Ryan regivan: Maret 2014

A. TUJUAN

1. Menyusun rangkaian op-amp sebagai rangkaian filter.

2. Mempelajari hubungan amplitudo dan fase antara isyarat masukan dan isyarat keluaran sebagai fungsi frekuensi.

3. Melihat respon frekuensi rangkaian terhadap frekuensi tinggi dan rendah.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Power supply.

2. AFG.

3. Osiloskop.

4. Multimeter.

5. Kabel probe x 2

6. Breadboard.

7. IC LM741 x 1

8. C 0.01µF x 3

9. C 1µF x 1

10. Resistor 12K x 1

11. Potensio 500 Ω x 1

12. Resistor 6K8 x 1

C. TEORI DASAR

Sebuah tapis/filter merupakan sebuah jaringan rangkaian yang didesain agar dapat melewatkan isyarat pada daerah frekuensi tertentu. Daerah frekuensi dimana isyarat dapat diloloskan disebut pita lolos (pass band filter) da daerah frekuensi dimana isyarat ditolak disebut pita henti (stop band filter). Filter dengan pita lolos pada frekuensi rendah disebut filter lolos rendah (low pass band filter = LPF), sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi (high pass band filter = HPF). Kita dapat juga mendesain filter dengan pita henti pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi. Pada bagian ini kita akan mempelajari filter lolos rendah dan tinggi dengan menggunakan op-amp dan akan melihat respon frekuensi audio terhadap filter.

Sebuah filter audio adalah rangkaian penguat bergantung pada frekuensi, bekerja di rentang frekuensi audio, 0 Hz sampai 20 kHz luar. Banyak jenis filter ada untuk aplikasi termasuk equalizers grafis, synthesizer, efek suara, CD player dan sistem virtual reality.
Menjadi penguat bergantung pada frekuensi, dalam bentuknya yang paling dasar, sebuah filter audio ini dirancang untuk memperkuat, lulus atau menipiskan (amplifikasi negatif) beberapa rentang frekuensi. Jenis umum termasuk low-pass filter, yang melewati frekuensi di bawah frekuensi cutoff mereka, dan semakin melemahkan frekuensi di atas frekuensi cutoff. Sebuah filter high-pass tidak sebaliknya, melewati frekuensi tinggi di atas frekuensi cutoff, dan frekuensi semakin menghaluskan bawah frekuensi cutoff. Sebuah filter bandpass melewati frekuensi antara frekuensi dua cutoff, sementara menghaluskan mereka di luar jangkauan. Sebuah band-menolak filter, melemahkan frekuensi antara frekuensi dua cutoff, sementara lewat orang-orang di luar jangkauan 'menolak'. Filter semua-pass, melewati semua frekuensi, tetapi mempengaruhi fase dari komponen sinusoidal diberikan sesuai dengan frekuensinya.

Dalam beberapa aplikasi, seperti dalam desain grafis equalizers atau pemutar CD, filter dirancang sesuai dengan seperangkat kriteria obyektif seperti band pass, lulus pelemahan band, berhenti band, dan menghentikan pelemahan band, dimana band-band lulus adalah rentang frekuensi yang audio dilemahkan kurang dari maksimum yang ditentukan, dan band berhenti rentang frekuensi yang audio harus dilemahkan oleh minimal tertentu.

High Pass Filter (HPF)

Sebuah tapis/filter merupakan sebuah jaringan yang didesain agar dapat melewatkan isyarat pada daerah frekuensi tertentu. Daerah frekuensi dimana isyarat dapat diloloskan disebut pita lolos (pass band) dan daerah frekuensi dimana isyarat ditolak disebut pita henti (stop band). Filter dengan pita lolos pada frekeunsi rendah disebut filter lolos rendah, sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi. Kita dapat juga mendesain filter dengan pita henti pada frekuensi rendah dan pada frekuensi tinggi. Pada bagian ini kita akan mempelajari filter lolos tinggi dengan menggunakan op-amp.

Rangkaian High Pass Filter ini perbedaannya dengan Low Pass Filter hanya perpindahan tempat tahanan

dan kapasitor. Perhitungan ouputnya sebagai berikut :

Output High Pass Filter Vo vs frekuensi

2.10.4 High Pass Filter order kedua (-40dB)

Seperti halnya pada LPF order kedua, HPF order kedua ini cirinya sama, maka persamaan

yang terjadi adalah :

D. LANGKAH KERJA

1. Menyusun rangkaian op-amp filter lolos rendah seperti gambar di bawah ini,dengan pencatu daya LM741 dengan memasang dua baterai atau sunber DC variabel( tegangan CT 9V).

1. Menghitung prediksi frekuensi 3 dB rangkaian diatas tersebut dengan menggunakan rumus F _3dB= 1/2 . 3.14 √RC. Dengan menggunakan harga C = 0,01 µF dan harga R = 500 Ω.

2. Menghitung besar penguatan AV dimana AV = Vo / Vi = 1+R2/R1.dengan memasang harga R1 = 12 kΩ dan R2 = 6k8.

3. Mengatur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 5kHz dengan ampliudo 1 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.

4. Mengulangi langkah ke 4 untuk beberapa frekuensi yang lain.

Analisa HPF:

1. Prediksi frekuensi F_3dB = 76 Hz

F = 1/ 2ᴨ√RC

= 1/ 2. 3,14 √500.0,01.10^-6

= 1/ 6,28 √5.10^-6

= 1/ 6,28 2,2.10^-3

= 1/ 1,3.10^-2

= 76 Hz

2. Besar penguatan AV = 1,56 kali penguatan.

AV = VO/ Vi

= 1+ R2 / R1

= 1+ 6800/12000

= 1+0,56

= 1,56 kali penguatan

3. Dengan menggunakan AFG besar Vo,Vi,dan AV adalah

Ø Vi = 2 x 1

= 2 Vp-p

Ø Vo = 1 x 50 mv

= 50 mv

= 0,05 V

Ø AV = VO / Vi

= 0,05 / 2

= 0,025 kali penguatan

= 20 log VO / Vi

= 20 log 0,025

= -32 db

F = 9 KHz

Ch 1 isyarat masukan

a. Time/div = 0,1 MS

b. Volt/div = 1 V

c. Vi = 2 x 1

= 2 Vp-p

Ch 2 isyarat keluaran

a. Time/div = 0,1 MS

b. Volt/div = 50 mv

c. Vo = 2 x 50 mv

= 100 mv

= 0,1 Vp-p

Beda fasa antara isyarat masukan dan keluaran = 90 ͦ

Analisa secara teori :

a) F = 100 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 1,64

= 4,2 db

b) F = 300 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 1,57

= 3,9db

c) F = 500 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 1,26

= 2db

d) F = 700 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 1,03

= 0,25 db

e) F = 800 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 9,28

= 19 db

f) F = 1000 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 6,24

= 15 db

g) F = 1200 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 0,5

= - 6 db

h) F = 2000 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 0,2

= -13 db

i ) F = 3000 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 0,1

= -2 db

j) F = 10000Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 0,008

= -41 db

k) F = 50000 Hz

AV = 20 log Vo/Vi

= 20 log 0,003

= -5 db

TABEL PERCOBAAN :

No	Frekuensi masukan (Hz)	Vi (Vp-p)	Vo (Vp-p)	Vo /Vi (V)	Φ
1	100	2	-	-	-
2	300	2	4	0,008	25 ͦ
3	500	2	6	0,12	35 ͦ
4	700	2	8	0,16	20 ͦ
5	800	2	8	0,16	20 ͦ
6	1000	2	10	0,02	45 ͦ
7	1200	2	12	0,024	47 ͦ
8	2000	2	20	0,04	85 ͦ
9	3000	2	30	0,06	90 ͦ
10	10000	2	100	0,2	88 ͦ
11	50000	1	0,28	0,28	115 ͦ

20Hz
30Hz
40Hz
50Hz
100Hz
500Hz
1KHz
5KHz
10KHz
20Khz
600Hz
700Hz
800Hz
900Hz

KESIMPULAN

Filter high-pass atau sering juga disebut dengan filter lolos atas adalah suatu rangkaian yang akan melewatkan suatu isyarat yang berada diatas frekuensi cut-off (ωc) sampai frekuensi cut-off (ωc) rangkaian tersebut dan akan menahan isyarat yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off (ωc) rangkaian tersebut. High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cut off.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. 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).
Filter ini berfungsi meloloskan frekuensi diatas frekuensi cut off dan meredam semua frekuensi di dibawahnya.Dan HPF akan memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi dibawah frekuensi cut off dan tetap untuk tegangan diatas frekuensi cut off. Sehingga HPF berlawanan dengan LPF.Terjadi perselisihan nilai antara hasil pengamatan pada grafik dengan hasil perhitungan seperti yang terlihat pada evaluasi di atas. Baik itu pada LPF maupun pada HPF.

Ryan regivan

Minggu, 09 Maret 2014

PRAKTIKUM AUDIO VIDEO (HIGH PASS FILTER)