I. PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang

Makalah ini dibuat untuk melengkapi hasil nilai ujian tengah semester. Rangkaian filter merupakan salah satu fokus pembelajaran penting pada mata kuliah Rangkaian Listrik. Oleh karena itu dibutuhkan pemahaman mendalam oleh Mahasiswa Elektronika mengenai rangkaian filter.

1.2     Masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan rangkaian filter?2.      Jenis-jenis rangkaian filter3.      Bagaimana prinsip kerja rangkaian filter?4.      Aplikasi rangkaian filter

1.3     TeoriFilter 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 hanya dibahas mengenai filter pasif saja.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.

Untuk membuat filter seringkali dihindari penggunaan inductor, terutama karena ukurannya yang besar. Sehingga umumnya filter pasif hanya memanfaatkan komponen R dan C saja.

1.4     Tujuan1.      Memahami fungsi rangkaian filter2.      Mengetahui jenis-jenis filter dan kegunaannya3.      Mengetahui aplikasi filter dalam sebuah rangkaian

II. PEMBAHASAN

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 hanya dibahas mengenai filter pasif saja.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.

Untuk membuat filter seringkali dihindari penggunaan inductor, terutama karena ukurannya yang besar. Sehingga umumnya filter pasif hanya memanfaatkan komponen R dan C saja.

1.      Filter Lolos Rendah/ Low Pass FilterTapis 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.

Untuk sinyal berupa data-data digital dapat difilter dengan melakukan operasi matematika seperti konvolusi. Finite impulse response (FIR) dan Infinite impulse response (IIR) adalah algoritma untuk memfilter sinyal digital. Contoh aplikasi low-pass filter pada sinyal digital adalah memperhalus gambar dengan Gaussian blur.

Batas frekuensi antara sinyal yang dapat diteruskan dan yang diredam disebut dengan frekuensi cut-off. Frekuensi cut-off dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut:Dimana:R:Nilai hambatan

C: Nilai kapasitor

Low-pass filter yang dirangkai dengan high-pass filter (filter yang meneruskan frekuensi tinggi) akan membentuk filter baru, yaitu band-pass filter (meneruskan sinyal pada jangkauan frekuensi tertentu) ataupun band-stop filter (menghambat sinyal pada frekuensi tertentu). Berikut kurva karakteristik low pass filter dan gambar rangkaiannya,

Gb. Respon Low Pass Filter

Untuk rangkaian RL, rumus yang digunakan adalah                                                                                                fc=  R                                                 2πL                                                      

2.      Filter Lolos Tinggi/high pass FilterHigh 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 filter atau 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).Sehingga frekuensi cut off dapat dirumuskan,

Karakteristik HPF

     Gambar Rangkaian

           

High-pass filter memiliki banyak aplikasi. Diantaranya digunakan digunakan sebagai bagian dari crossover audio untuk mengarahkan frekuensi tinggi ke tweeter sementara pelemahan sinyal bass yang dapat mengganggu, atau kerusakan, pembicara.  Ketika filter seperti dibangun menjadi loudspeaker kabinet itu biasanya filter pasif yang juga mencakup -pass filter rendah untuk woofer dan sering menggunakan kedua kapasitor dan induktor (meski sangat sederhana tinggi-pass filter untuk tweeter dapat terdiri dari kapasitor seri dan tidak ada yang lain).

3.      Filter Lolos Rentang/Band Pass Filter

Sebuah band-pass filter 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 .

Gambar rangkaian

4.      Band Stop FilterDalam 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.

  

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.

Kurva karakteristik

 

                                                             

III. KESIMPULAN

1.      Filter adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu.

2.      Tapis pelewat rendah atau tapis lolos rendah (low-pass filter) digunakan untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi.

3.      High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.

4.      Sebuah band-pass filter merupakan perangkat yang melewati frekuensi dalam kisaran tertentu dan menolak ( attenuates ) frekuensi di luar kisaran tersebut.

5.      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 rendahhttp://elka-spirit.blogspot.com/p/makalah-rangkaian-filter.html

Filter Aktif Pada   Op-amp

Filter Aktif

Pada rangkaian dibagian listrik sering disebut rangkaian seleksi frekuensi untuk

melewatkan band frekunsi tersentu dan menahannya dari frekuensi diluar band itu. Filter

dapat diklafisikasikan dengan arahan :

1. Analog atau digital

2. Pasif atau aktif

3. Audio (AF) atau radio frekuensi (RF)

Filter analog dirancang untuk memproses sinyal analog, sedang filter digital memproses

sinyal analog dengan menggunakan teknik digital. Filter tergantung dari tipe elemn yang

digunakan pada rangkaiannya, filterakan dibedakan pada filter aktif dan filter pasif.

Elemen pasif adalah tahanan, kapasitor dan induktor. Filter aktif dilengkapi dengan

transistor atau op-amp selain tahanan dan kapasitor. Tipe elemen ditentukan oleh

pengoperasian range frekuensi kerja rangkaian . Misal RC filter umumnya digunakan

untuk audio atau operasi frekuensi rendah dan filter LC atau kristal lebih sering

digunakan pada frekuensi tinggi.

Pertama tama pada bagian ini menganalisa dan merancang filter analog aktif RC

menggunakan op-amp. Pada frekunsi audio, induktor tidak sering digunakan

karenabadannya besar dan mahal serta menyerab banyak daya. Induktor juga

menghasilkan medan magnit.

Filter aktif mempunyai keuntungan dibandingkan filter pasif yaitu :

1. 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.

2. Tidak ada masalah beban, karena tahanan inputtinggi dan tahanan output rendah. Filter aktif tidak membebani sumber input.20

3. 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 aktif sangat handal digunakan pada komunikasi dan sinyal prosesing, tapi juga

sangat baik dan sering digunakan pada rangkaian elektronika seperti radio, televisi,

telepon ,radar, satelit ruang angkasa dan peralatan biomedik.

Umumnya filter aktif digolongkan menjadi :

1. Low Pass Filter (LPF)

2. High Pass Filter (HPF)

3. Band Pass Filter (BPF)

4. Band Reject Filter (BPF)

5. All Pass Filter (APF)

Pada masing masing filter aktif menggunakan op-amp sebagai elemen aktifnya dan

tahanan , kapasitor sebagai elemen pasifnya. Biasanya dan pada umumnya IC 741 ckup

baik untuk rangkaian filterv aktif, namun op-amp dengan high speed seperti LM301,

LM318 dan lain lainnya dapat juga digunakan pada rangkaian filter aktif untuk

mendapatkan slew rate yang cepat dan penguatan serta bandwidth bidang kerja lebih

baik.Gambar output dari filter aktif seperti tampak pada gambar berikut ini, sebagai

karakteristik responsi frekuensi dari 5 filter aktif. Responsi idealnya ditunjukkan dengan

garis terputus putus.

Low Pass Filter mempunyai penguatan tetap dari 0 Hz sampai menjelang frekuensi cut

off fH. Pada fH penguatan akan turun dengan – 3dB, artinya frekuensi dari 0 Hz sampai fH

dinamakan pass band frekuensi dengan batas 0,707 tegangan output. Sedang frekuensi

yang diredam dibawah –3dB atau 0,707 Vo dinamakan stop band frekuensi. Perubahan

naik turunnya grafik karakteristik tersebut tergantung dari kualitas komponen selain

bentuk rangkaiannya.

Pada gambar b terlihat karakteristik dari high pass filter, artinya adalah frekuensi yang

rendah diredam sampai pada frekuensi cut on yang dianggap sebagai batas frekuensi

rendahnya sehingga diberi nama fL. Batasan stop band adalah 0 < f <fL dan untuk pass

bandnya adalah f > fL. Untuk menghasilkan bad pass filter dan band reject filter adalah

kombinasi antara LPF dan HPF. Bila HPF dirangkai serie dengan LPF maka akan

mendapatkan BPF (Band Pass Filter). Sedangkan kombinasi paralel antara LPF dan HPF

akan mendapatkan BRF (Band Reject Filter). Gambar rangkaian bisa

dilihat dibagian BPF dan BRF untuk pembahasan lebih lanjut.

Gambar e menerangkan output fasa geser yang dihasilkan oleh All Pass Filter (APF).

Pada rangkaian ini sebenarnya bukan termasuk filter tapi juga bisa digolongkan kefilter

aktif.

http://putrabintang.wordpress.com/2008/06/30/filter-aktif-pada-op-amp/http://ocw.gunadarma.ac.id/course/computer-science-and-information/computer-system-s1/fisika-kimia-dasar-1

Metoda yang paling mudah untuk menganalisis rangkaian listrik (untuk melihat tanggapan waktu dari rangkaian listrik) adalah metoda transformasi laplace. Sebetulnya metoda ini adalah kelanjutan dari metoda persamaan differensial. Kelebihan dari metoda laplace diantaranya adalah kesederhanaan dalam penghitungannya.  Rangkaian listrik secara umum terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu rangkaian DC serta rangkaian AC. Metoda laplace dapat digunakan untuk kedua jenis rangkaian listrik. Ketika metoda Laplace digunakan untuk menganalisis rangkaian listrik, maka langkah sederhana yang dilakukan adalah dengan mengubah (mentransformasi) variabel domain waktu ke domain s. Jika kita mengabaikan kondisi awal, maka langkah tersebut adalah seperti pada Gambar 1.  

 

Gambar 1. Pengubahan variabel ke dalam domain s (dengan penyederhanaan). 

  

 Gambar 2. Rangkaian RLC dalam konfigurasi paralel (kiri) dan seri (kanan).

   Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk menganalisa tanggapan waktu dari rangkaian listrik adalah:

Mengubah (transform) semua variabel (termasuk sumber tegangan) ke dalam domain s (asumsi kondisi awal=0, jika kondisi awal diperhitungkan maka harus menggunakan transformasi laplace yang lengkap (masalah derivatif dan integrasi)).

Memperhitungkan impedansi rangkaian dengan hasil akhir adalah impedansi dalam domain s, dengan memperhatikan apakah memiliki hubungan seri ataukah paralel).

Mengaplikasikan hukum ohm, hukum kirchoff serta thevenin ataupun norton (tergantung permasalahannya).

Jika besaran yang dicari sudah ditemukan dan masih dalam domain s, langkah selanjutnya adalah mengubah balik ke domain t.

http://trensains.com/rlc_circuit.htm