Laporan Prak Rangkaian High Pass Filter

RANGKAIAN HIGH PASS FILTER (HPF)
VI
BIANCA SURYA NOBELIA
3110181058
1 – D4 MEKATRONIKA B
3110181033
ENDAH
SURYAWATI NINGRUM, ST, MT
3110181033
YASIN
SETIO BUDI, A. Md
213110181033
MEI 2019
3110181033
PERCOBAAN VI
RANGKAIAN HIGH PASS FILTER (HPF)
A. Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat :
 Merangkai rangkaian defferensiator dengan komponen pasif R, L dan
C.
 Menentukan nilai komponen R dan C untuk memperoleh
variasi bentuk gelombang output dengan merubah nilai
frekuensi.
 Menggambarkan bentuk gelombang output, jika diberi input
gelombang kotak.
Dasar Teori
Filter adalah adalah sebuah rangkaian yang dirancang agar melewatkan
suatu pitra frekuensi tertentu seraya memperlemah semua isyarat di luar pita ini.
Pengertian lain dari filter adalah rangkaian pemilih frekuensi agar dapat
melewatkan frekuensi yang diinginkan dan menahan (couple)/membuang (by
pass) frekuensi lainnya.
Secara umum, filter aktif dapat dibagi atas empat jenis berdasarkan
rentang atau lebar atau sempitnya respon frekuensi putput (bandwidth) yang
dihasilkan yaitu :
1.
Tapis aktif lolos rendah (Aktive Low Pass Filter),
2.
Tapis aktif lolos tinggi (Aktive High Pass Filter),
3.
Tapis aktif lolos pita ( Active Band Pass Filter),
4.
Tapis aktif lolos sekat (Active Band Stop Filter dasarnya sama
dengan).
High pass filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi, tetapi
mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cutoff.Nilainilai 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. Filter ini
sangat berguna sebagai filter yang dapat memblokir komponen frekuensi rendah yang
tidak diinginkan dari sebuah sinyal kompleks saat melewati frekuensi tertinggi.
Tapis Lolos Tinggi atau High Pass Filter ini dapat dibuat dengan menggunakan
komponen pasif seperti Resistor dengan Kapasitor atau Induktor. High Pass Filter
yang dibuat dari Resistor dan Kapasitor disebut dengan High Pass RC Filter sedangkan
High Pass Filter atau HPF yang terbuat dari Resistor dan Induktor disebut dengan High
Pass RL Filter. Filter Pasif yaitu filter yang menggunakan komponen pasif ini tidak
memiliki elemen penguat seperti Transistor dan Op-Amp sehingga tidak memiliki
perolehan penguatan sinyal, oleh karena itu tingkat OUTPUT-nya selalu kurang dari
tingkat INPUT-nya.
Dua Jenis Konfigurasi Utama High Pass Filter
1. High Pass RC Filter
High Pass RC Filter atau Penyaring Lolos Atas RC adalah rangkaian penyaring
frekuensi yang terdiri dari komponen pasif yaitu Resistor (R) dan Kapasitor (C) yang
meneruskan sinyal frekuensi tinggi tetapi menghambat atau memblokir frekuensi
rendah. Untuk membuat Penyaring RC ini, Kapasitor (C) ditempatkan secara seri
dengan sinyal INPUT rangkaian dan Resistor (R) ditempatkan secara paralel atau
sejajar dengan sinyal INPUT seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini :
Dari rangkaian High Pass RC Filter diatas, Kapasitor (C) yang merupakan
komponen reaktif ini akan menawarkan resistansi yang berbeda terhadap sinyal
frekuensi yang berbeda yang masuk melaluinya. Resistansi Kapasitor akan tinggi
terhadap sinyal frekuensi rendah atau sinyal DC sedangkan resistansi rendah
terhadap sinyal frekuensi tinggi. Karena dengan karakteristik kapasitor yang
beresistansi tinggi terhadap sinyal frekuensi rendah atau sinyal DC, Kapasitor
tersebut akan menghalangi sinyal frekuensi rendah untuk melewatinya sehingga
hanya sinyal frekuensi tinggi saja yang berhasil melewati kapasitor tersebut.
Kapasitor jenis ini juga berfungsi sebagai Kapasitor kopling (Coupling Capasitor)
karena melewatkan sinyal AC tetapi memblokir sinyal DC.
High Pass Filter merupakan penyaring frekuensi yang banyak digunakan
diberbagai jenis rangkaian, salah satunya adalah rangkaian Mikrofon. Mikrofon
adalah perangkat yang memerlukan daya DC agar dapat beroperasi dan
membutuhkan sinyal AC seperti suara manusia dan musik sebagai sinyal INPUT-nya.
Dengan kata lain, sinyal DC hanya sebagai daya agar dapat mengoperasikan mikrofon
namun tidak boleh muncul pada OUTPUT yang bersinyal AC (Audio). Jadi, untuk
meneruskan sinyal Audio yang berbentuk sinyal AC dan memblokir sinyal DC, kita
memerlukan rangkaian High Pass Filter (HPF) atau Penyaring Lolos Atas.
Rumus High Pass RC Filter
𝑓=
1
2𝝅𝑅𝐶
Dimana :
f = Frekuensi dalam satuan Hz
π = 3.14
R = Nilai Resistor dalam satuan Ohm (Ω)
C = Nilai Kapasitor dalam satuan Farad (F)
2. High Pass RL Filter
High Pass RL Filter adalah High Pass Filter yang terdiri dari Resistor dan
Induktor yang dapat meneruskan sinyal Frekuensi Tinggi tetapi melemahkan atau
memblokir sinyal frekuensi rendah. Untuk merangkaian Rangkaian High Pass RL Filter
ini, Induktor ditempatkan secara paralel dengan sinyal sumber daya yang memasuki
rangkaian sedangkan Resistor ditempatkan secara seri dengan sinyal INPUTnya
seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini:
Rangkaian diatas adalah rangkaian High RL Filter yang dapat melewati sinyal
frekuensi tinggi dan melemahkan sinyal frekuensi rendah. Sama seperti Kapastior,
Induktor juga merupakan komponen reaktif yang dapat berubah resistansi-nya
tergantung pada sinyal frekuensi yang melaluinya. Induktor akan melewati sinyal
frekuensi rendah dengan resistansi yang rendah sedangkan frekuensi tinggi yang
melalui akan dihambat atau dilemahkan dengan resistansi yang tinggi. Dengan
demikian, sinyal frekuensi rendah akan mudah melewati Induktor sedangkan sinyal
frekuensi tinggi akan dilemahkan atau diblokir sebagai OUTPUT pada rangkaian High
Pass Filter ini.
Rangkaian diatas menggunakan prinsip kerja Reaktansi Induktif. Perlu diingat
bahwa arus akan mengambil jalur yang resistansinya paling rendah. Karena Induktor
menawarkan resistansi yang tinggi terhadap sinyal frekuensi tinggi, sinyal frekuensi
tinggi tidak akan melalui Induktor dan akan mengambil jalur alternatif yang
menawarkan resistansi rendah, yaitu jalur ke OUTPUT pada rangkaian RL Filter ini. Di
satu sisi, sinyal frekuensi rendah akan melewati jalur ke Induktor karena Induktor
menawarkan resistansi yang rendah untuk sinyal frekuensi rendah.
Rumus High Pass RL Filter
𝒇=
Dimana :
f = Frekuensi dalam satuan Hz
π = 3.14
R = Nilai Resistor dalam satuan Ohm (Ω)
L = Nilai Induktor dalam satuan Henry (H)
𝑅
𝟐𝝅𝐿
B. Rangkaian Percobaan :
1. Pengukuran Arus
FG
V1
C =0.27µF
L = 94 mH
1 Volt
(Konstan)
OSC
V2
R = 590
CH-1
CH-2
C1. Tabel Data Pengukuran
F(kHz)
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
3,0
4,0
5,0
V2
Ω (f/fc)
α (dB)




Ukur V dengan mengubah-ubah f=
0,1 kHz sd 5 kHz, dengan step 0,1
kHz.
Hitung o = -20 log (V *V ) dB
kemudian catat hasilnya pada
tabel.
Gambarkan bentuk gelombang
tegangan pada L dan C untuk nilai
V > V , V=V dan V<V (cukup
diwakili 3 gbr saja). Frekuensi Cutoff terjadi pada saat
Dari data hasil pengukuran,
gambarkan kurva
karakteristik HPF, seperti gbr
dibawah ini
Grafik Karakteristik HPF
𝑅
𝐿ℎ = 2𝜋𝐹 atau 𝐶ℎ =
𝑐ℎ
1
2𝜋𝐹𝑐ℎ 𝑅
𝐹𝑐ℎ =
𝑅
1
=
2𝜋𝐿ℎ
2𝜋𝐶ℎ
2. Perancangan Filter.
C
V1
FG
V2
L
R
 Tentukan frekuensi Cut-off sebesar 1, 2, 3, 4 dan 5 KHz.
Buat sedemikian sehingga V V2 dengan cara mengubah-ubah nilai L dan C
kemudian catat nilai L dan C pada tabel dibawah.

Pada saat VI = V2 berarti frekuensi tersebut adalah frekuensi Cut-off
C2.Tabel Data Pengukuran
V1 = V2 = 1 Volt konstan
No.
Fc (kHz)
L (mH)
1.
1
2.
2
3.
3
4.
4
5.
5
C(µF)
C. Tugas sebagai analisa data :
1. Dari percobaan (1) hitung frekuensi cut-off secara teoritis, kemudian
bandingkan dengan fc dari data hasil pengukuran.
2. Amati bentuk gelombang tegangan pada L dan C, pada saat V1>V2 , V1=V2
dan V1 < V2 . Bagaimana perbandingan amplitudo dan fasenya ?
3. Apakah kurva karakteristik HPF sudah mendekati bentuk ideal ?
4. Dari percobaan (2) hitung fc secara teoritis berdasarkan nilai L dan C yang
diperoleh dari pengukuran. kemudian bandingkan dengan fc pada
percobaan.
5. Jika ada perbedaan hitung prosentase kesalahan menggunakan rumus sbb
: error error (%) = [ (fc ukur - fc hitung)/ fc ukur ] x 100%
6. Beri penjelasan secara ilmiah apa penyebab terjadinya kesalahan data
dalam pengukuran.
Tugas Praktikum :
1.
𝐹𝑐ℎ =
𝐹𝑐ℎ =
𝐹𝑐𝑙 =
1
1
=
2𝜋𝑅𝐶ℎ
2𝜋𝐶𝑙𝑅
1
2 × 3,14 × 600 × 0,26 × 10−6
1.000.000
979,68
𝐹𝑐𝑙 = 1.020,74𝐻𝑧
2. Untuk amplitudo yang bisa dibuat perbandingan adalah V2nya, Karena V1
selalu konstan 1,00 volt. V2 akan memiliki amplitudo yang lebih besar jika
tegangannya lebih besar dari V1, juga akan memiliki nilai amplitudo yang
lebih kecil jika tegangannya lebih kecil dari V1.
Untuk beda fase, pada saat V1=V2, V1<V2 dan V1>V2 memiliki beda fase
yang tidak menentu.
3. Sudah mendekati bentuk ideal dari kurva HPF, seperti berikut ini :
1000
1040
1020
2,5
5
810
320
60
0,1
0,5
0,9
1,2
Series 1
(1)
4.
𝑅
𝑓𝑐 = 2𝜋𝐿
600
𝑓𝑐 = 2𝜋.95,5
𝑓𝑐 = 1.0004
(2)
𝑅
𝑓𝑐 = 2𝜋𝐿
600
𝑓𝑐 = 2𝜋.48
𝑓𝑐 = 1,99
(3)
𝑅
𝑓𝑐 = 2𝜋𝐿
600
𝑓𝑐 = 2𝜋.31
𝑓𝑐 = 3,08
(4)
𝑅
𝑓𝑐 = 2𝜋𝐿
600
𝑓𝑐 = 2𝜋.23
𝑓𝑐 = 4,15
(5)
𝑅
𝑓𝑐 = 2𝜋𝐿
600
𝑓𝑐 = 2𝜋.19
𝑓𝑐 = 5,02
Perbandingan fc:
NO
1
2
3
4
5
L
95,5 mH
48 mH
31 mH
23 mH
19 mh
5. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =
Error
:
𝑓𝑐 Ukur
1 kHz
2 kHz
3 kHz
4 kHz
5 kHz
C
0,26
0,13
0,088
0,066
0,053
𝑓𝑐((𝑢𝑘𝑢𝑟)−𝑓𝑐(ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔))
𝑓𝑐(𝑢𝑘𝑢𝑟)
(2)
=
𝑥 100%
2−1,99
2
𝑥100%
= 0,5 %
(3)
=
3−3,08
3
𝑥100%
𝑓𝑐 Hitung
1,0004 kHz
1,99 kHz
3,08 kHz
4,15 kHz
5,02 kHz
= 2,6%
(4)
=
4−4,15
4
𝑥100%
= 3,75%
(5)
=
5−5,02
5
𝑥100%
= 0,4%
6. kesalahan pada data terjadi dikarenakan beberapa factor, salah satunya
adalah pembulatan pada hasil pengukuran atau perhitungan agar mendapat
hasil nilai yang lebih bagus. Bukan hanya itu, biasanya ada juga kesalahan
pada pembacaannya, kesalahan saat merangkai, dan pula adanya kerusakan
pada komponen
7. Persen error dari perbandingan praktikum dan teori, disebabkan dari
beberapa hal :
a. Komponen yang rusak
b. Alat ukur yang rusak
c. Pembacaan yang salah
d. Kesalahan saat merangkai
e. Dll.
ANALISA
Dari praktikum yang dilakukan, diketahui bahwa rangkaian High Pass Filter (
HPF ) membutuhkan sebuah resistor, kapasitor dan inductor. Dimana terdapat dua
percobaan pada praktikum kali ini, yang pertama yaitu menganaisa rangkaian dengan
melihat pengaruh perubahan frekuensi dan yang kedua adalah perancangan filter
dimana apabila te;ah ditentukan nilai frekuensi cut offnya. Pada percobaan pertama,
kita dapat menganalisa perubahan V2 (tegangan pada kapasitor), besar mho, dan
besar alfa yang dihasilkan akibat perubahan frekuensi
𝛼 = −20 log
Ω=
𝑣2
𝑣1
𝑓
𝑓𝑐
Pada percobaan ini, dari data yang kami dapatkan bahwa frekuensi cut-off (fc)
bernilai 1 khz dan terbukti dari perhitungan untuk mencari frekuensi cut-off yaitu :
𝐹𝑐 =
1
2𝜋𝑅𝐶
Pada praktikum pertama, merangkai rangkaian R-L-C, dengan R=600,
C=0,26µF, dan L=95 mh, sesuai dengan rangkaian yang telah dicontohkan, kemudian
mengubah-ubah nilai frekuensinya, mulai dari 0,1 hingga 5 kHz. Dari perubahanperubahan tersebut didapatkan V2 yang berbeda-beda, tetapi tetap dengan V1 yang
konstan (1,00 Volt). Dengan demikian, didapatkan V1=V2,V1<V2, dan V1>V2. Jika
V1=V2, maka artinya frekuensi pada saat itu adalah frekuensi cut off, pada praktikum
pertama, didapatkan frekuensi cutoff pada 1200 Hz. Hal ini terbukti tidak jauh
berbeda dengan teorinya yang telah didapat sekitar 1020 Hz.
Lalu untuk perancangan filter dimana kita mencari nilai sebuah komponen
yang ada dengan V1=V2 ( Konstan) dan nilai resistor yang udah di tentukan senilai
600 Ω. Disini kita harus merancang nilai dari kapasitor dan inductor sehingga kita
dapat memiliki frekuensi cut off yang sesuai pada laporan pendahuluan, yaitu 1 khz,
2 khz, 3 khz, 4 khz, dan 5 khz. Maka didapatkan hasil bahwa pada perancangan filter
untuk Frekuensi cut-off 1 Khz , kapasitor dan Induktor yang digunakan adalah 0,26 uF
dan 95,5 mH. untuk Frekuensi cut-off 2 Khz , kapasitor dan Induktor yang digunakan
adalah 0,13 uF dan 48 mH. untuk Frekuensi cut-off 3 Khz , kapasitor dan Induktor
yang digunakan adalah 0,088 uF dan 31 mH. untuk Frekuensi cut-off 4 Khz , kapasitor
dan Induktor yang digunakan adalah 0,066 uF dan 23 mH. untuk Frekuensi cut-off 5
Khz , kapasitor dan Induktor yang digunakan adalah 0,053 uF dan 19 mH.
KESIMPULAN
1. Filter adalah suatu rangkaian yang digunakan untuk membuang tegangan
output pada frekuensi tertentu.
2. Pada high pass filter yang telah di praktekkan setelah frekuensi di naikkan
maka lama kelamaan output nya semakin besar setelah cut-off pada frekuensi
1200 Hz
3. Dari praktikum yang dilakukan hasil outpunya dapat dilihat nilai tegangan dari
rendah, lama kelamaan semakin membesar setelah melalui frekuensi
tertentu.
4. Vout diperoleh dengan cara mengubah frekuensi pada osiloskop, semakin
besar frekuensi tegangannya naik. Hal ini sesuai teori karena pada frekuensi
tinggi sinyal output diperbesar. Ini yang di sebut high pass filter, yaitu sinyal
dengan frekuensi tinggi lolos dan isyarat dengan frekuensi rendah tidak lolos(
diberi pelemahan).
5. Apabila telah ditetapkan frekuensi cut off nya, maka dapat dicari niai-nilai
komponen
LAMPIRAN
1. Pengukuran Arus
1) f = 0,1 kHz
2) f = 0,2 kHz
3) f = 0,3 kHz
4) f = 0,4 kHz
5) f = 0,5 kHz
6) f = 0,6 kHz
7) f = 0,7 kHz
8) f = 0,8 kHz
9) f = 0,9 kHz
10) f = 1 kHz
11) f = 1,2 kHz
12) f = 1,4 kHz
13) f = 1,6 kHz
14) f = 1,8 kHz
15) f = 2 kHz
16) f = 2,5 kHz
17) f = 3 kHz
18) f = 4 kHz
19) f = 5 kHz