laporan praktikum elektronika lanjut 8
Post on 13-Feb-2016
320 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Laporan Praktikum Elektronika Lanjut
Nama : Nizarrachman Hadi
Nomor Induk Mahasiswa : 1113097000020
Nomor Group : 2 (Dua)
Fakultas : Sains dan Teknologi
Program Studi : Fisika
Nomor Percobaan : 8 (Delapan)
Nama Percobaan : Filter Aktif
Tanggal Percobaan : 14 Desember 2015
Minggu ke : 8 (Delapan)
Kawan Kerja : Nurhanifiyah Azura
Dosen : Nizar Septian, S.Si
1
FILTER AKTIF
TUJUAN
1. Menyelidiki pengertian rangkaian filter aktif melalui praktikum elektronika.
2. Menyelidiki kinerja rangkaian filter aktif melalui praktikum.
3. Menyelidiki fungsi rangkaian filter aktif pada rangkaian.
TEORI
Kelemahan dari filter sederhana yang terdiri atas hambatan dan kapasitor
adalah pada karakteristik dari hambatan dan kapasitor berubah ketika kita
menggunakannya sebagai filter. Hal ini dapat dicegah dengan menggunakan Op-Amp.
Filter yang menggunakan active component disebut juga filter aktif.
Rangkaian dari filter aktif pada dasarnya sama dengan rangkaian penguat
inverting, dimana nilai hambatan Rn dan Rf diubah-ubah berdasarkan frekuensi input
yang dipakai.
Low-Pass Filter
Rangkaian Low-pass filter adalah sebuah rangkaian penguat inverting (dengan
penguat dc =1 ) dengan frekuensi bergantung pada hambatan feedback (Rf dan Cf).
Hambatan dari Cf nilainya akan turun ketika frekuensi dari sinyal input dinaikkan. Ini
merupakan karakteristik dari rangkaian Low-pass filter yang akan melewatkan sinyal-
sinyal dengan frekuensi rendah, tetapi akan menghalangi sinyal-sinyal dengan
frekuensi tinggi.
2
Gambar 8.1
PERCOBAAN LOW-PASS FILTER
1. Menyusun rangkaian seperti gambar 8.1 di atas.
2. Memberikan input tegangan kotak dari Function Generator, variasikan frekuensi
dan amplitudo inputnya dan memperhatikan perubahan yang terjadi pada
gelombang outputnya.
3. Membandingkan tegangan input dan outputnya dengan menggunakan osiloskop.
4. Menggunakan gelombang input sinusoidal dan mengulangi langkah 2 dan 3.
5. Menggunakan gelombang input segitiga dengan mengulangi langkah 2 dan 3.
High-Pass Filter
Rangkaian high-pass filter adalah sebuah rangkaian penguat inverting dengan
frekuensi bergantung pada hambatan input (Rn dan Cn). Hambatan dari Cn nilainya akan
turun ketika frekuensi dari sinyal input dinaikkan dan akan naik ketika frekuensi dari
sinyal input diturunkan. Ini merupakan karakteristik dari rangkaian high-pass filter
yang akan melewatkan sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi, tetapi akan menghalangi
sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah.
3
Gambar 8.2
PERCOBAAN HIGH-PASS FILTER
1. Menyusun rangkaian seperti gambar 8.2 di atas.
2. Memberikan input tegangan kotak dari Function Generator, memvariasikan
frekuensi dan amplitudo inputnya dan memperhatikan perubahan yang terjadi pada
gelombang outputnya.
3. Membandingkan tegangan input dan outputnya dengan menggunakan osiloskop.
4. Menggunakan gelombang input sinusoidal dengan mengulangi langkah 2 dan 3.
5. Menggunakan gelombang input segitiga dengan mengulangi langkah 2 dan 3.
Band-Pass Filter
Bandpass filter adalah kombinasi dari rangkaian low-pass filter dan high-pass
filter. Bandpass filter akan melewatkan sinyal input dengan range frekuensi tertentu.
4
Gambar 8.3
PERCOBAAN BAND PASS FILTER
1. Menyusun rangkaian seperti gambar 8.3 di atas.
2. Memberikan input tegangan kotak dari Function Generator, memvariasikan
frekuensi dan amplitudo inputnya dan memperhatikan perubahan yang terjadi pada
gelombang outputnya.
3. Membandingkan tegangan input dan outputnya dengan menggunakan osiloskop.
4. Menggunakan gelombang input sinusoidal dengan mengulangi langkah 2 dan 3.
5. Menggunakan gelombang input segitiga dengan mengulangi langkah 2 dan 3.
5
DATA HASIL PENGAMATAN
Low Pass Filter
Sinyal Masukan Frekuensi Vpp
Vin = 1 V Vin = 1 V
Kotak 100 1 4
500 1 4
1000 1 4
5000 0,7 3
10000 0,4 2
Sinusoidal 100 1 5
500 1 4,5
1000 0,8 4,5
5000 0,5 2,5
10000 0,5 1,2
Segitiga 100 1 5
500 0,8 5
1000 0,8 4
5000 0,4 2
10000 0,2 1
High Pass Filter
Sinyal Masukan Frekuensi Vpp
Vin = 1 V Vin = 1 V
Kotak 100 1,7 10
500 1,6 9
1000 1,2 7
5000 1 6
10000 1 5
Sinusoidal 100 0,3 1,5
500 0,7 4
1000 0,8 4,5
5000 0,85 4,5
10000 0,85 5
6
Segitiga 100 0,2 1
500 0,7 4
1000 0,8 4,5
5000 0,9 5
10000 0,8 5
Band Pass Filter
Sinyal Masukan Frekuensi Vpp
Vin = 1 V Vin = 5 V
Kotak 100 1 4
500 1 4
1000 1 4
5000 0,7 3
10000 0,4 2
Sinusoidal 100 1 5
500 1 4,5
1000 0,8 4,5
5000 0,5 2,5
10000 0,5 1,2
Segitiga 100 1 5
500 0,8 5
1000 0,8 4
5000 0,4 2
10000 0,2 1
7
PENGOLAHAN DATA
Low Pass Filter
Menentukan Vout
Vin
Rn+
Vout
Rf+ C
dVout
dt= 0 ⟹
Vin
Rn+
Vout
Rf+ C ω Vout < −90° = 0
Vin
Rn+ √(
Vout
Rf)
2
+ (C ω Vout)2
= 0
⟹Vin
Rn+ Vout√
1
Rf2 + (C ω)2 = 0
Vin
Rn= −
Vout
Rf
√1 + Rf2(C ω)2
⟹ Karena Rn = Rf, maka
Vin = −Vout√1 + Rf2(C ω)2
Vout = −Vin
√1 + (ω
ωcl)
2
⟹ Dengan:
ωcl =1
RfCf
Menentukan Beda Fase (θt)
θ = arc tan (CfωVout
VoutRf
⁄)
⟹ θ = arc tan (ω
ωcl)
θt = 180° − θ
Menentukan Frekuensi Batas (fc)
fc =1
2πRfCf=
1
2 × 3,14 × 2,4 × 103 × 2,2 × 10−9= 3015,83 Hz
Sinyal Masukan Frekuensi Vout Kesalahan Literatur
(%)
Vin = 1 V Vin = 5 V Vin = 1 V Vin = 5 V
Kotak 100 1,00 5,00 0,00 20,00
500 1,00 5,00 0,01 19,99
1000 1,00 5,00 0,05 19,96
5000 0,99 4,93 29,04 39,18
8
10000 0,95 4,75 57,86 57,86
Sinusoidal 100 1,00 5,00 0,00 0,00
500 1,00 5,00 0,01 9,99
1000 1,00 5,00 19,96 9,95
5000 0,99 4,93 49,32 49,32
10000 0,95 4,75 47,32 74,72
Segitiga 100 1,00 5,00 0,00 0,00
500 1,00 5,00 19,99 0,01
1000 1,00 5,00 19,96 19,96
5000 0,99 4,93 59,45 59,45
10000 0,95 4,75 78,93 78,93
High Pass Filter
Menentukan Vout
Vin = inRn + Vcn ⟹ Vin = inRn +1
C∫ in dt
Vin = inRn +1
ωCnin < 90° ⟹ Vin = in√Rn
2 + (1
ωCn)
2
Vin = inRn√1 + (1
RnωCn)
2
Karena Vout = ifRf
Dengan in = −if dan Rn = Rf
Vout
Vin=
ifRf
inRn√1 + (1
RnωCn)
2
⟹ Vout = −Vin
√1 + (ωch
ω )2
⟹ Dengan
ωch =1
RnCn
Menentukan Beda Fase (θt)
9
θ = arc tan (in
ωCn.
1
inRn)
⟹ θ = arc tan (ωch
ω)
θt = 180° + θ
Menentukan Frekuensi Batas (fc)
fc =1
2πRnCn=
1
2 × 3,14 × 2,4 × 103 × 220 × 10−9= 30,158 Hz
Sinyal
Masukan Frekuensi
Vout Kesalahan Literatur (%)
Vin = 1 V Vin = 5 V Vin = 1 V Vin = 5 V
Kotak
100 1,00 5,00 0,00 20,00
500 1,00 5,00 0,01 19,99
1000 1,00 5,00 0,05 19,96
5000 0,99 4,93 29,04 39,18
10000 0,95 4,75 57,86 57,86
Sinusoidal
100 1,00 5,00 0,00 0,00
500 1,00 5,00 0,01 9,99
1000 1,00 5,00 19,96 9,95
5000 0,99 4,93 49,32 49,32
10000 0,95 4,75 47,32 74,72
Segitiga
100 1,00 5,00 0,00 0,00
500 1,00 5,00 19,99 0,01
1000 1,00 5,00 19,96 19,96
5000 0,99 4,93 59,45 59,45
10000 0,95 4,75 78,93 78,93
Band Pass Filter
Menentukan Vout
Vin = inRn√1 + (ωch
ω)
2
⟹ if =Vout
R𝑓
√1 + (ω
ωcl)
2
⟹ Sehingga
10
Vout =ifRf
√1 + (ω
ωcl)
2
Vout
Vin=
ifRf
√1 + (ω
ωcl)
2
inRn√1 + (ωch
ω )2
Karena in = −if dan Rn = Rf
Vout
Vin=
ifRf
√1 + (ω
ωcl)
2
inRn√1 + (ωch
ω )2
⟹Maka:
Vout
Vin=
1
√1 + (ω
ωcl)
2√1 + (
ωch
ω )2
Vout =Vin
√1 + (ω
ωcl)
2√1 + (
ωch
ω )2
Sinyal
Masukan Frekuensi
Vout Kesalahan Literatur (%)
Vin = 1 V Vin = 5 V Vin = 1 V Vin = 5 V
Kotak
100 1,25 5,25 19,88 23,78
500 1,61 5,61 38,03 28,74
1000 1,74 5,74 42,65 30,36
5000 1,81 5,81 61,30 48,36
10000 1,73 5,73 76,87 65,09
Sinusoidal
100 1,25 5,25 19,88 4,73
500 1,61 5,61 38,03 19,84
1000 1,74 5,74 54,12 21,65
5000 1,81 5,81 72,36 56,96
10000 1,73 5,73 71,08 79,05
Segitiga
100 1,25 5,25 19,88 4,73
500 1,61 5,61 50,42 10,93
1000 1,74 5,74 54,12 30,36
5000 1,81 5,81 77,89 65,57
10000 1,73 5,73 88,43 82,54
11
PEMBAHASAN
Praktikum kali ini adalah tentang rangkaian filter aktif dengan Op-amp.
Rangkaian filter aktif adalah rangkaian operasional yang melakukan operasi fungsi
transfer orde dua (ω2), yaitu menyebabkan output menanggapi perubahan tegangan
input dari tiap frekuensi berbeda, sebagai filter aktif op-amp menghasilkan tegangan
output yang sebanding dengan fungsi transfer orde 2 dari tegangan input.
Pada percobaan filter low pass dibuktikan bahwa fungsi dari rangkaian filter
aktif low pass adalah filter yang akan meloloskan frekuensi yang berada dibawah
frekuensi cut off (fc) dan meredam frekuensi yang berada diatasnya. Terbukti pada
praktikum filter low pass nilai kesalahan literatur yang didapat kecil dan hanya
diperoleh ketika nilai variasi frekuensi berada dibawah nilai frekuensi cut off rangkaian
yang bernilai ±3kHz, percobaan ini juga membuktikan fungsi dari filter low pass yaitu
meredam frekuensi yang berada diatas frekuensi cut off. Sehingga ketika nilai
frekuensi > 3kHz maka nilai kesalahan literatur yang diperoleh naik secara drastis.
Percobaan filter high pass membuktikan bahwa fungsi dari rangkaian filter
aktif high pass adalah filter akan meloloskan frekuensi yang berada diatas frekuensi
cut off dan meredam frekuensi yang berada dibawahnya. Terbukti pada praktikum filter
high pass didapatkan nilai kesalahan literatur kecil, yaitu ketika nilai variasi frekuensi
berada diatas nilai frekuensi cut off rangkaian yang bernilai ±30Hz. Hanya saja pada
percobaan ini tidak diambil data rangkaian ketika frekuensi berada dibawah nilai
frekuensi cut off sehingga fungsi dari filter high pass tidak terlalu terlihat ketika nilai
berada dibawah frekuensi cut off.
Dalam percobaan filter band pass dibuktikan bahwa fungsi dari rangkaian
filter aktif band pass adalah filter yang akan meloloskan frekuensi yang berada diantara
frekuensi cut off dan meredam frekuensi yang berada diatas dan dibawahnya, sehingga
dalan filter band pass terdapat dua frekuensi cut off. Ini terbukti dalam praktikum filter
band pass nilai kesalahan literatur kecil hanya diperoleh ketika nilai variasi frekuensi
berada diantara nilai frekuensi cut off rangkaian yang bernilai 30Hz < x < 3000Hz.
12
KESIMPULAN
1. Rangkaian filter aktif adalah rangkaian operasional yang melakukan
operasi fungsi transfer orde dua (ω2).
2. Kinerja rangkaian filter aktif sangat bergantung dengan nilai frekuensi.
Rangkaian ini tidak memiliki fungsi yang optimal jika berada pada area
aktifnya (dibawah/ diatas / diantara frekuensi cut off).
3. Rangkaian filter aktif adalah rangkaian yang berfungsi sebagai penghasil
tegangan output yang sebanding dengan fungsi transfer orde 2 dari
tegangan input. Dalam praktikum ini diperoleh hasil kesalah literatur
yang sangat variatif dengan range 0% < x < 90%.
DOKUMENTASI
14
Rangkaian Low Pass Filter
DAFTAR PUSTAKA
https://id.wikipedia.org/wiki/Filter_aktif.html
http://elektronika-dasar.web.id/band-pass-filter-bpf-rc/
http://elektronika-dasar.web.id/band-pass-filter-bpf-aktif/
http://elektronika-dasar.web.id/filter-aktif-low-pass-lpf/
http://elektronika-dasar.web.id/filter-aktif-high-pass-hpf/
http://comp-eng.binus.ac.id/files/2014/05/Filter-Frekuensi.pdf
top related