Laporan BPF

LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM SISTEM TELEKOMUNIKASI SEMESTER III TH 2014/2015

JUDUL Band Pass Filter (BPF) GRUP 2

3D PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA 2014

PEMBUAT LAPORAN

: KELOMPOK 2

NAMA PRAKTIKAN

: 1. Cintia Clarissa Putri 2. Dwi Herry Saputro 3. Evi Septiana 4. Farhah Zakiyah

TGL. SELESAI PRAKTIKUM

: 30 Oktober 2014

TGL. PENYERAHAN LAPORAN

: 6 November 2014

NILAI

:

KETERANGAN

:

2

3

BAND PASS FILTER (BPF) I.

TUJUAN 1. Memberikan kesimpulan tentang level 3 dB filter band pass dari pengukuran statis. 2. Menampilkan kurva respon filter band pass 3 tingkat pada osiloskop. 3. Menjelaskan keistimewaan kurva band pass ideal. 4. Menjelaskan fungsi tiap-tiap tingkat sebuah filter band pass tiga tingkat. 5. Menjelaskan pengaruh miss-match pada putput filter band pass.

II.

III.

DIAGRAM RANGKAIAN

ALAT DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN

NO.

ALAT

Var

1.

U. Patch Panel

1

Jumla h 3

2.

Function Generator

1

3.

Oscilloscope GW

1

4.

Universal Counter

1

5.

BNC to banana Cable

4

6.

Banana to banana Cable

2

7.

Jumper plug-in kecil

30

8.

Jumper plug-in besar

8

9.

Resistor 47 ohm

R1

1

10.

Resistor 800 ohm (470Ω seri 330Ω)

R2,R3

2

11.

Resistor 10 kOhm

tambaha n

1

12.

Resistor 100 kOhm

R4

1

13.

Variable capasitor 5 – 500 pF

C1,C2,C3

3

14.

Capasitor 1 nF atau 470 pF

C4

1

15.

Coils 140 H

L1,L2,L3

3

2

16.

IV.

Dioda AA118

V1

1

DASAR TEORI A. Band Pass Filter Dalam

teknik-teknik

frekuensifrekuensi

tertentu.

radio Hal

sering tersebut

dibutuhkan dapat

penyaringan

dilaksanakan

dengan

menggunakan band pass filter yang memiliki 2 rangakaian tala atau lebih yang dikopel secara bersamaan. Kurva respon ideal band pass filter terlihat pada gambar dibawah ini.

Dalam pemakaian, kurva ideal ini jarang dicapai, pada gambar di bawah ditunjukkan kurva respon dengan kemiringan tertentu dan amplitudonya yang tidak konstan dalam daerah yang dilewatkan. Definisi lebar jalur yang dilewatkan relatif rumit. Pada pelaksanaan, jalur yang dilewatkan dibatasi pada

daerah

dimana tegangan

U2 adalah

3 dB dibawah

tegangan

maksimum. Tegangan-tegangan pada titik -3 dB (U2 = 0,7.U2maks) dapat dengan mudah diukur. Frekuensi yang berkenaan dengan itu dapat dibaca pada skala generator/frekuensi meter. Perbedaan/selisih frekuensi tersebut adalah lebar jalur 3 dB yang dilewatkan.

3

B. Band Pass filter dengan rangkaian tala, semuanya ditala pada frekuensi A yang sama, diuji pada latihan di bawah ini.

C = 180 pF, L = 140 uH, R = 800 ohm Untuk tiap tingkat tala dengan C = 180 pF dan L = 140 uH frekuensi resonansinya adalah fo = 1/2LC = 1 / 2 x 140 μH x 180 pF = 1 MHz Respon-respon rangkaian transfer tergantung pada impedansi individu dimana tingkat tala bervariasi untuk tiap tingkat frekuensi yang berbeda. Kebutuhan jalur yang dilewatkan diperoleh hanya saat filter diterminasi oleh karakteristik impedansinya (Zo), juga resistansi internal generator harus sama dengan Zo (matching). Harga Zo diberikan sebagai berikut : Zo = 1/2C = 140 μH/ 2 x 180 pF = 622 ohm

4

Dalam pelaksanaannya, R diset ke 1,25Zo. Jadi R = 777 ohm, di mana harga tersebut cukup mendekati 500 ohm.

V.

DATA PERCOBAAN 

Lembar Kerja 1 Pass Band Filter Satu Tingkat  Frekuensi resonansi : fo = 1 MHz  3 dB drop pada : f1 = 714 KHz  pada : f2 = 1930 KHz  Band width : f =1216 KHz



Lembar Kerja 2 Pass Band Filter Tiga Tingkat  3 dB drop pada : f1 = 439,5 KHz  pada : f2 = 1723 KHz  Band width : f =1283,5 KHz



Lembar Kerja 3

5

Penunjukkan sinyal MP 2

A F

= 0,44 Vpp = 555,5 KHz

6

VI.

ANALISA

VII.

Percobaan di atas merupakan percobaan mengenai band pass filter.

Band Pass Filter adalah filter yang banyak melewatkan sebuah pita frekuensi saja dan melemahkan semua frekuensi diluar pita tersebut. Filter ini mempunyai tegangan output maksimum yang diatur dari C1, C2 dan C3. VIII. Pada lembar kerja 1 C1 diatur hingga mendapatkan tegangan output maksimum yaitu 8 Vpp dengan Band Pass sebesar 3 dB dan frekuensi resonansi fo = 1 MHz. Frekuensi resonansi adalah frekuensi dimana sinyal mencapai keadaan maksimum. Pada filter satu tingkat Band Pass 3 dB drop ketika frekuensi minimum sebesar 714 KHz dan frekuensi maksimum sebesar

1930

MHz sehingga didapat Bandwidth sebesar 1216 KHz. IX. Pada lembar kerja 2 C1, C2, C3 diatur hingga rangkaian beresonansi dan mendapatkan tegangan output maksimum 8 Vpp. Pada filter tiga tingkat Band Pass 3 dB drop ketika frekuensi minimum sebesar 439,5 KHz dan frekuensi maksimum sebesar 1723 KHz sehingga didapat Bandwidth sebesar 1283,5 KHz. X. Pada lembar kerja 3 dilakukan guna melihat sinyal pada MP2. Berdasarkan data yang didapatkan dari hasil percobaan

dapat dilihat bahwa

rangkaian ekstra berfungsi agar sinyal keluaran (output) sesuai dengan cuplikannya. XI. Pada lembar kerja 4 dilakukan 3 kali pengukuran yaitu pass band filter satu tingkat R1 = 47 Ω lalu 3 tingkat menggunakan R3 = 330Ω dan 3 tingkat R3 = 10 kΩ.Dan frekuensi yang digunakan adalah dari 500-1500 KHz.Dari hasil percobaan, pada semua tingkat Vpp nya mengalami penurunan pada setiap tingkatan filter. Pada filter 1 tingkat dengan R1= 47 Ω, dicapai Vpp max sebesar 8 Vpp, sedangkan pada filter 3 tingkat dengan R3 = 330 Ω, dicapai Vpp max sebesar 4 Vpp, dan pada filter 3 tingkat denganR3 = 10 kΩ, dicapai Vpp max sebesar 5,7 Vpp. Dapat terlihat bahwa

Vpp yang paling besar didapat

pada

rangkaian band pass filter 1 tingkat.

XII.

  

KESIMPULAN Band Pass Filter adalah filter yang banyak melewatkan sebuah pita frekuensi saja dan melemahkan semua frekuensi diluar pita tersebut. Vpp akan semakin menurun apabila frekuensi diperbesar dan diperkecil. Vpp yang paling besar didapat pada rangkaian band pass filter 1 tingkat.

6



Pada rangkaian band pass filter terdapat ‘frekuensi tengah’ atau ‘frekuensi resonansi’, dimana frekuensi tengah ini merupakan titik puncak penguatan (gain) keluaran diantara fcL dan fcH.

XIII. XIV. XV. XVI.

XVIII.

REFERENSI Pengertian Low Pass Filter XVII. Low Pass Filter memiliki tegangan output konstan dari DC (0Hz), sampai frekuensi Cut-of ditentukan, (ƒc) titik. Titik frekuensi cut-of adalah 0,707 atau-3dB (dB =-20Log Vout / Vin) dari gain tegangan diizinkan untuk lulus. Rentang frekuensi "di bawah" ini ƒc cut-of pointumumnya dikenal sebagai Band Pass sebagai sinyal input diperbolehkan untuk melewatifilter.Rentang frekuensi "di atas" titik cut-of umumnya dikenal sebagai Band Stop sebagai sinyalinput diblokir atau dihentikan dari melewati.

XIX. XX. Filter dapat dibuat dengan menggunakan sebuah resistor tunggal di seri dengan kapasitornon-terpolarisasi tunggal (atau komponen reaktif tunggal) di sebuah sinyal input Vin,sementara output sinyal Vout diambil dari seluruh kapasitor. Frekuensi cut-of atau-3dB, dapat ditemukan dengan menggunakan rumus, ƒc = 1 / (2πRC).Sudut fase dari sinyal output pada ƒc dan-45o untuk Low Pass Filter. XXI. XXII. Keuntungan dari filteratau penyaring dalam hal ini, umumnya dinyatakan dalam Decibel dan merupakan fungsidari nilai output dibagi dengan nilai input yang sesuai dan diberikan sebagai: XXIII. Aplikasi pasif Filter Low Pass berada di amplifier audio dan sistem speaker untuk mengarahkan sinyal frekuensi bass yang lebih rendah untuk speaker bass yang lebih besaratau untuk mengurangi noise frekuensi tinggi atau "mendesis" distorsi jenis.Bila digunakan seperti ini di aplikasi audio filter lolos rendah kadang disebut "high-cut", atau"cut treble" filter. Jika kita membalikkan posisi dari resistor dan kapasitor dalam rangkaiansehingga tegangan keluaran sekarang diambil dari resistor, kita akan memiliki sirkuit yangmenghasilkan frekuensi output kurva respons yang sama dengan yang dari Filter High Pass,dan ini dibahas di tutorial berikutnya. XXIV. Singkatnya Filter Low Pass (LPF) adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetapdari DC naik sampai ke suatu frekuensi cut-of fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc,tegangan keluarannya diperlemah (turun).Low Pass Filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam ataumenahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini. XXV. XXVI.

Gambar respon Rangkaian LPF :

7

XXVII. XXVIII. XXIX. XXX.

Filter High Pass (HPF) XXXI. Filter High Pass (HPF) adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredamatau menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti memperlemah tegangan keluaranuntuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutof fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluarantetap.Filter High Pass adalah lawan yang tepat untuk low pass filter. Filter ini memiliki teganganoutput dari DC (0Hz), sampai ke titik cut-of tertentu (ƒc) frekuensi. Titik cut-of frekuensirendah adalah 70,7% atau-3dB (dB =-20Log Vout / Vin) dari gain tegangan diizinkan untuk lulus. Rentang frekuensi "di bawah" ini pointƒc cut-of umumnya dikenal sebagai BandBerhenti sementara rentang frekuensi "di atas" titik cut-of umumnya dikenal sebagai BandPass. Frekuensi cut-of atau-3dB titik, dapat ditemukan dengan menggunakan rumus, ƒc= 1 / (2πRC). Sudut fase dari sinyal output pada ƒc adalah +45o.

XXXII. XXXIII. Umumnya, penyaring bernilai tinggi kurang distorsi dari pass filter setara rendah.Sebuah aplikasi yang sangat umum pass filter pasif tinggi, adalah dalam audio amplifiersebagai kapasitor coupling antara dua tahap penguat audio dan dalam sistem speaker untuk mengarahkan sinyal frekuensi tinggi untuk speaker kecil "tweeter" tipe sementaramemblokir sinyal bass yang lebih rendah atau juga digunakan sebagai filter untuk mengurangi noise frekuensi rendah atau "gemuruh" distorsi jenis. Bila digunakan seperti inidi aplikasi audio pass filter tinggi kadang-kadang disebut "berpotongan rendah", atau "bassmemotong" filter. Vout tegangan output tergantung pada konstanta waktu dan frekuensidari sinyal input seperti yang terlihat sebelumnya.Dengan sinyal AC sinusoidal diterapkan pada sirkuit berperilaku sebagai filter 1st Orde lulussederhana tinggi. Tetapi jika kita mengubah sinyal input untuk yang dari "gelombangpersegi" sinyal berbentuk yang memiliki masukan langkah hampir vertikal, responrangkaian perubahan dramatis dan menghasilkan sirkuit umum dikenal sebagai Diferensiator.

8

XXXIV.

XXXV.

BPF

XXXVI. Band pass filter (BPF) adalah filter yang akan meloloskan sinyal pada range frekuensi diatas frekuensi batas bawah (fL) dan dibawah frekuensi batas atas (fH). Dalam band pass filter (BPF) ini dikenal 2 jenis rangkaian band pass filter (BPF) yaitu band pass filter (BPF) bidang lebar dan band pass filter (BPF) bidang sempit. Untuk membedakan kedua rangkaian ini adalah dengan melihat dari nilai figure of merit (FOM) atau Faktor kualitas (Q). Bila Q < 10, maka digolongkan sebagai band pass filter (BPF) bidang lebar. Bila Q > 10, maka digolongkan sebagai band pass filter (BPF) bidang sempit Band Pass Filter Bidang Lebar Syarat BPF bidang lebar adalah Q 10. Rangkaian yang digunakan bisa seperti gambar diatas tapi ada rangkaian khusus untuk BPF bidang sempit. Rangkaian khusus inipun bisa pula digunakan untuk BPF bidang lebar, tapi spesialisnya untuk bidang sempit. Rangkaian ini sering disebut multiple feedback filter karena satu rangkaian menghasilkan 2 batasan Lf dan Hf . Gambar rangkaian serta contoh bandwidth bidang sempit diberikan seperti berikut ini. Persamaan persamaannya pun beda dan tersendiri. Komponen pasif yang digunakan sama dengan komponen pasif dari LPF dan HPF. XXXVII. XXXVIII. Gambar BPF:

XXXIX.

9

XL.

Filter ini dirancang hanya untuk melewatkan isyarat dalam suatu pita frekuensi tertentu dan untuk menahan isyarat diluar jalur pita frekuensi tersebut. Jenis filter ini memiliki tegangan keluaran maksimum pada satu frekuensi tertentu yang disebut dengan frekuensi resonansi (ωr) Jika frekuensinya berubah dari frekuensi resonansi maka tegangan keluarannya turun, ada satu frekuensi diatas frekuensi resonansi (ωr) dan satu dibawah (ωr) dimana gainnya tetap 0,707 Ar. Frekuensi ini diberi tanda (ωh) frekuensi cutoff atas dan (ωl) frekuensi cutoff bawah. Pita frekuensi antara (ωh) dan (ωl) adalah band width (B).

XLI. XLII.

Nilai frekuensi cut-of atas ditentukan oleh filter high-pass sebagai berikut :

XLIII.

dan frekuensi cut-of bawah ditentukan oleh filter low-pass sebagai berikut :

XLIV.

sehingga besarnya bandwidth adalah :

XLV.

Karakteristik Band Pass Filter (BPF) RC

XLVI.

Filter band-pass dapat digolongkan sebagai pita sempit atau pita lebar. Filter pita sempit adalah sebuah filter yang mempunyai band width lebih kecil dari sepersepuluh frekuensi resonansinya (B0,1ωr), filter tersebut merupakan sebuah filter pita lebar. Perbandingan antara frekuensi resonansi dan lebar pita dikenal sebagai faktor kualitas (Q) dari rangkaiannya. Q menunjukan selektifitas dari rangkaian, makin tinggi nilai Q makin selektif rangkaian filter tersebut.

XLVII. XLVIII. XLIX.

10

L. LI. LII.

Untuk fiter-filter pita sempit, Q dari rangkaian lebih besar dari 10 dan untuk filter-filter pita lebar Q lebih kecil dari 10. Filter band-pass disusun dengan filter high-pass dan filter low-pass seperti pada gambar rangkaian band pass filter (BPF) RC diatas.

LIII.

11