i

AKTIF FILTER (LPF, HPF, BSF DAN BPF)

LAPORAN PROYEK

Tim Penyusun :

ANIZSAH MULYAWATI – D411 10 261

SUARDI M – D411 10 299

ANDIKA KUMORO SETO – D411 10 901

MUYALIF NURINDAR - D411 10 902

CHAERUNISAI BAHAR – D411 10 266

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2012

1

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan diterima oleh ................... Jurusan Elektro,Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin, dengan SK ................... tanggal ,,,,,,,,,,,,,,,, untuk

memenuhi ................................................................................... pada hari .......,

..................

Disahkan oleh

Jabatan

Fakultas Teknik

Univerrsitas Hasanuddin

Nama DosenNIP.

2

ABSTRAK

The series is a series of filters that are designed to allow only a certain

range suatufrekuensi have attenuation values (attenuation) is small (called

sebagai'Pass Band '). Filters can be defined a circuit that is used to dispose of the

output voltage at a certain frequency, for merangcang passive filter can

memanfaatkankomponen (R, L, C) and active components (op-amps, transistors).

Thus filterdapat grouped into filters afilter pasfi and active, but is now a passive

adalahfilter dibahasa the HPF and LPF. Low Pass Filter is a filter that will pass

under the frequency cut-off frequency (fc and reduce frequencies above fc. High

pass filter is a type of filter that passes high frequencies, but reduces the amplitude

frequency lower than the frequency cutoff.Nilai-value reduction for different

frequency for each filter. Sometimes the filter is called a low cut filter, bass cut

filter or rumble filter are also frequently used in applications audio.High pass

filter is the opposite of the low pass filter, and band pass filter is a combination of

the high pass filter and low pass filter. Band Pass Filter is a filter that just missed

signals frequency bands listed in a particular frequency or band pass. frequency of

the signal frequency band under or above, can not be passed or muted by a series

of band pass filter. Operational amplifier or op-amp is a circuit that receives a

signal and emit signals unaltered form larger issuance. There are two types of

operational amplifiers that do not reverse amplifier (non inverting) and the

inverting amplifier (inverting). 

Key Words : Filters, LPF, HPF, BPF, DSF and OP-AMP

3

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, penyusun panjatkan ke hadirat Allah SWT., yang

memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan

laporan ini dengan judul “Aktif Filter”. Laporan ini merupakan salah satu syarat

guna memenuhi syarat perkuliahan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin.

Penulis menyadari bahwa sejak penyusunan laporan ini sampai

penyelesaiannya, masih terdapat kekurangan disebabkan oleh kedangkalan dalam

memahami teori, keterbatasan keahlian, dan tenaga penyusun. Laporan ini dapat

diselesaikan atas bantuan, dorongan, bimbingan dan asuhan dari berbagai pihak

yang telah menyumbangkan tenaga, waktu, dan dana serta pemikirannya dengan

penuh keikhlasannya. Untuk itu, penyusun mengucapkan terima kasih yang tak

terhingga kepada Kakak Asisten Nurul Hikmah. Terima kasih kepada saudara-

saudaraku tercinta yang telah memahami, mengerti, dan membantu dengan penuh

kesabaran, serta keluarga tercinta yang telah banyak memberikan dorongan dan

bantuan moril maupun materi kepada penulis.

Terima kasih kepada sahabat-sahabatku, yang telah memberikan motivasi

dan pengertian yang begitu berarti. Semoga kebersamaan kita akan selalu abadi

selamanya. Terima kasih pula penyusun sampaikan kepada semua pihak yang

telah membantu penyusun selama penyelesaian laporan ini.

Semoga segala bantuan, dorongan dan petunjuk serta bimbingan yang

telah diberikan kepada penyusun dapat bernilai ibadah disisi Allah SWT. Akhir

kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat. Amin

Makassar, 28 November 2012

Tim Peyusun

4

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL........................................................................................ i

PENGESAHAN LAPORAN ...........................................................................

ABSTRAK........................................................................................................

KATA PENGANTAR......................................................................................

DAFTAR ISI....................................................................................................

DAFTAR GAMBAR........................................................................................

DAFTAR TABEL............................................................................................

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang...................................................................................... 1

B. Perumusan Masalah..............................................................................

C. Batasan Masalah...................................................................................

D. Tujuan ..................................................................................................

E. Metodologi Penelitian ..........................................................................

BAB II LANDASAN TEORI

A. Teori Dasar............................................................................................

B. Prinsip Kerja.........................................................................................

C. Karakteristik Komponen.......................................................................

BAB III PERANCANGAN

A. Perancangan Simulasi...........................................................................

B. Perancangan Alat..................................................................................

BAB IV HASIL DAN ANALISA

A. Hasil Pengujian Alat.............................................................................

B. Analisa Hasil Pengujian .......................................................................

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan...........................................................................................

B. Saran.....................................................................................................

DOKUMENTASI

5

DAFTAR GAMBAR

Halaman GAMBAR 1 ( ................................................................................................

6

DAFTAR TABEL

Halaman TABEL 1 ( ......................................................................................................

7

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Rangkaian filter merupakan rangkaian yang di desain hanya untuk

memperbolehkan suatufrekuensi pada rentang tertentu memiliki nilai redaman

(atenuasi) yang kecil (disebut sebagai ’Pass Band’). Filter bisa diartikan suatu

rangkaian yang dipergunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi

tertentu, untuk merangcang filter ini dapat memanfaatkankomponen pasif (R, L,

C) dan komponen aktif (op-amp, transistor). Dengan demikian filterdapat

dikelompokan menjadi filter pasfi dan afilter aktif, namun saat ini yang dibahasa

adalahfilter pasif saja yaitu HPF, dan LPF.

Singkatnya Filter Low Pass (LPF) adalah sebuah rangkaian yang tegangan

keluarannya tetapdari DC naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama

naiknya frekuensi di atas fc,tegangan keluarannya diperlemah (turun).Low Pass

Filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam

ataumenahan frekuensi tinggi.

Filter High Pass (HPF) adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi

serta meredamatau menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti

memperlemah tegangan keluaranuntuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutoff

fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluarantetap.Filter High Pass adalah lawan yang

tepat untuk low pass filter. Filter ini memiliki teganganoutput dari DC (0Hz),

sampai ke titik cut- off tertentu (ƒc) frekuensi. Titik cut -off frekuensirendah

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

BandBerhenti sementara rentang frekuensi "di atas" titik cut-off umumnya dikenal

sebagai Band Pass. Frekuensi cut-off atau-

dB 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

8

B. Perumusan Masalah

1. Bagaimana menganalisa prinsip kerja rangkaian LPF, HPF, BPF, dan BSF

2. Bagaimana membandingkan karakteristik dan penguatan pada rangkaian LPF,

HPF, BPF dan BSF

3. Bagaimana mengetahui dan membandingkan keluaran pada rangkaian LPF,

HPF, BPF dan BSF.

C. Batasan Masalah

Pada perancangan kali ini penyusun hanya membatasi pada prinsip kerja

rangkaian LPF, HPF, BPF dan BSF

D. Tujuan

1. Tujuan Umum

Tujuan umum dari pembuatan proyek akhir ini adalah sebagai syarat

2. Tujuan Khusus

Pembuatan Proyek ini bertujuan sebagai berikut :

1. Mengetahuidan menganalisa prinsip kerja rangkaian LPF, HPF, BPF, dan BSF

2. Membandingkan karakteristik dan penguatan pada rangkaian LPF, HPF, BPF

dan BSF.

3. Mengetahui dan membandingkan keluaran pada rangkaian LPF, HPF, BPF dan

BSF.

E. Metodologi Penelitian

Beberapa langkah yang dibutuhan untuk pengerjaan proyek ini, diantaranya :

1. Penenetuan dan pengumpulan literatur

Mengumpulkan dan mempelajari literature yang berhubungan dengan

permasalahan yang dihadapi.

9

Studi literature tentang teori penunjang

Mempelajari secara teori dan praktis tentang rangkaian LPF,HPF, BPF, dan

BSF

2. Perancangan sistem

Melakukan perancangan sistem

3. Pembuatan Sistem

4. Pengujian Plant dan sistem

5. Verivikasi Sistem

6. Penyusuna Laporan

Menyimpulkan hasil perencenaan dan pembuatan serta penyempurnaan alat

dengan hasil pengujian dan menyusun buku Laporan Proyek.

1. Flow Chart

10

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Teori Dasar

1. Filter

Filter adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk melewatkan sinyal-

sinyal yang diperlukan dan menahan sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki serta

untuk memperkecil pengaruh noise dan interferensi pada sinyal yang

dikehendaki. (Paul, 1993,h:123).

Rangkaian filter dapat bersifat pasif maupun aktif menggunakan

perasional amplifier (op amp) dengan komponen resistor dan kapasitor.

Sedangkan filter pasif yaitu filter yang hanya tersusun dari resistor dan

kapasitor, atau resistor dan inductor maupun kombinasi ketiga komponen

tersebut.

Filter aktif mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan filter

pasif seperti ukurannya yang lebih kecil, ringan dan murah serta memberikan

banyak keleluasaan dalam hal perancangannya. Adapun kekurangan filter aktif

ini adalah adanya kebutuhan akan catu daya dan kepekaan terhadap

perubahan keadaan sekitarnya seperti perubahan suhu.

a. Low Pass Filter RC (LPF)

Low Pass Filter adalah filter yang akan meloloskan frekuensi yang berada

dibawah frekuensi cut off (fc dan meredam frekuensi diatas fc. Frekuensi cut

off dari low pass filter RC dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

11

Rangkaian low pass filter RC dan karakteristiknya dapat dilihat pada gambar 2.1

berikut ini :

Gambar 2.1 Rangkaian dan karkteristik frekuensi dari LPF

Rangkaian low pass filter RC memiliki penguatan yang konstan hingga

pada frekuensi pole tertentu. Penguatan mulai menurun seiring dengan naiknya

frekuensi.

Pada saat penguatan menurun, rangkaian ini memiliki karakteristik

sebagai integrator. Pada gambar berikut ini memperlihatkan frekuensi

responnya dan kurva fasa naik.

Persamaan fungsi transfer untuk respon frekuensi low pass filter adalah :

Fungsi transfer ini berbagai atas tiga bagian:

1. Bila f << 1/2 ʌ RC, Vo/Vi = 1 atau 0 dB dan sudut phasa 0o

2. Bila f = 1/2 ʌ RC, Vo/Vi = 0,707 -450 atau -3 dB

3. Bila f >> 1/2 ʌ RC, Vo/= (1/2 ʌ RC) (1/1) -900, dimana

Penguatan menurun bersamaan dengan kenaikan frekuensi, pada

bagian ini low pass filter ini berindak sebagai integrator.

(Paul,1993,h:132).

12

b. Rangkaian Band pass Filter (BFP)

Band Pass Filter adalah filter yang hanya melewatkan sinyal-sinyal yang

frekuensinya tercantum dalam pita frekuensi atau pass band tertentu. Frekuensi

dari sinyal yang berada dibawah pita frekuensi maupun diatas, tidak dapat

dilewatkan atau diredam oleh rangkaian band pass filter. Gambar 2.7 dibawah

ini

memperlihatkan respon dari band pass filter.

Gambar 2.2Grafik frekuensi respon dari BPF

Dilihat dari respon band pass mulai naik mencapai puncaknya kemudian

turun. Frekuensi tengah dinyatakan dengan fc yang mempunyai

penguatan maksimum. Ketika penguatan tegangan berkurang 3 dB dari

penguatan tegangan pada fc maka terdapat frekuensi pancung bawah f1 dan

frekuensi diatas f2 disebut pita frekuensi atau pass band yang akan

melewatkan frekuensi yang tercakup diantaranya. Sedangkan frekuensi

berada dibawah frekuensi pancung bawah f1 dan diatas frekuensi pancung atas

f2 akan direkam, daerah tersebut disebut stopband. (Boyleslad,1992,h:145)

Parameter penting dalam suatu rangkaian band pass filter adalah lebar

pita atau bandwitdh (¨f atau B), dan selektivitas (Q).

13

Selektivitas didefinisikan sebagai perbandingan antara frekuensi tengah

fc terhadap lebar pita ¨f yang dirumuskan sebagai berikut :

Dan lebar pita atau bandwitdh adalah lebar dari daerah pass band

yaitu selisih besar frekuensi pancung atas dengan frekuensi pancung

bawah, yang dirumuskan sebagai berikut:

Berdasarkan rumus diatas memberikan suatu ukuran lebar pita yang

relatif pada rangkaian band pass filter. Makin tinggi harga Q maka makin sempit

lebar pitanya karena itu filter ini menjadi semakin selektif. Band pass filter

secara sederhana dapat dibuat dengan menggunakan penguat operasional dan

dua pasang komponen RC seperti pada gambar 2.3 berikut ini :

14

Gambar 2.3 Rangkaian Band Pass Filter aktif

Kapasitor C1 dan resistor R2 akan membentuk sebuah high pass filter,

sedangkan kapasitor C2 dan R2 akan membentuk sebuah low pass filter. Band

pass filter pada umumnya terdiri dari sebuah low pass filter dan high pass filter

jika frekuensi sinyal input berada pada daerah pass band yaitu diantara

kedua frekuensi pancung f1 dan f2 maka sinyal akan diperkuat oleh penguat dan

dapat dilewatkan.

Jika sinyal masukan mempunyai frekuensi dibawah frekuensi pancung

bawah, reaktansi kapasitor C1 akan membesar sehingga kapasitor menjadi open

(terbuka) dan tegangan keluaran menjadi nol.

Jika sinyal masukan mempunyai frekuensi diatas frekuensi pancung atas

f1 maka reaktansi kapasitor C1 mengecil sehingga kapasitor menjadi

short (terhubung singkat) dan terjadi penguatan tegangan.

Jika frekuensi masukan dibawah frekuensi pancung f2 maka frekuensi

kapasitor C2 membesar sehingga kapasitor menjadi terbuka dan terjadi

penguatan tegangan. Jika frekuensi masukan diatas frekuensi pancung atas f2

maka reaktansi kapasitor C2 mengecil sehingga kapasitor terhubung singkat dan

arus langsung masukan R2 tanpa melalui penguatan sehingga tidak terjadi

penguatan tegangan pada keluaran.

Frekuensi pancung bawah yang terjadi berdasarkan gambar diatas adalah :

Frekuensi pancung atas yang terjadi adalah :

15

Sedangkan frekuensi tengahnya (fc) adalah :

2. Operasional Amplifier (Op-Amp)

Penguat operasional atau op-amp adalah suatu rangkaian yang menerima

sebuah isyarat dan mengeluarkan sebentuk isyarat tak berubah yang lebih besar

dikeluarkannya. Terdapat dua jenis penguat operasional yaitu penguat tak

membalik (non inverting) dan penguat membalik (inverting).

(Robert,1994,h:124).

Gambar 2.4 Lambang operasional amplifier

Gambar 2.4 adalah simbol dari penguat operasional, A adalah penguat

tegangan (volt gain), Vi merupakan masukan tak membalik dan fasa tegangan

masukan sama dengan fasa tegangan keluaran, sedangkan V2

merupakan masukan membalik dan fasa tegangan masukan berbeda 1800

dengan tegangan keluaran.

Tegangan masukan diffrensialnya adalah:

16

Tegangan masukan diffrensial ada karena perbedaan tegangan

antara masukan tak m e m b a l i k dengan masukan membalik. Selama penguat

operasional bekerja pada daerah pada daerah linier maka tegangan output

dinyatakan dalam persamaan:

Cara termudah untuk menggunakan suatu penguat operasional adalah loop

terbuka (tidak ada resistor umpan balik), seperti ditunjukkan dalam gambar 2.4.

Karena penguatan yang tinggi dari penguat operasional tegangan kesalahan yang

sedikit (secara tipikal dalam mikrovolt) menimbulkan ayunan (swing) output

maksimum. Misalnya, jika V1 lebih besar dari pada V2 maka tegangan

kesalahan adalah positif dan tegangan output menuju ke harga positif

maksimumnya secara tipikal 1 sampai 2V kurang dari tegangan catu. Dipihak

lain jika V1 kurang dari V2 maka tegangan output berayun keharga negatif

maksimum. (Robert G., Operational Amplifier, 1994)

Gambar 2.5.(a) Op-amp sebagai komparator, (b) Karakteristik komparator

Gambar 2.10.(b) memperlihatkan respon dari komparator. Tegangan

kesalahan

Positif mendorong output ke + Vsat. Harga positif maksimum dari

tegangan output.

Tegangan kesalahan negatif menimbulkan tegangan output – Vsat. Jika

sebuah penguat operasional digunakan seperti ini, maka disebut komparator

karena semua yang dapat dilakukannya adalah membandingkan V1 dengan

V2 yang menghasilkan output positif atau negatif jenuh tergantung pada V1

17

lebih besar atau lebih kecil dari pada V2. (Robert G, 1994, h:125)

B. Prinsip Kerja

1. Filter Lolos Bawah ( Low Pass Filter, LPF)

Fitler lolos bawah (Low Pass Filter, LPF) untuk melewatkan tegangan output

dengan frekuensi di bawah frekuensi cut-off Rangkaian

Grafik Respon Low Pass Filter

Gambar 2.5 Grafik Respon Low Pass Filter

2. Filter Lolos Atas ( High Pass Filter, HPF)

Filter Lolos Atas ( High Pass Filter, HPF) untuk melewatkan tegangan

output dengan frekuensi di atas frekuensi cut-off Rangkaian

Grafik Respon High Pass Filter

Gambar 2.6 Grafik Respon High Pass Filter

3. Filter Lolos Rentang (Band Pass Filter, BPF)

Filter Lolos Rentang (Band Pass Filter, BPF) untuk melewatkan tegangan

output pada frekuensi resonansi rangkaian

Grafik Respon Band Pass Filter

Gambar 2.7 Grafik Respon Ban Pass Filter

18

4. Filter Tolak Rentang (Band Stop Filter, BSF)

Filter Tolak Rentang (Band Stop Filter, BSF) untuk melemahkan tegangan

output pada frekuensi resonansi rangkaian

Grafik Respon Band Stop Filter

Gambar 2.8 Grafik Respon Band Stop Filter

C. Karakteristik Komponen

1. Alat dan Bahan

- OP AMP 741 1buah

- Resistor 10 Kilo Ohm 5 buah

- Resistor 100 Kilo Ohm 2 Buah

- Resistor 50 Kilo Ohm1 Buah

- Resistor 180 Kilo Ohm 1Buah

- Resistor 2,7 Kilo Ohm 1 Buah

- Resistor 68 Kilo Ohm 1 Buah

- Kapasitor 0.01 MIkro Farad 5 Buah

- Kapasitor 0.02 Mikro Farad 4 Buah

- Kabel penghubung secukupnya

- Skun Secukupnya

- PCB 2 Buah

- Speiser 4 Buah

- Power Supp;y

- Function Generation

- Osiloskop

- Solder

- Timah

19

- Bor

BAB III

PERANCANGAN

A. Perancangan Simulasi

1. Perancangan Menggunakan Software Simulator

B. Perancangan Alat

1. Perancangan Pada Bread Board

2. Perancangan Pada PCB

20

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

A. Hasil Pengujian Alat

1. Perancangan Menggunakan Software Simulator

B. Analisa Hasil Pengujian

1. Perancangan Pada Bread Board

21

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Filter adalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk melewatkan sinyal-

sinyal yang diperlukan dan menahan sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki serta

untuk memperkecil pengaruh noise dan interferensi pada sinyal yang

dikehendaki. (Paul, 1993,h:123).

Rangkaian filter dapat bersifat pasif maupun aktif menggunakan

perasional amplifier (op amp) dengan komponen resistor dan kapasitor.

Sedangkan filter pasif yaitu filter yang hanya tersusun dari resistor dan

kapasitor, atau resistor dan inductor maupun kombinasi ketiga komponen

tersebut.

Penguat operasional atau op-amp adalah suatu rangkaian yang menerima

sebuah isyarat dan mengeluarkan sebentuk isyarat tak berubah yang lebih besar

dikeluarkannya. Terdapat dua jenis penguat operasional yaitu penguat tak

membalik (non inverting) dan penguat membalik (inverting).

Fitler lolos bawah (Low Pass Filter, LPF) untuk melewatkan tegangan

output dengan frekuensi di bawah frekuensi cut-off Rangkaian

Filter Lolos Atas ( High Pass Filter, HPF) untuk melewatkan tegangan

output dengan frekuensi di atas frekuensi cut-off Rangkaian

Filter Lolos Rentang (Band Pass Filter, BPF) untuk melewatkan tegangan

output pada frekuensi resonansi rangkaian

Filter Tolak Rentang (Band Stop Filter, BSF) untuk melemahkan tegangan

output pada frekuensi resonansi rangkaian

1