LAPORAN
2
Pratikum
Audio dan Radio
Filter Audio
ALMA HENDRA
1206213
Pendidikan
Teknik Elektronika
Jurusan
teknik elektronika
Fakultas
teknik
Universitas
Negeri Padang
2014
A. TUJUAN
1. Menyusun rangkaian op – amp sebagai
rangkaian filter.
2. Mempelajari hubungan amplitude 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 10nF x 3
9. R12K x 1
10. R22K x 2
11. R6K8 x 1
C. TEORI PENDUKUNG
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 filter ) dan
daerah frekuensi dimana isyarat ditolak disebut pita henti ( stop band filter ).
Filter dengan pita lolos pada
frekuensi rendah disebut pita lolos rendah ( low pass band filter = LPF )
sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi ( high pass band filter = HPF ).dapat
juga mendesain filter denganpita henti pada frekuensi rendah dan pada frekuensi
tinggi. Pada bagian ini akan mempelajari filter lolos rendah dan tinggi dengan
menggunakan op – amp dan akan melihat respon frekuensi audio terhadap filter.
Low Pass Filter
Low Pass
Filter (LPF) atau Filter Lolos Bawah adalah filter yang hanya melewatkan sinyal
dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) dan akan
melemahkan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off
(fc).
Pada filter
LPF yang ideal sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (fc) tidak akan
dilewatkan sama sekali (tegangan output = 0 volt). Rangkaian low pass filter RC
merupakan jenis filter pasif, dengan respon frekuensi yang ditentukan oleh
konfigurasi R dan C yang digunakan. Rangkaian dasar LPF dan grafik respon
frekuensi LPF sebagai berikut.
Rangkaian Dasar Dan Grafik Respon Frekuensi Low Pass
Filter RC
Frekuensi
cut-off (fc) dari filter pasif lolos bawah (Low Pass Filter,LPF) dengan RC
dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut:Rangkaian filter
pasif LPF RC diatas terlihat seperti pembagi tegangan menggunakan R. Dimana
pada filter LPF RC ini tegangan output diambil pada titik pertemuan RC.
Tegangan output (Vout) filter pasif LPF seperti terlihat pada rangkaian diatas
dapat diekspresikan dalam persamaan matematis sebagai berikut:
Besarnya
penguatan tegangan (G) pada filter pasif yang ideal maksimum adalah 1 = 0dB
yang hanya terjadi pada frekuensi sinyal input dibawah frekuensi cut-off (fc).
Penguatabn tegangan (G) filter LPF RC pasif dapat dituliskan dalam persamaan
matematis sebagai berikut:
Penguatan
tegangan (G) LPF RC dapat dituliskan dalam satuan dB sebagai berikut:
Pada filtrer
lolos bawah (low pass filter ,LPF) terdapat beberapa karakteristik mendasar
sebagai berikut:
- · Pada saat frekuensi sinyal input lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) (fin << fc) maka penguatan tegangan / Gain (G) = 1 atau G=0dB.
- · Pada saat frekuensi sinyal input sama dengan frekuensi cut-off (fc) (fin = fc) maka ω = 1/RC sehingga penguatan tegangan / Gain (G) menjadi -3 dB atau terjadi pelemahan tegangan sebesar 3 dB.
- · Pada saat frekuensi sinyal input lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc) (fin >> fc) maka besarnya penguatan tegangan (G) = 1/ωRC atau G = -20 log
D. LANGKAH KERJA PRATIKUM
1. Menyusun rangkaian op – amp filter
lolos rendah seperti terlihat pada gambar 1. Dan filter lolos tinggi seperti
terlihat pada gambar 2. Pencatu daya LM741 dibuat dengan memasang dua baterai
atau sumber DC variabel ( tegangan CT 9 Volt ).
2. Rangkaian filter lolos rendah pada
gambar 1 akan menghasilkan frekuensi 3 dB mengikuti F3dB = 1/2 RC. Dengan menggunakan harga C = 0,01 uF
dan harga R = 22 k, dapat memprediksi frekuensi 3 dB rangkaian tersebut sebesar
F3db = 1/(2*3,14*R2C1)
=
1/(2*3,14*20000*10-8)
=
1/(12,56*10-4)
=
796,18 Hz.
3. Besarnya penguatan filter ini
ditentukan oleh pemasangan resistor R1 dan R2 dimana
AV = Vo / Vi = 1 + R2 / R1. Dengan memasang R1 = 12 k dan R2 = 6,8 k, kita
dapat penguatan sebesar
AV = 1+R2/R1
= 1+6,8/12
=
1+0,567
=
1,567 X
4. Dimana menggunakan AFG, atur
frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 1
kHz dengan amplitude 2 Vp – p. hubungkan isyarat masukan ke Ch.1 osiloskop dan
isyarat keluaran ke Ch.2. pembacaan pada osiloskop adalah Vi =260 mVp – p, Vo =
320 mVp – p.
V A = Vo/Vi
= 320/260
= 1,231 X
A dB =
10 log Vo/Vi
= 10 log 320/260
= 10 log 1,231
= 10 * 0,09
= 0,9 dB
Beda fase antara isyarat masukan dan
keluaran ϕ =0o. tampilkan isyarat masukan dan keluaran yang ada pada osiloskop
adalah
ϕ = 90 )
Bentuk gelombang LPF
Ch. 1 (isyarat masukan)
Time/div =
0,5 mS
Volt/div =
100 mV
Vi
= 260 mVp-p
Ch.2
(isyarat keluaran)
Time/div = 0,5
mS
Volt/div =
100 mV
V0 =
320 mVp-p
5. Ulangi langkah 4 ( tanpa menggambar
sketsa ) untuk beberapa frekuensi lain dan lengkapi table berikut.
|
NO
|
Frekuensi Masukan
(Hz)
|
Vi
(Vp-p)
|
Vo
(Vp-p)
|
Vo/Vi
|
 ) |
|
1
|
100
|
2,6 x 100 mV= 260 mV
=
|
4 x 100 mV= 400 mV
=
|
400/260=1,54
|
36
 |
|
2
|
300
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
4 x 100 mV= 400 mV
=
|
400/260=1,54
|
54
|
|
3
|
500
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
3,6 x 100 mV= 360 mV
=
|
360/260=1,38
|
54
|
|
4
|
700
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
3 x 100 mV= 300 mV
=
|
300/260=1,15
|
72
|
|
5
|
800
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
2,6 x 100 mV= 260mV
=
|
260/260=1
|
86
|
|
6
|
1.000
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
2,2 x 100 mV= 220 mV
=
|
220/260=0,85
|
100
|
|
7
|
1.200
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
1,6 x 100 mV= 160 mV
=
|
160/260=0,62
|
135
|
|
8
|
2.000
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
0,6 x 100 mV= 60 mV
=
|
60/260=0,23
|
135
|
|
9
|
3.000
|
2,6 x 100 mV = 260 mV
=
|
0,4 x 100 mV= 40 mV
=
|
40/260=0,15
|
150
|
|
10
|
10.000
|
2,6 x 100 mV= 260 mV
=
|
0,2 x 100 mV= 20 mV
=
|
20/260=0,07
|
160
|
6. Ulangi langkah 2-5 dan lengkapi juga
data tabelnya sesuai dengan pengamatan pada filter High Pass Filter.
Gambar rangkaian HPF
Bentuk gelombang HPF
Ch. 1 (isyarat masukan)
Time/div =
250 mikro S
Volt/div =
100 mV
Vi
= 280 mVp-p
Ch.2
(isyarat keluaran)
Time/div =
250 mikro S
Volt/div =
100 mV
V0 =
320 mVp-p
|
NO
|
Frekuensi Masukan
(Hz)
|
Vi
(Vp-p)
|
Vo
(Vp-p)
|
Vo/Vi
|
) |
|
1
|
100
|
2,8 x 100 mV= 280 mV
=
|
2 x 5 mV= 10 mV
=
|
10/280=0,04
|
180
|
|
2
|
300
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
0,8 x 100 mV= 80 mV
=
|
80/280=0,29
|
120
|
|
3
|
500
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
1,4 x 100 mV= 140 mV
=
|
140/280=0,50
|
116
|
|
4
|
700
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
2.4 x 100 mV= 240 mV
=
|
240/280=0,86
|
134
|
|
5
|
800
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
2,8 x 100 mV= 280mV
=
|
280/280=1
|
180
|
|
6
|
1.000
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
3,2 x 100 mV= 320 mV
=
|
320/280=1,14
|
252
|
|
7
|
1.200
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
3,6 x 100 mV= 360 mV
=
|
360/280=1,29
|
300
|
|
8
|
2.000
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
3,8 x 100 mV= 380 mV
=
|
380/280=1,36
|
328
|
|
9
|
3.000
|
2,8 x 100 mV = 280 mV
=
|
4 x 100 mV= 400 mV
=
|
400/280=1,43
|
346
|
|
10
|
10.000
|
2,6 x 100 mV= 260 mV
=
|
4 x 100 mV= 400 mV
=
|
40/280=1,43
|
360
|
E. ANALISIS
1. LPF
F3db =
1/(2*3,14*R2C1)
= 1/(2*3,14*20000*10-8)
= 1/(12,56*10-4)
= 796,18 Hz
Xc = 1/(2*3,14*FC)
= 1/(2*3,14*796,18*10-8)
= 1/(5*10-5)
= 20 kΩ
AV = Rf/Ri
= Xc/Ri
= 20
kΩ/20 kΩ
= 1 X
2. HPF
Fc = 1/(2*3,14*RfC2)
= 1/(2*3,14*20000*10-8)
= 1/(12,56*10-4)
= 796,18 Hz
Xc = 1/(2*3,14*Fc C)
=
1/(2*3,14*796,18*10-8)
= 1/(5*10-5)
= 20 kΩ
AV = Rf/Ri
= Xc/Ri
= 20
kΩ/20 kΩ
= 1 X
F. Kesimpulan
Seperti yang
kita lihat pada tabel 1 pratikum bahwa
semakin besar frekuensi yang diberikan maka semakin kecil pula penguatan yang
di hasilkan ,hal ini terjadi karena tegangan keluaran yang dihasilkan,
sedangkan secara matematis diketahui bahwa penguatan sebanding dengan tegangan
keluaran, seperti rumus : AV = Vo / Vi = 1 + R2 / R1.
Jadi keduanya akan saling
mempengaruhi.begitu juga dengan sebaliknya , pada tabel 2 terlihat bahwa
semakin kecil frekuensi yang diberikan maka tegangan output dan penguatan yang
di hasilkan juga akan semakin besar.bahkan pada saat frekuensi yang diberikan
lebih rendah maka akan dapat mengahsilakan tegangan output yang lebih besar
dari v input yang di berikan.
0 komentar:
Posting Komentar