Filter Aktif
Dan Filter Pasif
Filter
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 akan
dibahas mengenai filter pasif dan filter aktif.
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.
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 keluaran masukan
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.
Filter aktif
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 darianalog 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 .
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.
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 terpisah.
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
Pasif.
Filter banyak digunakan untuk memberikan
sirkuit seperti amplifier, osilator dan sirkuit power supply karakteristik
frekuensi yang diperlukan. Beberapa contoh diberikan di
bawah ini. Mereka menggunakan kombinasi dari R, L dan C
Induktor dan Kapasitor bereaksi terhadap
perubahan frekuensi dengan cara yang berlawanan. Melihat sirkuit untuk filter
lolos rendah, baik LR dan kombinasi CR menunjukkan telah efek yang sama, tapi
perhatikan bagaimana posisi L dan C tempat perubahan dibandingkan dengan R
untuk mencapai hasil yang sama.
Rangkaian RC seri ini mirip dengan rangkaian pembagi tegangan dari dua buah
hambatan seri, sehingga tegangan out putnya adalah
Filter lolos rendah digunakan untuk
menghapus atau menipiskan frekuensi yang lebih tinggi di sirkuit seperti
amplifier audio; mereka memberikan respon frekuensi yang diperlukan untuk
rangkaian penguat. Frekuensi di mana filter low pass mulai mengurangi amplitudo
sinyal dapat dibuat disesuaikan. Teknik ini dapat digunakan
dalam penguat audio sebagai "TONE" atau "TREBLE CUT"
kontrol. LR filter low pass filter dan high pass CR
juga digunakan dalam sistem speaker untuk band rute yang sesuai frekuensi untuk
desain yang berbeda dari speaker (yaitu 'woofer' untuk frekuensi rendah, dan
'Tweeters' untuk reproduksi frekuensi tinggi). Pada aplikasi ini kombinasi pass filter tinggi dan rendah disebut
"crossover filter".
Kedua filter CR dan LC lulus rendah yang
menghilangkan hampir SEMUA frekuensi di atas hanya beberapa Hz digunakan dalam
rangkaian power supply, di mana hanya DC (nol Hz) diperlukan pada output.
· High pass filter.
Dengan memanfaatkan rangkaian pembagi tegangan maka dapatlah outputnya
Pass filter tinggi digunakan untuk
menghilangkan atau meredam frekuensi yang lebih rendah di amplifier, terutama
audio amplifier mana ia dapat disebut "BASS CUT" sirkuit.Dalam
beberapa kasus ini juga dapat dilakukan disesuaikan.
· Band pass filter.
Band pass filter mengizinkan hanya sebuah
band frekuensi yang diperlukan untuk lulus, dan menolak sinyal di semua
frekuensi di atas dan di bawah band ini. Desain tertentu disebut filter
T karena cara komponen digambar dalam diagram skematik. Filter T terdiri dari tiga unsur, dua seri terhubung LC sirkuit
antara input dan output, yang membentuk jalan impedansi rendah untuk sinyal
dari frekuensi yang diperlukan, namun memiliki impedansi tinggi untuk semua
frekuensi lainnya.
Selain itu, LC paralel sirkuit terhubung
antara jalur sinyal (di persimpangan dari dua sirkuit seri) dan tanah untuk
membentuk impedansi tinggi pada frekuensi yang diperlukan, dan impedansi rendah
pada semua orang lain. Karena ini desain dasar membentuk hanya satu tahap penyaringan ia
juga disebut filter 'urutan pertama'. Meskipun dapat memiliki sebuah
band lulus cukup sempit, jika dipotong lebih tajam dari yang diperlukan, filter
kedua dapat ditambahkan pada output filter pertama, untuk membentuk filter
'tingkat dua'.
· Stop band filter.
Filter ini memiliki efek sebaliknya untuk
filter band pass, ada dua paralel LC sirkuit di jalur sinyal untuk membentuk
impedansi tinggi pada frekuensi sinyal yang tidak diinginkan, dan rangkaian
seri membentuk jalur impedansi rendah ke tanah pada frekuensi yang sama, untuk
menambahkan untuk penolakan. Band filter
berhenti dapat ditemukan (sering dalam kombinasi dengan band pass filter) pada
frekuensi antara (IF) amplifier radio tua dan penerima TV, di mana mereka
membantu menghasilkan kurva respon frekuensi bentuk cukup kompleks diperlukan
untuk penerimaan yang benar dari kedua suara dan gambar sinyal. Kombinasi berhenti band dan band pass filter, serta transformer
tuned di sirkuit ini, memerlukan penyesuaian frekuensi-hati.