RUMUS LOW PASS FILTER (LPF) DAN RANGKAIANNYA
Pengertian Low Pass Filter
LPF adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang berfungsi untuk menyaring sinyal listrik yang berfrekuensi tinggi dan hanya meloloskan sinyal listrik frekuensi rendah. Contoh sinyal yang disaring oleh LPF yaitu sinyal perubahan tegangan dan audio.
Konfigurasi Low Pass Filter
LPF terbagi menjadi dua jenis berdasarkan konfigurasinya. Jenis pertama adalah LPF RC Filter yang komponennya terdiri dari kapasitor dan resistor. Sedangkan jenis kedua disebut low pass RC filter yang disusun dari komponen berupa resistor dan induktor. Berikut ini penjelasan lengkapny:
1. Low Pass RC Filter
Seperti yang sudah sempat disebutkan sebelumnya, Low Pass RC Filter dibuat menggunakan dua jenis komponen pasif, yaitu resistor dan kapasitor. Kedua komponen ini menghalangi sinyal frekuensi tinggi, sehingga tak bisa melewati filter. Sedangkan sinyal frekuensi rendah dibiarkan berlalu.
Rangkaian low pass RC filter dibuat dengan menggabungkan dua rangkaian, yaitu seri dan paralel. Resistor dipasang sejajar atau seri dengan arah sinyal listrik yang masuk (input). Sedangkan kapasitor posisinya tegak lurus dengan frekuensi input atau dipasang secara paralel untuk menghalau sinyal frekuensi tinggi.
Kapasitor mempunyai resistansi yang akan menjadi sangat tinggi ketika dilalui oleh sinyal listrik yang frekuensinya rendah. Oleh sebab itu, sinyal tersebut diblokir dan tidak dapat melewati kapasitor dan membuat sinyal ini langsung keluar dari rangkaian begitu sudah melewati resistor.
Sebaliknya, resistansi pada kapasitor akan menjadi sangat rendah ketika ada sinyal listrik frekuensi tinggi yang masuk. Sehingga sinyal tersebut dapat melewati kapasitor dengan mudah. Hasilnya, sinyal dengan frekuensi rendah dan tinggi tidak akan melalui jalur yang sama.
Rumus Low Pass Rc Filter
f = 1/2 ?RC Keterangan:
f = Frekuensi (Hz)
? = 3.14
R = nilai resistor (Ohm/?)
C = nilai kapasitor (Farad/F)
Contoh Soal Low Pass RC Filter
Anda ingin membuat sebuah LPF yang terdiri dari dua komponen, yaitu resistor dan kapasitor. Kapasitor yang dipakai adalah jenis kapasitor keramik yang mempunyai nilai 10nF. Sedangkan resistor yang digunakan memiliki nilai 1K?. Berapakah nilai frekuensi yang menjadi cut off di dalam rangkaian ini?
Diketahui:
R = 1 K ? = 1.000 ?
C = 10nF = 10 x 10-9 = 0,000000001 F
Kemudian masukkan angka-angka tersebut ke dalam rumus, seperti:
f=1/2 ?RC
f=1/2 (3,14)(1.000)(0,000000001)
f=15.923,57 Hz atau 15,9kHz
Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa nilai frekuensi cut off adalah 15,9 kHz. Sinyal listrik yang frekuensi senilai 15,9kHz atau yang lebih rendah akan dibiarkan melewati rangkaian dan diteruskan ke arah luar. Sedangkan sinyal yang frekuensinya lebih dari 15,9 akan diblokir dan tidak dibiarkan lanjut ke luar rangkaian.
2. Low Pass RL Filter
Jenis LPF yang satu ini menggunakan komponen yang bernama resistor dan induktor. Fungsinya adalah untuk memblokir aliran sinyal listrik yang frekuensinya lebih tinggi dari yang ditentukan. Berbeda dengan low pass RC yang membiarkan sinyal frekuensi masuk ke rangkaian terlebih dahulu, pada low pass RL filter ini, sinyal frekuensi langsung dilemahkan atau diblokir.
Penempatan induktor dalam rangkaian low pass RL filter dibuat searah dengan sinyal masuk atau input sinyal. Sedangkan untuk resistornya diletakkan secara paralel atau sejajar dengan sinyal input.
Prinsip kerja dari rangkaian ini menggunakan aturan Reaktansi Induktif. Artinya, resistansi atau impedansi induktor akan berubah- ubah seiring dengan perubahan sinyal yang masuk. Seperti yang sudah diketahui, induktor merupakan komponen yang reaktif, sehingga mampu memberikan impedansi berbeda untuk setiap frekuensi sinyal masuk yang berbeda.
Induktor menghasilkan resistansi yang sangat tinggi ketika dilewati oleh sinyal berfrekuensi tinggi. Oleh sebab itu, komponen ini diletakkan secara seri terhadap sinyal yang masuk. Hal ini memungkinkan sinyal frekuensi tinggi langsung diblokir, sedangkan yang frekuensinya rendah akan dilewatkan tanpa hambatan.
Rumus Low Pass RL Filter
f=R/2?L
Keterangan:
f = frekuensi (Hz)
? = 3,14
R = nilai resistor (?)
L = nilai induktor (Henry/H)
Contoh Soal Low pass RL filter
Berapakah nilai cut off rangkaian low pass RL filter memiliki Resistor 10K? dan induktor 470mH?
Diketahui:
R=10K?=10.000?
L=470mH=0,47H
Masukkan angka tersebut ke dalam rumus, seperti:
f=R/2?L
f=10.000/(2(3,14)(0,47))
f=3.387,99Hz=3,39kHz
Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa nilai cut off yang dimiliki oleh rangkaian low pass RL filter di atas adalah 3,39kHz. Apabila ada frekuensi sinyal yang lebih tinggi dari itu, maka akan diblok.