penapis aktif elektronika: teori dan praktek - Agfianto Eko Putra

PENAPIS AKTIF ELEKTRONIKA:
TEORI DAN PRAKTEK
Agfianto Eko Putra
Kata Pengantar
Segala puja dan puji hanya kami haturkan kepada Alloh aza wa jalla yang
telah memberikan karunia-Nya, sehingga penulisan buku ini dapat diselesaikan.
Berawal dari kebutuhan akan buku elektronika yang dapat digunakan sebagai
buku acuan teoritis sekaligus praktis, terutama untuk mereka para hobist, mahasiswa
jurusan elektro dan lain yang terkait baik jenjang D3 maupun S1. Maka kami
memberanikan diri untuk membuat buku dengan judul “Penapis Aktif Elektronika:
Teori dan Praktek” ini untuk memenuhi kebutuhan itu. Selain itu, buku ini juga
merupakan kumpulan hand-out dan materi kuliah yang telah diberikan penulis
selama mengajar mata kuliah ”Tapis Elektronika” di Program Studi Diploma III
Elektronika dan Instrumentasi, FMIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Buku acuan yang digunakan dalam menyusun buku sebagian besar
mengambil dari karangan M. Berlin (”Design of Active Filters, With Experiments) dan
Don Lancaster (”Active Filter CookBook”). Terutama untuk lampiran (daftar resistor
dan kapasitor standar, penurunan persamaan yang digunakan dan koefisien
Tanggapan Butterworth) disediakan sebagai pelengkap buku yang sepenuhnya
diambil dari buku karangan M. Berlin. Diharapkan buku ini dapat menjadi sumbangan
untuk melengkapi khasanah buku elektronika di Indonesia umumnya dan koleksi
buku Anda khususnya.
Pada akhir tiap-tiap bab (kecuali Bab 2), diberikan praktek untuk membantu
memahami teori yang telah dijelaskan sebelumnya, hanya saja praktek ini secara
nyata membutuhkan peralatan yang relatif mahal, seperti osiloskop dua kanal dan
generator fungsi. Namun Andapun bisa mencobanya tanpa memiliki peralatan
tersebut menggunakan simulasi melalui perangkat lunak Electronic Workbench versi
5 atau yang lebih baru.
Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang
tua penulis yang telah membesarkan dan mendidik hingga seperti sekarang ini juga
kepada istri dan anak-anakku yang telah membuat hidup ini lebih kompleks sekaligus
indah, serta kepada pak Rouf sebagai Kepala Lab. Elektronika dan Instrumentasi,
FMIPA, UGM atas fasilitas laboratoriumnya yang telah kami pergunakan selama
penyelesaian buku ini, juga tidak lupa kepada para asisten penulis yang telah dengan
senang hati dan bersusah-payah membantu menyelesaikan buku ini, baik pengeditan
teks, gambar hingga uji-coba rangkaian serta semua pihak yang telah mendukung
penulis untuk menulis dan menerbitkan buku ini. Serta ucapan terima kasih atas
perhatian Anda karena telah (akan) membaca (dan sekaligus membeli) buku ini.
Juli 2002
Agfianto Eko Putra
Daftar Isi
Bab I: Penguat Operasional Sebagai Blok Pembangun Dasar
I.1. Pendahuluan
I.2. Dasar-dasar Penguat Operasional (op-amp)
I.3. Penguat Inversi (Inverting Amplifier)
I.4. Penguat Non-Inversi (Non-inverting Amplifier)
I.5. Pengikut Tegangan (Voltage Follower)
I.6. Penguat Penjumlah (Summing Amplifier)
I.7. Integrator
I.8. Memilih op-amp yang Sesuai
Praktek Bab I: Penguat Operasional
Eksperimen-01: Penguat Inversi (Inverting amplifier)
Eksperimen-02: Penguat Non-Inversi (Non-Inverting amplifier)
Eksperimen-03: Pengikut Tegangan (Voltage Follower)
Eksperimen-04: Penguat Penjumlah (Summing Amplifier)
Eksperimen-05: Cara Kerja Integrator Op-amp
Bab II: Dasar-dasar Penapis
II.1. Penapis Lolos-Rendah (Low-Pass Filter )
II.2. Penapis Lolos -Tinggi (High Pass Filter)
II.3. Penapis Lolos-Pita (Bandpass Filter)
II.4. Penapis Notch (The Notch Filter)
Bab III: Penapis Aktif Lolos-Rendah dan Lolos-Tinggi Order Pertama
III.1. Penapis Aktif Lolos–Rendah Order Pertama
(1st Order Low–Pass Active Filter)
III.2. Konsep Penskalaan (Scaling)
III.3. Penapis Aktif Lolos–Tinggi Order Pertama (1st Order High – Pass Active
Filter)
Praktek Bab III: Penapis Aktif Orde Pertama (1st Order)
Eksperimen-01: Penapis aktif lolos-rendah order pertama dengan penguatan
unitas
Eksperimen-02: Penapis lolos-rendah order pertama dengan penguatan positif
Eksperimen-02: Konsep penskalaan frekuensi
Eksperimen-04: Penapis Lolos-tinggi Order Pertama Penguatan Unitas
Bab IV: Penapis Voltage–Controlled–Voltage–Source (VCVS) Order Kedua
IV.1. Penapis Lolos–Rendah VCVS
IV.2. Penapis Lolos–Tinggi Vcvs
Praktek Bab IV: Penapis Aktif VCVS
Eksperimen-01: Penapis Butterworth lolos-rendah VCVS order kedua (2nd
order) penguatan unitas
Eksperimen-02: Penapis Butterworth lolos-rendah VCVS “komponen sama”
(equal component)
Bab V: Penapis Order Kedua Ragam–Umpanbalik (2nd Order Multiple–Feedback
Filters)
V.1. Penapis Lolos–Rendah Ragam–Umpanbalik
V.2. Penapis Lolos-Tinggi Ragam-Umpanbalik
V.3. Beberapa Komentar
Praktek Bab V: Penapis Lolos-rendah dan Lolos-Tinggi Ragam Umpan-balik
Eksperimen-01: Penapis lolos-rendah order kedua dengan penguatan
passband unitas
Eksperimen-02: Penapis lolos-tinggi order kedua dengan penguatan passband
unitas
Bab VI: Penapis-Penapis Order Tinggi
VI.1. Peng-Kaskade-An (Cascading)
VI.2. Penapis Order Ketiga
VI.3. Penapis Order Keempat (4th)
VI.4. Penapis Order Kelima (5th)
VI.5. Penapis Order Keenam (6th )
VI.6. Pemilihan Order Pernapis
Praktek Bab VI: Penapis-penapis aktif order Tinggi
Eksperimen-01: Penapis lolos-rendah Butterworth order ketiga
Eksperimen-02: Penapis lolos-tinggi Butterworth order keempat
Eksperimen-03: Penapis lolos-rendah Butterworth order kelima
Bab VII: Penapis-Penapis Aktif Lolos-Pita (Band Pass) Dan Notch
VII.1. Penapis Lolos-Pita Ragam-Umpanbalik
VII.2. Penapis Pita-Lebar (Wideband Filter)
VII.3. Penapis-Penapis Notch
Praktek Bab VII: Penapis-penapis aktif Lolos-pita dan Notch
Eksperimen-01: Penapis aktif ragam umpan-balik
Eksperimen-02: Efek pengkaskade-an bagian lolos-pita order kedua, 1-kutub
yang identik
Eksperimen-03: Penapis pita-lebar, dengan cara mengkas-kadekan bagian
penapis lolos-rendah dan lolos-pita
Eksperimen-04: Penapis Notch Twin-T menggunakan op-amp tunggal
Eksperimen-05: Penapis Notch yang dibentuk dari bagian lolos-pita dan
penguat penjumlah
Bab VIII: Penapis Peubah-Kondisi
VIII.1. Penapis Peubah-Kondisi
VIII.2. Penapis Peubah-Kondisi Penguatan Unitas
VIII.3. Penapis Peubah-Kondisi 4 Op-Amp
VIII.4. Penapis Notch Peubah-Kondisi
VIII.5. Penapis-Penapis Komersial
Praktek Bab VIII: Penapis Peubah Kondisi (State Variable)
Eksperimen-01: Penapis Peubah-kondisi penguatan unitas
Eksperimen-02: Penapis Peubah-Kondisi 4 op-amp
Eksperimen-03: Penapis Notch Peubah-Kondisi