambar Rangkaian di Proteus


untuk menurunkan rumus Acl-nya maka tentukan dahulu tegangan di titik A dan B yakni titik di kaki R1 dan R3
dimana Acl dibuat menjadi:
Gunakan hukum Kirchoff arus untuk mencari tegangan di titik A, dimana:

lalu subsitusikan


sehingga diperoleh persamaan:

pada saat w = wc maka ACL=0,707<90 derajat
sehingga, bagia real dari ACL bernilai 0

prinsip kerja--> high pass filter ini dapat dibuat dengan menggunakan komponen pasif seperti resistor dengan kapasitor atau induktor. high pass filter yang dibuat dari resistor dan kapasitor disebut dengan "High Past RC Filter" sedangkan high pass Filter atau HPF yang terbuat dari resistor dan induktor disebut dengan "High Pass RL Filter". filter pasif yaitu filter yang menggunakan komponen pasif ini tidak memiliki elemen penguat seperti transistor dan Op-Amp sehingga tidak memiliki perolehan penguatan sinyal, oleh karena itu tingkat outputnya selalu kurang dari tingkat inputnya.

Komentar

Posting Komentar

Postingan Populer