1. Tujuan
[Daftar]
a. Mengetahui alat dan bahan, prinsip kerja, dan dasar teori LPF -20 dB/dec.
b. Mensimulasikan rangkaian LPF -20 dB/dec dengan benar
2. Komponen
[Daftar]
Alat:
Instrumena. Osiloskop
Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.
Spesifikasi:
Pinout:
b. Voltmeter AC
Merupakan alat untuk mengukur tegangan pada suatu circuit. Dalam menggunakannya kita memparalelkan voltmeter dengan rangkaian yang ingin diukur besar tegangannya. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian.
Spesifikasi:
Pinout
Probes
1) Voltage
Merupakan alat yang menunjukkan besar tegangan tanpa menggunakan voltmeter ataupun multimeter.
Generator Daya
a. Sumber tegangan AC (Signal Generator)
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian.
Spesifikasi
Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Spesifikasi:
b. Kapasitor
Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.
Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
Spesifikasi
c. Op-Amp LM741
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Konfigurasi PIN LM741
Spesifikasi:
Adapun rangkaian LPF -20dB/dec adalah seperti pada gambar 219. Dari
rangkaian terlihat bahwa sinyal input diparalelkan dengan kapasitor C
sehingga sinyal input yang berfrekuensi dibawah frekuensi cut-off akan
dilewatkan dan sebaliknya diatas frekuensi cut-off akan digroundkan.
Apabila sinyal yang lewat di kapasitor semakin besar frekuensinya maka
kapasitansi kapasitor semakin kecil dan sesuai dengan rumus kapasitor
terhadap frekuensi seperti berikut.
Rangkaian gambar 219 pada dasarnya adalah rangkaian amplifier karena
memakai feedback negatif tetapi rangkaian filter ACL –nya sama dengan
satu ( ACL =1, butterworth filter). Dengan tegangan input Vi maka tegangan di
titik A adalah:
Misalkan memakai op-amp ideal maka Ed=0 sehingga Vo = VA
Jadi
Jadi, untuk membuat grafik ACL vs w, lakukan substitusi rumus wc pada
rumus ACL menjadi seperti berikut:
Besarnya ACL terhadap nilai w pada LPF -20 dB/dec
Grafik Respon LPF -20dB:
a. Resistor
Simbol :
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
b. Kapasitor
Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.
Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
Spesifikasi
c. Op Amp - LM741
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Karakteristik penguat ideal adalah:
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
Konfigurasi PIN LM741:
Respons karakteristik kurva I-O:
4. Percobaan [Daftar]
a. Prosedur Percobaan
- Siapkan semua bahan dan alat
- Hubungkan semua bahan dan alat
- Atur tegangan dan hambatan
- Jalankan simulasi
- Lalu mencoba menjalankan rangkaian
- Amatilah Respons Frekuensi dan juga respons gelombangnya pada osiloskop
b. Rangkaian Simulasi
Gambar Rangkaian:
c. prinsip kerja
Pertama-tama rangkailah sebuah LPF dengan kapasitor dan juga resistor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus 1/RC dan tentukan nilai A nya. Disini digunakan frekuensi input sebesar 10k Hz sesuai dengan yang telah diperhitungkan dengan rumus. Prinsip kerja dari Low Pass Filter adalah Resistor dirangkai secara seri dengan arah sinyal listrik yang masuk (input). Sementara kapasitor dipasang secara parallel atau posisi tegak lurus dengan frekuensi input untuk menghambat sinyal frekuensi tinggi. Dengan rangkaian Low Pass Filter di atas, kapasitor sebagai komponen reaktif akan mampu memberikan resistansi yang berbeda terhadap sinyal frekuensi yang berbeda yang masuk melewatinya. Resistansi pada kapasitor akan menjadi sangat tinggi saat dilalui oleh sinyal frekuensi rendah. Dan sebaliknya, resistansi akan menjadi sangat rendah bila dilalui oleh sinyal frekuensi tinggi. Sehingga sinyal frekuensi rendah akan diblokir dan tidak dapat melalui kapasitor serta membuat sinyal ini langsung keluar dari rangkaian begitu saja. Sedangkan sinyal frekuensi tinggi dapat melewati kapasitor dengan mudah. Maka hasilnya adalah sinyal frekuensi rendah dan tinggi tidak akan melalui jalur yang sama. Dengan catatan Arus akan selalu memilih jalur yang resistansinya paling rendah, karena kapasitor memberikan resistansi yang rendah dalam rangkaian frekuensi tinggi maka sinyal tersebut akan mengambil jalur yang melewati kapasitor. Sedangkan sinyal
-frekuensi rendah akan memilih jalur alternatif dengan resistansi yang lebih rendah.
Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari rangkaian RC tersebut:
Sehingga frekuensi cut-off dari filter tersebut adalah :