Bidang Studi Keahlian Program Studi Keahlian Kompetensi Keahlian Satuan Pendidikan
: : : :
Teknologi dan Rekayasa Teknik Elektronika Teknik Audio Video SMK Negeri 2 Bawang
PENGUJIAN RESPONS FREKUENSI RANGKAIAN FILTER PASIF RC
No. Jobsheet Kelas/Semester Waktu Tanggal
: 04 : X TAV / 2 : 16 jam x 45 menit :
A. TUJUAN
Setelah selesai praktik diharapkan siswa dapat: 1. Memahami gambar skema rangkaian filter pasif RC; 2. Memahami prinsip kerja rangkaian filter pasif RC; 3. Merakit rangkaian rangkaian filter pasif RC; 4. Melakukan kalibrasi CH1 dan CH2 Oscilloscope dual trace; 5. Menentukan setting awal AFG untuk menghasilkan sinyal sinusioda dengan amplitudo 1 VP-P pada frekuensi 1 kHz dengan attenuasi 0 dB; 6. Menguji respons frekuensi rangkaian filter pasif RC untuk seluruh spektrum frekuensi audio 20 Hz – 20 kHz; 7. Membuat gambar kurva respons frekuensi rangkaian filter pasif RC. B. LANDASAN TEORI
Filter adalah suatu sistem sistem yang dapat memisahkan sinyal berdasarkan 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
fungsi alih
kuantitas output
kuantitas input
function):
T
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 dan stopband . Dalam pass band ideal, ideal, magnitude-nya adalah 1 (= 0 dB), sementara pada stop band , magnitude-nya adalah nol (= - dB). Berdasarkan frekuensi yang dilewatkan filter dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: 1. Filter lolos bawah ( low pass filter ) 2. Filter lolos atas ( high pass filter ) 3. Filter lolos pita ( band pass filter ) 4. Filter stop band Penjelasan 4 Klasifikasi Filter: 1. Filter lolos bawah ( low pass filter ), ), pass band berawal berawal dari = 2f = 0 radian/detik sampai dengan = 0 radian/detik, dimana 0 adalah frekuensi cut-off . 2. Filter lolos atas ( high pass filter ), ), berkebalikan dengan filter lolos bawah, stop band berawal dari = 0 radian/detik sampai dengan = 0 radian/detik, dimana 0 adalah frekuensi cut-off . 3. Filter lolos pita ( band pass filter ), ), frekuensi dari 1 radian/detik sampai 2 radian/detik adalah dilewatkan, sementara frekuensi lain ditolak. 4. Filter stop band , berkebalikan dengan filter lolos pita, frekuensi dari 1 radian/detik sampai 2 radian/detik adalah ditolak, sementara frekuensi lain diteruskan.
Berikut ini gambaran karakteristik filter ideal dalam grafik magnitude terhadap frekuensi (dalam radian/detik). Meskipun filter ideal ini tidak pernah ada, tetapi dapat memudahkan kita memahami karakter filter.
Gambar 1. Karakteristik Filter Ideal
Karakter filter riil tidaklah sama dengan karakter filter ideal. Dalam filter riil, frekuensi cutoff 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.
Gambar 2. Karakteristik Filter Riil Menurut pemakaian komponen aktif, filter dapar dibedakan menjadi filter pasif dan filter aktif. 1. Filter Pasif 2. Filter Aktif
Filter pasif, yaitu: filter yang tidak menggunakan komponen aktif. Komponen filter hanya terdiri dari komponen-komponen pasif: tahanan (R), induktor (L) dan kapasitor (C), RC, LC atau RLC. Kelebihan : dapat dipergunakan untuk frekuensi tinggi. Filter ini mempunyai beberapa kelemahan, antara lain: peka terhadap masalah kesesuaian impedansi. relatif berukuran besar dan berat, khususnya filter y ang menggunakan induktor (L). non linieritas, khususnya untuk frekuensi rendah atau untuk arus yang cukup besar. * * *
Filter aktif, yaitu: filter yang menggunakan komponen aktif, biasanya transistor atau penguat operasi (op-amp). Kelebihan filter aktif antara lain: untuk frekuensi kurang dari 100 kHz, penggunaan induktor (L) dapat dihindari. relatif lebih murah untuk kualitas yang cukup baik, karena komponen pasif yang presisi harganya cukup mahal. Kekurangan : kebutuhan catu daya eksternal,lebih sensitif terhadap perubahan lingkungan,dan frekuensi kerja yang sangat dipengaruhi oleh karakteristik komponen aktifnya. * *
C. ALAT DAN BAHAN
1. Rangkaian Uji Filter Pasif LPF, HPF dan BPF; 2. Kertas Semilog; 3. Alat Ukur: a. AVO meter standard b. AFG (audio Frequency Generator) c. CRO (Cathode Ray Oscilloscope) Dual Trace D. KESELAMATAN KERJA
1. Pastikan komponen terhubung dengan benar sesuai gambar skema rangkaian filter pasif RC. 2. Pada saat mengukur respon frekuensi dengan menggunakan CRO dan AFG, lakukan kali brasi CRO terlebih dahulu dan setting awal AFG pada frekuensi tengah (1 kHz) dengan wave form sinus dan attenuasi 0 dB. E. GAMBAR KERJA
1. Gambar Skema Rangkaian Filter Pasif RC
2. Gambar Pengujian Respons Frekuensi
F. LANGKAH KERJA
1. Siapkan alat dan bahan. 2. Rangkai rangkaian filter pasif LPF, HPF dan BPF sesuai gambar skema. 3. Lakukan kalibrasi CRO dan setting AFG untuk frekuensi 1 kHz, sinus, attenuator 0 dB, dengan amplitudo 1 VPP. 4. Berikan sinyal sinus 1 VPP pada input rangkaian dan amati dengan CH1, serta output dilihat dengan CH2. 5. LPF: Lakukan pengubahan frekuensi (Hz) mulai dari 20, 50, 100, 200, 500, 1k, 2k, 5 k, 10 k, 15 k, dan 20 k. 6. HPF: Lakukan pengubahan frekuensi (Hz) mulai dari 20, 50, 100, 200, 500, 1k, 2k, 5 k, 10 k, 15 k, dan 20 k. 7. BPF: lakukan pengubahan frekuensi (Hz) mulai dari 20, 50, 100, 200, 500, 1k, 2k, 5 k, 10 k, 15 k, dan 20 k. 8. Masukkan data percobaan pada tabel 1, 2 dan 3. 9. Hitung besar penguatan (gain), yaitu : besar Vout dibagi dengan Vin yang menunjukkan seberapa X (kali) besar penguatan. Selanjutnya hitung penguatan dalam decibel (dB), yaitu sebesar 20 log vout/Vin. 10. Gambarkan grafik respons frekuensi rangkaian Filter C Jenis LPF, HPF, dan BPF pada kertas semilogaritma dan bandingkan hasilnya. 11. Praktik selesai. Kembalikan semua alat dengan rapi dan buatlah laporan praktik. G. TABEL DATA HASIL PRAKTIK Hasil Kalibrasi CH1 dan CH2 CRO:
Gambar bentuk gelombang hasil kalibrasi CH1 Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)
= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div
Amplituo sinyal (VP-P)
= div vertikal X skala V/div = ..... VP-P
Perioda sinyal
T
Frekuensi
F
= div horizontal X skala Time/div = .... s = 1/T = .... Hz
Gambar bentuk gelombang hasil kalibrasi CH2 Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)
= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div
Amplituo sinyal (VP-P)
= div vertikal X skala V/div = ..... VP-P
Perioda sinyal
T
Frekuensi
F
= div horizontal X skala Time/div = .... s = 1/T = .... Hz
Hasil setting awal AFG:
Frekuensi = .... x .... = 1 kHz Waveform = sinusioda Attenuasi = 0 dB Output AFG = Vin rangkaian uji = ... div X ... V/div = ... V P-P Gambar bentuk gelombang out AFG = Vin rangkaian uji Skala Volt/div Skala Time/div Div vertikal (amplitudo) Div horizontal (perioda)
= .... V/div = ... s/div = ... div = ... div
Amplituo sinyal (VP-P)
= div vertikal X skala V/div = ..... VP-P
Perioda sinyal
T
Frekuensi
F
= div horizontal X skala Time/div = .... s = 1/T = .... Hz
Gambar Grafik Respons Frekuensi Rangkaian Filter Pasif RC Jenis Low Pass Filter (LPF)
Gambar Grafik Respons Frekuensi Rangkaian Filter Pasif RC Jenis High Pass Filter (HPF)
Gambar Grafik Respons Frekuensi Rangkaian Filter Pasif RC Jenis Band Pass Filter (BPF)
Gambar Respons Frekuensi Filter Pasif RC Jenis LPF, HPF dan BPF
