LAPORAN 2 - FILTER AUDIO (LPF)

A.    TUJUAN

1. Menyusun rangkaian op-amp sebagai rangkaian filter. 
2. Mempelajari hubungan amplitudo 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 10 nF x 3
9. Resistor 12K x 1
10. Resistor 22K x 2
11. Resistor 6K8 x 1

C. TEORI DASAR

Sebuah tapis/filter merupakan sebuah jaringan rangkaian yang didesain agar dapat melewatkan isyarat pada daerah frekuensi tertentu. Daerah frekuensi dimana isyarat dapat diloloskan disebut pita lolos (pass band filter) da daerah frekuensi dimana isyarat ditolak disebut pita henti (stop band filter). Filter dengan pita lolos pada frekuensi rendah disebut filter lolos rendah (low pass band filter = LPF), sedangkan untuk pita lolos pada frekuensi tinggi disebut filter lolos tinggi (high pass band filter = HPF). Kita dapat juga mendesain filter dengan pita henti pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi. Pada bagian ini kita akan mempelajari filter lolos rendah dan tinggi dengan menggunakan op-amp dan akan melihat respon frekuensi audio terhadap filter.

Sebuah filter audio adalah rangkaian penguat bergantung pada frekuensi, bekerja di rentang frekuensi audio, 0 Hz sampai 20 kHz luar. Banyak jenis filter ada untuk aplikasi termasuk equalizers grafis, synthesizer, efek suara, CD player dan sistem virtual reality. 

Menjadi penguat bergantung pada frekuensi, dalam bentuknya yang paling dasar, sebuah filter audio ini dirancang untuk memperkuat, lulus atau menipiskan (amplifikasi negatif) beberapa rentang frekuensi. Jenis umum termasuk low-pass filter, yang melewati frekuensi di bawah frekuensi cutoff mereka, dan semakin melemahkan frekuensi di atas frekuensi cutoff. Sebuah filter high-pass tidak sebaliknya, melewati frekuensi tinggi di atas frekuensi cutoff, dan frekuensi semakin menghaluskan bawah frekuensi cutoff. Sebuah filter bandpass melewati frekuensi antara frekuensi dua cutoff, sementara menghaluskan mereka di luar jangkauan. Sebuah band-menolak filter, melemahkan frekuensi antara frekuensi dua cutoff, sementara lewat orang-orang di luar jangkauan 'menolak'. Filter semua-pass, melewati semua frekuensi, tetapi mempengaruhi fase dari komponen sinusoidal diberikan sesuai dengan frekuensinya.

Dalam beberapa aplikasi, seperti dalam desain grafis equalizers atau pemutar CD, filter dirancang sesuai dengan seperangkat kriteria obyektif seperti band pass, lulus pelemahan band, berhenti band, dan menghentikan pelemahan band, dimana band-band lulus adalah rentang frekuensi yang audio dilemahkan kurang dari maksimum yang ditentukan, dan band berhenti rentang frekuensi yang audio harus dilemahkan oleh minimal tertentu. 

Low-pass filter, dibangun oleh transposing resistor dan kapasitor. Semuanya dinyatakan sebelumnya masih berlaku, hanya sekarang tingkat output turun sebagai frekuensi masukan dinaikkan, bukan seperti yang diturunkan.

D. LANGKAH KERJA

• Susun rangkaian op-amp filter lolos rendh (LPF) seperti terlihat gambar 1. Dan filter lolos tinggi (HPF) seperti pada gambar 2. Pencatu daya LM741 dibuat dengan memasanag dua baterai atau sumber dc variable (tegangan CT 9 Volt) 
•  Rangkaian filter lolos rendah pada gambar 1 akan menghasilkan frekuensi 3dB mengikuti F3dB= ½ . 3.14RC. dengan menggunakan harga C = 0,01 uF dan harga R= 20kohm, kita akan memprediksikan frekuensi 3dB rangkaian tsb sebesar F3db………………………… Hz.

• Besarnya penguatan filter ini ditentukan dengan pemasangan resistor R1 dan R2 dimana AV = V0 – Vi = 1 + R2/ R1. dan dengan memasang R1= 12k ohm dan R2= 6,8 k ohm , kita dapat penguatan sebesar AV=…………… 
• Dengan menggunakan AFG , atur frekuensi isyarat sinusoida masukan Vi = 100 Hz dengan Amplitudo 200 mV p-p . hubungkan isyarat masukan ke Ch1. Osiloskop dan isyarat keluaran ke cH2. Pembacaan pada Osiloscop adalah Vi……. 1,6…. Vp-p (hasil Pratikum), Vo = …….. 1…… Vp-pp. VA=  V0/Vi ( 1/1,6=  0,625 ). Beda fase antara isyarat masukan dan keluaran = 90 ͦ.
  

• Ulangi langkah 4. Untuk beberapa frekuensi lain dan lengkapi table berikut :

20 Hz

50 Hz

100Hz

300 Hz

500 Hz

700 Hz

800 Hz

1000 Hz

2000 Hz

3000 Hz

10000 Hz

F. ANALISA

G. KESIMPULAN

• Low Pass Filter (LPF) berfungsi untuk meloloskan frekuensi dibawah frekuensi cut off dan meredam semua frekuensi di atasnya. Dengan kata lain LPF memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi diatas frekuensi cut off dan tetap untuk tegangan dibawah frekuensi cut off.
• 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.
• 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 ωRC Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa Filter Lolos Rendah (Low Pass Filter, LPF) hanya meloloskan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-off (fc) saja.