High Pass Filter – Pengertian Filter Aktif Dan Pasif Menggunakan Resistor, Kapasitor Dan Op-Amp

High Pass Filter – Pengertian Filter Aktif Dan Pasif Menggunakan Resistor, Kapasitor Dan Op-Amp. Hello sahabat Gamma pada kesempatan kali ini saya akan menulis sebuah artikel tentang rangkaian “High Pass Filter” atau “Tapis Lolos Tinggi”. Di sini kita akan mempelajari mengenai filter yaitu filter pasif dan filter aktif menggunakan Resistor, capasitor dan Induktor serta pengat Op-Amp. Kita juga akan mempelajari bagaimana cara membuat sebuah filter untuk meredam frekuensi tertentu (Lihat Contoh Kasus). Baik Untuk mempersingkat waktu langsung saja kita mulai.

Rangkaian High Pass Filter menggunakan Penguat Non-Inverting

Pengertian High Pass Filter (HPF)

High Pass Filter adalah sebuah rangkaian elektronika yang dapat meloloskan frekuensi tinggi dari sebuah sinyal listrik di atas frekuensi cut-off ( atau frekuensi sesuai yang kita inginkan) dan meredam frekuensi rendah dari sinyal listrik di bawah frekuensi cut-off. Frekuensi cut-off bisa di artikan sebagai frekuensi batas atau frekuensi minimum dari rangkaian High Pass Filter yang akan diloloskan. Filter dapat dibuat menggunakan komponen pasif (seperti : resistor, kapasitor dan induktor ) dan komponen aktif (seperti : Op-Amp dan Transistor). Dengan demikian kita dapat mengelompokkan filter menjadi dua tipe, yaitu filter aktif dan pasif. Filter aktif adalah filter yang dibuat dengan komponen aktif. Komponen aktif seperti Op-Amp ini digunakan ketika kita ingin memperkuat sinyal frekuensi yang telah difilter. Filter pasif adalah filter yang dibuat dengan komponen pasif. Penggunaan filter pasif ketika sinyal frekuensi hasil filter tidak perlu lagi di kuatkan menggunakan penguat, artinya sinyal frekuensi hasil filter telah dapat diterjemahkan atau dibaca. Ada dua tipe penguatan yang dapat kita gunakan yaitu penguatan Inverting dan Non-Inverting.

Penguat Inverting

Penguatan Inverting atau penguatan membalik adalah dimana isyarat keluaran hasil penguatan, berbeda fase 180 derajat dengan isyarat masukan. Pada penguatan ini terjadi pembalikan fase sebesar 180 derajat. Berikut ini adalah rangkaian Penguatan Inverting (Membalik).

High Pass Filter – Pengertian Filter Aktif Dan Pasif Menggunakan Resistor, Kapasitor Dan Op-Amp

Dimana besarnya penguatan ini dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

Dimana Av adalah besarnya penguatan dan R2 pada rangkaian bertindak sebagai Resistor Feedback (Rf) dan R1 berindak sebagai Resistor input (Ri).

Jika ingin mengetahui rangkaian penguat inverting dan percobaan tentang penguat inverting teman-teman dapat membacanya pada artikel dibawah ini.

Baca Juga : Laporan Elektronika Dasar - Penguat Inverting

Penguat Non-Inverting (Tidak Membalik)

Non-Inverting (Tidak Membalik) adalah dimana isyarat keluaran hasil penguatan, memiliki fase yang sama dengan isyarat masukan. Pada penguatan ini terjadi tidak terjadi pembalikan fase antara isyarat input dan output. Berikut ini adalah rangkaian Penguatan Non-Inverting (Membalik).

Dengan besar penguatan non-inverting adalah (Penguatan ini selalu lebih besar dari 1)

Filter Pasif - Rangkaian High Pass Filter

Filter Pasif HPF dapat dibuat menggunakan rangkaian RC sederhana. Filter ini dibuat dengan cara menghubungkan satu resistor dan kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan tegangan input. Untuk tegangan keluaran pada High Pass Filter diambil pada komponen Resistor. Jika kita mengambil tegangan keluaran pada komponen kapasitor maka itu merupakan filter Low Pass Filter. Berikut adalah desain rangkaian High Pass Filter menggunakan komponen RC.

Rumus High Pass Filter

Dimana besarnya frekuensi cut-off dapat dihitung menggunkaan persamaan

Filter Aktif - Rangkaian High Pass Filter

Ketika keluaran filter sangat kecil maka kita perlu penguat untuk menaikkan amplitudo keluaran. Salah satunya dengan menggunakan penguatan Non-Inverting. Disini kita menggunakan penguatan non-inverting dengan tujuan kita tidak ingin terjadi pembalikan fase keluaran dari filter. Berikut adalah rangkaian High Pass Filter menggunakan Penguat Non-Inverting.

Rangkaian High Pass Filter menggunakan Penguat Non-Inverting

Filter High Pass Filter yang ditambahkan penguat non-iverting. Respon frekuensi dari rangkaian filetr aktif HPF sama dengan Filter pasif HPF hanya saja amplitudo sinyal keluaran ditingkatkan oleh penguat Op-Amp.

Rumus Filter Aktif - Rangkaian High Pass Filter

Perhatikan persamaan filter pasif dari rangkaian High Pass Filter dan Penguatan Non-Inverting yang telah kita bahas di atas, maka kita peroleh:

Perhatikan rangkaian High Pass Filter yang ditambahkan penguat non-inverting terlihat bahwa keluaran dari filter akan menjadi input bagi penguat non inverting maka kita per oleh besarnya tegangan keluaran High Pass Filter setelah di kuatkan adalah

Dari persamaan di atas kita dapat simpulkan bahwa respon frekuensi sebelum dan sesudah ditambahkan penguat non-inverting adalah sama. Namun, amplitudo keluarannya meningkat sebesar Av.

Contoh Kasus - Cara Merancang Filter – High Pass Filter

Misalkan Pulsa untuk sebuah motor step dikirimkan pada frekuensi 2000 Hz. Pulsa ini mengandung noise dengan frekuensi 60 Hz. Rancanglah sebuah filter yang meredam frekuensi noise 60 Hz, tetapi redamannya terhadap pulsa-pulsa untuk motor step tidak boleh melebihi 3 dB.

Solusi :

Dalam desibel besarnya penguatan diperoleh menggunakan persamaan di bawah ini

Redaman sebesar 3 dB pada pulsa berati bahwa P = -3 dB. Maka diperoleh

Gunakan Rumus Tegangan Keluaran Filter High Pass Filter untuk mendapatkan besarnya frekuensi cut-off. Pada frekuensi 2000 Hz, maka diperoleh.

Sehingga diperoleh : fc = 2000 Hz.

1. Rancang Filter High Pass Filter.

Misalkan C = 0,01 μF, dengan menggunakan persamaan frekuensi cut-off kita peroleh

Jadi kita dapat merencang filter dengan C sebesar 0,01 μF dan R sebesar 7,956 KOhm.

2. Pengaruh Filter

Pengaruh Filter pada noise 60 Hz diperoleh menggunakan persamaan berikut

Jadi, kita dapat simpulkan bahwa hanya 3% dari nois 60 Hz yang tersisa, dengan kata lain filter telah meredam sebesar 97%.

Kesimpulan dari kasus diatas adalah kita dapat membuat filter High Pass Filter menggunakan C sebesar 0,01 μF dan R sebesar 7,956 KOhm. Untuk meredam noise pada frekuensi 60 Hz, akan tetapi redaman tersebut tidak moleh lebih dari 3 dB. dan diperoleh hasil bahaw nois pada frekuensi 60 Hz telah diredam sebesar 97% dan noise yang tersisa adalah 3%.