laporan 3 praktek audio radio high pass filter
DESCRIPTION
sriwahyuni nadia karlinTRANSCRIPT
LAPORAN
Praktek Audio Radio
High pass filter
Nama : Sriwahyuni Nadia Karlin
Nim/bp : 1201905/2012
Group : 2E1
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2014
HIGH PASS FILTER
A. Tujuan
a. Dapat menyusun rangkaian op-amp sebagai rangkaian filter.
b. Dapat mempelajari hubungan amplitude dan fase antara isyarat masukan
dan isyarat keluaran sebagai fungsi frekuensi.
c. Dapat melihat respon frekuensi rangkaian terhadap frekuensi tinggi dan
rendah.
B. Alat dan Bahan
a. Power supply
b. AFG
c. Osiloskope
d. Multimeter
e. Kabel probe x 2
f. Breadboard
g. IC LM741 x 1
h. C 10nF x 2
i. R 12 K x 1
j. R 20K x 2
k. R 6k8 x 1
C. Teori Pendukung
HPF ( Filter Lolos Tinggi ) ialah filter yang outputnya hanya meloloskan
frekuensi tinggi di atas frekuensi cut- off. Di bawah frekuensi output idealnya tidak ada.
Pada HPF pasif ternormalisasi akan terjadi perubahan dari induktor menjadi kapasitor
dan sebaliknya, sedangkan pada HPF aktif ternormalisasi terjadi perubahan dari resistor
menjadi kapasitor dan juga sebaliknya.
Contoh sederhana datang dari konversi filter bernilai tinggi terus-waktu di atas
untuk realisasi diskrit-waktu.. Artinya, perilaku-waktu dapat terus menerus
terdiskritisasi Dari rangkaian pada Gambar 1 di atas, menurut Hukum Kirchoff dan
definisi kapasitansi :
Vout (t) = I (t) R ( V )
Qc (t) = C ( Vin(t) – Vout(t) ( Q )
I (t) = dQc/ dt
di mana c Q (t) adalah muatan disimpan dalam kapasitor pada waktu t. Mensubstitusikan
Persamaan (T) ke dalam Persamaan (I) dan kemudian Persamaan (I) ke dalam
Persamaan (V) .
Filter High Pass memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di
bawah frekuensi cut off fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh
adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-
filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal. Pengertian lain dari High Pass
Filter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan
frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambar grafik diatas.
Gambar 5 Kurva Karakteristik Filter Lolos-Tinggi Secara Umum
Filter high-pass dasar disusun dengan rangkaian RC seperti berikut :
Prinsip kerja dari filter high pass atau filter lolos atas adalah dengan
memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, dimana C akan mudah
melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang
lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah. Prinsip kerja rangkaian
filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC yaitu, apabila rangkaian filter
high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka
sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian
pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter
memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan
dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R.
Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari
rangkaian RC tersebut. T=R\cdot C Sehingga frekuensi cut-off dari filter tersebut adalah
: f_c=\frac12\pi T=\frac12\pi RC Sinyal output rangkaian filter high-pass
mendahului inputnya yaitu sebesar : \phi =tan^-1(\frac1\omega RC) Grafik
karakteristik dari high pass filter (HPF) atau filter lolos atas dengan komponen RC
dapat digambarkan dengan perbandingan antara tegangan output filter terhadap
frekuensi yang diberikan kepada rangkaian filter high pass (HPF) tersebut.
Filter High Pass adalah lawan yang tepat untuk low pass filter. Filter ini
memiliki tegangan output dari DC (0Hz), sampai ke titik cut- off tertentu (ƒc) frekuensi.
Titik cut-off frekuensi rendah adalah 70,7% atau-3dB (dB =-20Log Vout / Vin) dari
gain tegangan diizinkan untuk lulus. Rentang frekuensi "di bawah" ini pointƒc cut-off
umumnya dikenal sebagai Band Berhenti sementara rentang frekuensi "di atas" titik cut-
off umumnya dikenal sebagai BandPass. Frekuensi cut-off atau -3dB titik, dapat
ditemukan dengan menggunakan rumus, ƒc= 1 / (2πRC). Sudut fase dari sinyal output
pada ƒc adalah +45 o. Umumnya, penyaring bernilai tinggi kurang distorsi dari pass
filter setara rendah.
Sebuah aplikasi yang sangat umum pass filter pasif tinggi, adalah dalam audio
amplifier sebagai kapasitor coupling antara dua tahap penguat audio dan dalam sistem
speaker untuk mengarahkan sinyal frekuensi tinggi untuk speaker kecil "tweeter" tipe
sementara memblokir sinyal bass yang lebih rendah atau juga digunakan sebagai filter
untuk mengurangi noise frekuensi rendah atau "gemuruh" distorsi jenis. Bila digunakan
seperti ini di aplikasi audio pass filter tinggi kadang-kadang disebut "berpotongan
rendah", atau "bass memotong" filter.
Vout tegangan output tergantung pada konstanta waktu dan frekuensi dari sinyal
input seperti yang terlihat sebelumnya. Dengan sinyal AC sinusoidal diterapkan pada
sirkuit berperilaku sebagai filter 1st Orde lulus sederhana tinggi. Tetapi jika kita
mengubah sinyal input untuk yang dari "gelombang persegi" sinyal berbentuk yang
memiliki masukan langkah hampir vertikal, respon rangkaian perubahan dramatis dan
menghasilkan sirkuit umum dikenal sebagai Diferensiator.
D. Langkah Kerja
1. Menyusun rangkaian op - amp filter lolos atas (HPF) seperti pada gambar.
Pencatu daya LM741 dibuat dengan memasang dua baterai atau sumber dc
variable ( tegangan CT 9 Volt).
2. Menghitung prediksi frekuensi 3 dB rangkaian diatas tersebut dengan
menggunakan rumus F 3dB = 1/2 . πRC. Dengan menggunakan harga C = 0,01 µF
dan harga R = 20 kΩ.
3. Menghitung besar penguatan AV dimana AV = Vo / Vi = 1+ R2/R1 dengan
memasang harga R1 = 12 kΩ dan R2 = 6,8 kΩ.
4. Mengatur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 1kHz dengan ampliudo 2
Vp-p dengan menghubungkan isyarat masukan ke Ch.1 dan isyarat keluaran ke
Ch.2 osiloskop, kemudian hitunglah nilai Vi,Vo, dan AV. Setelah itu tentukan
beda fasa antara isyarat masukan dan keluaran.
Ch.1(isyarat masukan) Ch.2(isyarat keluaran)
Time/div = 1 ms Time/div = 1 ms
Volt/div = 200 mVp-p Volt/div = 200 mVp-p
Vi = 1 Vp-p Vo = 1,2 Vp-p
5. Mengulangi langkah ke 4 untuk beberapa frekuensi yang lain.
E. Tabel Pengamatan
No
Frekuensi
masukan
(Hz)
Vi
(Vp-p)
Vo
(Vp-p) Vo/Vi ϕ1
1 20 Hz 1 x 200 mV
25 ms
0 x 200 mV
25 ms
- 180 1
2 50 Hz 1 x 200 mV
25 ms
0 x 200 mV
25 ms
- 180 1
3 100 Hz 1 x 200 mV
10 ms
0 x 200 mV
10 ms
- 180 1
4 300 Hz 1 x 200 mV
5 ms
0,3 x 200 mV
5 ms
0,3
5 500 Hz 1 x 200 mV
1 ms
0,5 x 200 mV
1 ms
0,5
6 700 Hz 1 x 200 mV
1 ms
0,8 x 200 mV
1 ms
0,8
7 800 Hz 1 x 200 mV
1 ms
1 x 200 mV
1 ms
1
8 1000 Hz 1 x 200 mV
1 ms
1,2 x 200 mV
1 ms
1,2
9 1200 Hz 1 x 200 mV
1 ms
1,2 x 200 mV
1 ms
1,2
10 2000 Hz 1 x 200 mV
500 μs
1,4 x 200 mV
500 μs
1,4
11 3000 Hz 1 x 200 mV
250 μs
1,5 x 200 mV
250 μs
1,5
12 10000 Hz 1 x 200 mV
50 μs
1,6 x 200 mV
50 μs
1,6
13 20000 Hz 1 x 200 mV
25 μs
1,6 x 200 mV
25 μs
1,6
F. Gambar hasil
Untuk 20 Hz Untuk 50 Hz
G. Analisa
Diketahui : R = 20 KΩ
C = 0,01μF
Ƒc = 1 / (2πRC).
= 1/ 2. 3,14. 20000 Ω . 0,01μF
= 10000 / 125600
= 0,0796 Hz
Jadi Fc atau F3dB adalah 0,0796 Hz
Untuk R1 = 12 KΩ R2 = 6,8 KΩ
AV = 1 + R2/R1
AV = 1 + 6800 Ω/ 12000 Ω
AV = 1,56 dB
Untuk frekuensi masukan = 1 Khz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 1,2 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,24 / 0,200
= 20 log 1,2
= 20 . 0,079
= 1,58 dB.
Untuk frekuensi masukan = 300 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 0,3 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,06 / 0,200
= 20 log 0,3
= 20 . -0,5
= - 10 dB.
Untuk frekuensi masukan = 500 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 0,5 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,1 / 0,200
= 20 log 0,5
= 20 . -0,30
= -6 dB.
Untuk frekuensi masukan = 700 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 0,8 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,16 / 0,200
= 20 log 0,8
= 20 . -0,09
= - 1,8 dB.
Untuk frekuensi masukan = 1200 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 1,2 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,24 / 0,200
= 20 log 1,2
= 20 . 0,079
= 1,58 dB.
Untuk frekuensi masukan = 2000 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 1,4 x 200 mV / 1 x 200 mV
= 20 log 0,28 / 0,200
= 20 log 1,4
= 20 . 0,146
= 2,92 dB.
Untuk frekuensi masukan = 3000 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 1,5 x 200 mV / 1 x 200 mV
= 20 log 0,3 / 0,200
= 20 log 1,5
= 20 . 0,176
= 3,52 dB.
Untuk frekuensi masukan = 10000 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 1,6 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,32 / 0,200
= 20 log 1,6
= 20 . 0.2
= 4 dB
Untuk frekuensi masukan = 20000 hz
dB = 20Log Vout / Vi
= 20 log 1,6 x 200 mV/ 1 x 200 mV
= 20 log 0,32 / 0,200
= 20 log 1,6
= 20 . 0.2
= 4 dB
H. Kesimpulan
Dari praktikum dapat ditarik kesimpulan bahwa :
Filter adalah sebuah jaringan rangkaian yang didesain agar dapat
melewatkan isyarat pada daerah frekuensi tertentu.
High pass filter adalah kebalikan dari low pass filter. High Pass Filter
yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta
meredam/menahan frekuensi rendah.
Pada HPF pasif ternormalisasi akan terjadi perubahan dari induktor
menjadi kapasitor dan sebaliknya, sedangkan pada HPF aktif
ternormalisasi terjadi perubahan dari resistor menjadi kapasitor dan juga
sebaliknya.
Dalam high pass filter, semakin tinggi frekuensi, semakin besar
penguatannya.