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.
Filter adalah suatu device yang
memilih sinyal listrik berdasarkan pada frekuensi dari sinyal tersebut. Filter
akan melewatkan gelombang/sinyal listrik pada batasan frekuensi tertentu
sehingga apabila terdapat sinyal/gelombang listrik dengan frekuensi yang lain
(tidak sesuai dengan spesifikasi filter) tidak akan dilewatkan. RAngkaian
filter dapat diaplikasikan secara luas, baik untuk menyaring sinyal pada
frekuensi rendah, frekuensi audio, frekuensi tinggi, atau pada
frekuensi-frekuensi tertentu saja.
Filter adalah suatu sistem yang
dapat memisahkan sinyal berdasarkan frekuensinya; ada frekuensi yang diterima,
dalam hal ini dibiarkan lewat; dan ada pula frekuensi yang ditolak, dalam hal
ini secara praktis dilemahkan. Hubungan keluaranmasukan suatu filter dinyatakan
dengan fungsi alih (transfer function).
Magnitude (nilai besar) dari fungsi
alih dinyatakan dengan |T|, dengan satuan dalam desibel (dB). Filter dapat
diklasifikasikan menurut fungsi yang ditampilkan, dalam term jangkauan
frekuensi, yaitu passband dan stopband. Dalam pass band ideal, magnitude-nya
adalah 1 (= 0 dB), sementara pada stop band, magnitude-nya adalah nol.
Berdasarkan hal ini filter dapat
dibagi menjadi 4.
1. Filter lolos bawah (low pass
filter), pass band berawal dari w = 2pf = 0 radian/detik sampai dengan w = w0
radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi cut-off.
2. Filter lolos atas (high pass
filter), berkebalikan dengan filter lolos bawah, stop band berawal dari w = 0
radian/detik sampai dengan w = w0 radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi
cut-off.
3. Filter lolos pita (band pass
filter), frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik adalah
dilewatkan, sementara frekuensi lain ditolak.
4. Filter stop band, berkebalikan
dengan filter lolos pita, frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik
adalah ditolak, sementara frekuensi lain diteruskan.
Karakter
filter riil tidaklah sama dengan karakter filter ideal. Dalam filter riil,
frekuensi cut-off mempunyai magnitude -3 dB, bukan 0 dB. Pada filter riil juga
terdapat apa yang disebut pita transisi (transititon band), yang kemiringannya
dinyatakan dalam dB/oktav atau dB/dekade.
Untuk menyaring sinyal dengan
frekuensi tinggi (lebih dari 1 MHz), biasanya digunakan filter pasif LRC dimana
komponennya terdiri dari induktor (L), resistor (R), dan kapasitor (C), seperti
ditunjukkan pada gambar dibawah ini. Namun untuk menyaring sinyal listrik pada
rentang frekuensi yang rendah (1Hz- 1MHz), akan dibutuhkan nilai komponen
induktor yang besar sekali sehingga dalam produksi filter dengan frekuensi
rendah secara komersial sulit untuk dilakukan. Pada kasus ini, filter aktif
dapat menjadi solusi penting. Rangkaian filter aktif menggunakan komponen
op-amp (operational amplifier) yang dikombinasikan dengan beberapa komponen
pasif resistor dan kapasitor sehingga dapat memberikan kinerja filter pada
frekuensi rendah sebaik filter LRC.
Filter Aktif yaitu filter yang
menggunakan komponen aktif, biasanya transistor atau penguat operasi (op-amp).
Kelebihan filter ini antara lain:
1.
untuk
frekuensi kurang dari 100 kHz, penggunaan induktor (L) dapat dihindari
2.
relatif
lebih murah untuk kualitas yang cukup baik, karena komponen pasif yang presisi
harganya cukup mahal
Beberapa
macam filter yang termasuk ke dalam filter aktif adalah :
1. Filter Lolos Bawah (Low Pass Filter)
Tapis 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.
Suatu filter lolos bawah orde satu
dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini
mempunyai pita transisi dengan kemiringan -20 dB/dekade atau –6 dB/oktav.
Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut off adalah:
Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 /
(2.R2C1)
2. Filter Lolos Atas (High Pass Filter)
High 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 filteratau 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).
Suatu filter lolos bawah orde satu
dapat dibuat dari satu tahanan dan satu kapasitor. Filter orde satu ini
mempunyai pita transisi dengan kemiringan 20 dB/dekade atau 6 dB/oktav.
Penguatan tegangan untuk frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cut off adalah:
Av = - R2 / R1 sementara besarnya frekuensi cut off didapat dari: fC = 1 /
(2.R1C1)
3. Filter Lolos Pita (Band Pass Filter)
Sebuah band-passfilter 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. Filter ini
juga dapat dibuat dengan menggabungkan -pass
filter rendah dengan –pass
filter tinggi.
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.
Suatu filter lolos pita dapat
disusun dengan menggunakan dua tahap, pertama adalah filter lolos atas dan
kedua adalah filter lolos bawah seperti pada gambar berikut:
Penguatan tegangan untuk pita lolos
adalah: Av = (-R2 / R1) (-R4 / R3) Besarnya frekuensi cut off atas didapat
dari: fCH = 1 / (2.R1C1) Besarnya frekuensi cut off bawah didapat dari: fCL = 1
/ (2.R4C2).
4. Filter
Tolak Rendah (Band Stop Filter)
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 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 terpisa
Tidak ada komentar:
Posting Komentar