Tugas Pendahuluan Modul 3 elek



1. Penjelasan kondisi [Kembali]

Kondisi 7 : Buatlah rangkaian HPF 20dB dan jelaskan kenggulan dan kekurangannya!

Pada kondisi ini, tugasnya adalah membuat sebuah rangkaian High Pass Filter (HPF) 20 dB dengan menggunakan penguat operasional (Op-Amp). Tujuannya adalah untuk memahami bagaimana filter jenis ini bekerja dalam melewatkan frekuensi tinggi dan meredam frekuensi rendah, serta menganalisis keunggulan dan kekurangannya melalui pengamatan menggunakan osiloskop dan multimeter.

Elemen kunci dalam rangkaian:

Sumber Tegangan (Input):
Sinyal uji berasal dari function generator berupa sinyal sinusoidal dengan rentang frekuensi tertentu (100 Hz – 1000 Hz). Sinyal ini merupakan input yang akan diproses oleh filter.

Sistem Filter (Processing):

  • Rangkaian HPF disusun dengan komponen resistor dan kapasitor yang dikombinasikan dengan Op-Amp.

  • Prinsip dasarnya, pada frekuensi rendah (di bawah frekuensi cut-off), kapasitor memiliki impedansi tinggi sehingga sinyal tidak diteruskan ke output (diredam).

  • Pada frekuensi tinggi (di atas frekuensi cut-off), impedansi kapasitor menurun sehingga sinyal dapat diteruskan dan diperkuat oleh Op-Amp.

  • Rangkaian HPF ini diatur untuk memberikan penguatan sebesar 20 dB, artinya sinyal yang lolos akan diperkuat dengan faktor tertentu.

Alat Ukur (Output Viewer):

  • Multimeter digunakan untuk mengukur tegangan input dan output.

  • Osiloskop digunakan untuk melihat bentuk gelombang input dan output serta membandingkan amplitudo pada frekuensi rendah dan tinggi.

  • Dari hasil pengukuran dapat dibuat grafik respon frekuensi (Bode Plot) untuk menggambarkan karakteristik filter.

Hasil pada osiloskop:

  • Pada frekuensi rendah: amplitudo sinyal output jauh lebih kecil karena teredam.

  • Pada frekuensi tinggi: amplitudo output hampir sama dengan input dan diperkuat sesuai gain 20 dB.

Tujuan akhir dari kondisi ini:
Menunjukkan bagaimana sebuah rangkaian High Pass Filter dengan gain 20 dB dapat berfungsi untuk melewatkan frekuensi tinggi dan meredam frekuensi rendah, serta menganalisis performanya sehingga dapat diketahui keunggulan dan kelemahannya.

2. Prinsip Kerja Kondisi [Kembali]

Secara umum, prinsip kerja rangkaian High Pass Filter (HPF) adalah melewatkan sinyal dengan frekuensi lebih tinggi dari frekuensi cut-off (fc), dan meredam sinyal dengan frekuensi lebih rendah dari fc. Pada kondisi ini, HPF dikombinasikan dengan Op-Amp yang memberikan penguatan sebesar 20 dB, sehingga sinyal frekuensi tinggi yang lolos tidak hanya diteruskan tetapi juga diperkuat.

1. Tahap Penyaringan Sinyal (Filtering)

  • Frekuensi Rendah (< fc): Kapasitor memiliki impedansi tinggi, sehingga arus yang diteruskan ke penguat menjadi sangat kecil. Akibatnya sinyal frekuensi rendah diredam dan tidak muncul di output.

  • Frekuensi Tinggi (> fc): Kapasitor memiliki impedansi rendah, sehingga sinyal dapat melewati jalur rangkaian dan diteruskan ke penguat. Sinyal ini lolos sebagai output utama filter.

2. Tahap Penguatan (Amplification)

Setelah melalui proses penyaringan, sinyal frekuensi tinggi masuk ke Op-Amp yang dikonfigurasi untuk menghasilkan penguatan sebesar 20 dB. Artinya, amplitudo sinyal output menjadi lebih besar dibanding input, khususnya pada frekuensi di atas cut-off. Dengan demikian, filter ini tidak hanya berfungsi sebagai selektor frekuensi, tetapi juga sebagai penguat sinyal.

3. Respon Frekuensi (Frequency Response)

  • Di bawah fc: Amplitudo output sangat kecil, hampir mendekati nol.

  • Pada fc: Output berada pada titik transisi, sekitar 70% dari amplitudo input (atau -3 dB).

  • Di atas fc: Output stabil dengan penguatan sebesar 20 dB, sesuai karakteristik rangkaian.

4. Keunggulan dan Kelemahan

  • Keunggulan:

    • Mampu meredam sinyal frekuensi rendah (misalnya komponen DC atau noise 50 Hz) sehingga hanya frekuensi tinggi yang diteruskan.

    • Adanya Op-Amp dengan gain 20 dB membuat sinyal frekuensi tinggi dapat diperkuat, sehingga hasil output lebih jelas dan berguna untuk aplikasi penguat audio maupun komunikasi.

    • Stabil dan mudah diimplementasikan karena menggunakan kombinasi sederhana resistor, kapasitor, dan Op-Amp.

  • Kelemahan:

    • Tidak efektif untuk frekuensi rendah, karena sinyal di bawah frekuensi cut-off akan hilang.

    • Masih terdapat sedikit distorsi pada frekuensi mendekati cut-off.

    • Membutuhkan catu daya tambahan untuk Op-Amp, sehingga lebih kompleks dibanding filter pasif sederhana.

Kesimpulan

Prinsip kerja HPF 20 dB adalah memanfaatkan sifat kapasitor untuk meredam frekuensi rendah dan meloloskan frekuensi tinggi, kemudian memperkuat sinyal yang lolos dengan Op-Amp. Rangkaian ini sangat bermanfaat dalam aplikasi audio maupun komunikasi untuk menghilangkan gangguan frekuensi rendah dan memperkuat sinyal frekuensi tinggi, meskipun tetap memiliki keterbatasan pada efisiensi di frekuensi rendah dan kebutuhan komponen aktif.

3. Rangkaian Kondisi [Kembali]



4.Video Penjelasan Kondisi[Kembali]



5. Tugas Pendahuluan (Soft File)[Kembali]

download Tugas Pendahuluan disini
download datasheet resistor  disini
download datasheet Op Amp disini
download video rangkaian disini
download file rangkaian disini



Komentar

Posting Komentar