BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN 4.1 Pendahuluan - 02.50.0098 Yosef Tri Atmoko BAB IV
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 Pendahuluan
Dalam bab 4 ini akan dijabarkan tentang pengujian alat yang telah dibuat dan menganalisa cara kerja dari perangkat keras tersebut.
Langkah-langkah pengujian dilakukan secara terpisah dan menitik beratkan pada rangkaian filter baik lowpass, highpass maupun bandpass dalam orde satu dan orde dua. Pengujian dilakukan dengan memberikan masukan sinyal sinusoida pada masing-masing kanal dengan frekuensi yang berbeda menggunakan audio frekuensi generator (AFG) dan keluaran diukur menggunakan osiloskop.
4.2 Pengujian Rangkaian Low Pass Filter Orde 1
Pada pengujian blok rangkaian lowpass filter ini dilakukan dengan memberikan sinyal inputan berupa sinusoida dengan frekuensi variable mulai dari range frekuensi 20Hz hingga 7KHz, sedangkan frekuensi cut-offnya ditentukan sebesar 70 Hz. Data pengukuran selama pengujian alat adalah sebagai berikut:
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran LPF Orde 1 Frekuensi Gain Frekuensi Gain No. No. (Hz) (Vo/Vi) (Hz) (Vo/Vi)1
20 Hz 1,2 16 500 Hz 0,3
2
40 Hz 1,2 17 600 Hz 0,26
3
60 Hz 1,1 18 800 Hz 0,24
4
70 Hz 0,92
19
1 KHz 0,2
5
80 Hz 0,85 20 1,2 KHz 0,2 6 100 Hz 0,8 21 1,4 KHz 0,16
7 120 Hz 0,65 22 1,6 KHz 0,122 8 140 Hz 0,6 23 1,8 KHz 0,12 9 160 Hz 0,55
20 H z
Gambar 4.1 Kurva Pengujian Rangkaian LowPass FilterSeries1
6 K H z Frekuensi (Hz) G a in
3 K H z
6 KH z
1 K H z 1,
50 H
z
24 H z
18 H z
12 H z
70 H z
1 1,2 1,4
24
Kurva LPF1
0,2 0,4 0,6 0,87 KHz 0,04 15 400 Hz 0,33 Berdasarkan tabel data hasil pengukuran selama pengujian rangkaian lowpass filter, diperoleh kurva respon dari rangkaian tersebut:
29
6 KHz 0,045 14 300 Hz 0,41
28
5 KHz 0,068 13 240 Hz 0,44
27
4 KHz 0,072 12 220 Hz 0,45
26
3 KHz 0,085 11 200 Hz 0,45
25
2 KHz 0,11 10 180 Hz 0,5
Dengan melihat kurva hasil pengukuran rangkaian lowpass filter orde 1 masih menunjukkan hasil yang kurang ideal antara penentuan frekuensi cut-offnya dengan hasil pengukuran dilapangan, hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya nilai komponen yang memiliki toleransi 5 hingga 10% serta karakteristik dari IC Op-
Amp yang kurang sempurna serta perbedaan hasil dari pengujian dengan menggunakan masukkan sinyal suara riil dibanding sinyal sinusoida dari AFG, sehingga didapat hasil dari bentuk kurva tersebut frekuensi cut-off di 80 Hz. Berikut ini gambar hasil pengukuran yang diambil secara sampling pada frekuensi cut-off, batas bawah (fl) dan batas atas (fh).
Gambar 4.2 Sinyal Frekuensi Cut-Off LPF Orde 1Sedangkan batas bawah (fl) dan batas atas (fh) tampak pada gambar 4.3 dan 4.4 dibawah ini:
Gambar 4.3 Sinyal Batas Bawah (fl) Pada Rangkaian LPF Orde 1Gambar 4.3 Sinyal Batas Atas (fh) Pada Rangkaian LPF Orde 14.3 Pengujian Rangkaian High Pass Filter Orde 1
10 KHz 1,0134 13 240 Hz 0,1463
29
7 KHz 0,6813 10 180 Hz 0,1341
30
8 KHz 0,7102 11 200 Hz 0,1382
31
9 KHz 0,8412 12 220 Hz 0,141
32
33
28
12 KHz 1,042 14 300 Hz 0,1468
34
14 KHz 1,12 15 400 Hz 0,152
35
16 KHz 1,243 16 500 Hz 0,1564
17 600 Hz 0,1569 18 800 Hz 0,2582
19
1 KHz 0,262 20 1,2 KHz 0,2883 Berdasarkan tabel data hasil pengukuran selama pengujian rangkaian highpass filter, diperoleh kurva respon dari rangkaian tersebut:
6 KHz 0,645 9 160 Hz 0,1325
Pada pengujian blok rangkaian highpass filter ini, juga dilakukan dengan memberikan sinyal inputan berupa sinusoida dengan frekuensi variable mulai dari range frekuensi
20Hz hingga 16KHz, sedangkan frekuensi cut-offnya ditentukan sebesar 8 KHz. Data pengukuran selama pengujian alat adalah sebagai berikut:
4
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran HPF Orde 1 No. Frequensi (Hz) Gain (Vo/Vi) No. Frequensi
(Hz)
Gain (Vo/Vi)1
20 Hz 0,102 21 1,4 KHz 0,3893
2
40 Hz 0,102 22 1,6 KHz 0,42721
3
60 Hz 0,112 23 1,8 KHz 0,4845
70 Hz 0,12
27
24
2 KHz 0,528
5
80 Hz 0,1242
25
3 KHz 0,5886 6 100 Hz 0,1281
26
4 KHz 0,5912 7 120 Hz 0,13
5 KHz 0,623 8 140 Hz 0,1321
Kurva HPF Orde 1
1,4 1,21 0,8 in a
Series1 G
0,6 0,4 0,2 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
H H H H H K K K K K K K K K K K K K K K K K
20
40
60
70
1
2
4
6
8
2
3
4
5
6
7
8
9
80
10
12
14
16
18
20
22
24
30
40
50
60
80
10
12
14
16 1, 1, 1, 1,
Frekuensi (Hz)
Gambar 4.4 Kurva Respon Pengujian Pada Rangkaian HPF Orde 1Dengan melihat kurva hasil pengukuran rangkaian highpass filter orde 1 masih menunjukkan hasil yang kurang ideal antara penentuan frekuensi cut-offnya dengan hasil pengukuran dilapangan, hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya nilai komponen yang memiliki toleransi 5 hingga 10% serta karakteristik dari IC Op- Amp yang kurang sempurna serta perbedaan hasil dari pengujian dengan menggunakan masukkan sinyal suara riil dibanding sinyal sinusoida dari AFG, sehingga didapat hasil dari bentuk kurva tersebut frekuensi cut-off di 9 KHz. Berikut ini gambar hasil pengukuran yang diambil secara sampling pada frekuensi cut-off, batas bawah (fl) dan batas atas (fh).
Gambar 4.5 Sinyal Frekuensi Cut-Off HPF Orde 1Sedangkan batas bawah (fl) dan batas atas (fh) tampak pada gambar 4.6 dan 4.7 dibawah ini:
Gambar 4.6 Sinyal Batas Bawah (fl) Pada Rangkaian HPF Orde 1Gambar 4.7 Sinyal Batas Atas (fh) Pada Rangkaian HPF Orde 14.4 Pengujian Rangkaian Band Pass Filter Orde 1
Pada pengujian blok rangkaian bandpass filter ini, juga dilakukan dengan memberikan sinyal inputan berupa sinusoida dengan frekuensi variable mulai dari range frekuensi
20Hz hingga 16KHz, sedangkan frekuensi cut-offnya ditentukan sebesar 2,36643 KHz dan frekuensi cut-off ini di dapat dari rumus fh fl , dimana fh ini adalah frekuensi cut-off dari HPF sedangkan fl ini adalah frekuensi cut-off dari LPF. Data pengukuran selama pengujian alat adalah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran BPF Orde 1 No. Frequensi Gain No. Frequensi Gain (Hz) (Vo/Vi) (Hz) (Vo/Vi)1
20 Hz 0,04 21 1,6 KHz 0,656
2
40 Hz 0,042 22 1,8 KHz 0,7831
3
60 Hz 0,051
23
2 KHz 0,814
4
80 Hz 0,0566
24
3 KHz 0,8859 5 100 Hz 0,071
25
4 KHz 0,86512 6 120 Hz 0,0762
26
5 KHz 0,75682
7 140 Hz 0,0809
8
KH z22 H z
24 H z
30 H z
40 H z
50 H z
60 H z
80 H z
1 K H z 1,
2 KH z 1,
4 KH z 1,
6 KH
z
1,2 K H z
18 H z
3 K H z
4 K H z
5 K H z
6 K H z
7 K H z
8 K H z
9 K H z
10 K H z
12 K H z
14 K H z
16 K H z Series1
Gambar 4.8 Kurva Respon Pengujian Pada Rangkaian BPF Orde 120 H z
16 H z
27
14 KHz 0,3691 14 400 Hz 0,391
6 KHz 0,693 8 160 Hz 0,092
28
7 KHz 0,442 9 180 Hz 0,12
29
8 KHz 0,422 10 200 Hz 0,22
30
9 KHz 0,416 11 220 Hz 0,36
31
10 KHz 0,381 12 240 Hz 0,381
32
12 KHz 0,3768 13 300 Hz 0,388
33
34
14 H z
16 KHz 0,34394 15 500 Hz 0,4394 16 600 Hz 0,464 17 800 Hz 0,4942
18
1 KHz 0,549 19 1,2 KHz 0,5841 20 1,4 KHz 0,648
Berdasarkan tabel data hasil pengukuran selama pengujian rangkaian bandpass filter, diperoleh kurva respon dari rangkaian tersebut:
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1
20 H z
40 H z
60 H z
80 H z
10 H z
12 H z
Dengan melihat kurva hasil pengukuran rangkaian bandpass filter orde 1 masih menunjukkan hasil yang kurang ideal antara penentuan frekuensi cut-offnya dengan hasil pengukuran dilapangan, hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya nilai komponen yang memiliki toleransi 5 hingga 10% serta karakteristik dari IC Op- Amp yang kurang sempurna serta perbedaan hasil dari pengujian dengan menggunakan masukkan sinyal suara riil dibanding sinyal sinusoida dari AFG, sehingga didapat hasil dari bentuk kurva tersebut frekuensi cut-off di 5 KHz. Berikut ini gambar hasil pengukuran yang diambil secara sampling pada frekuensi cut-off, batas bawah (fl) dan batas atas (fh).
Gambar 4.9 Sinyal Frekuensi Cut-Off BPF Orde 1Sedangkan batas bawah (fl) dan batas atas (fh) tampak pada gambar 4.10 dan 4.11 dibawah ini:
Gambar 4.10 Sinyal Batas Bawah (fl) Pada Rangkaian BPF Orde 1Gambar 4.11 Sinyal Batas Atas (fh) Pada Rangkaian BPF Orde 14.5 Pengujian Rangkaian Low Pass Filter Orde 2
Pada pengujian blok rangkaian lowpass filter ini dilakukan dengan memberikan sinyal inputan berupa sinusoida dengan frekuensi variable mulai dari range frekuensi 20Hz hingga 7KHz, sedangkan frekuensi cut-offnya ditentukan sebesar 70 Hz. Data pengukuran selama pengujian alat adalah sebagai berikut:
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran LPF Orde 2 No. Frequensi (Hz) Gain (Vo/Vi)60 H z
80 H z
10 H z
12 H z
14 H z
16 H z
18 H z
20 H z
22 H z
24 H z
30 H z
40 H z
50 H
z
80
H z60 H z
1 K H z 1,
2 KH z 1,
4 KH z 1,
6 KH z 1,
8 KH z
2 K H z
3 K H z
4 K H z
5 K H z
6 K H z
7 K H z Frekuensi (Hz) G a in
Series1
70 H z
40 H z
No. Frequensi
(Hz) Gain (Vo/Vi)24
1
20 Hz 1,1 16 500 Hz 0,299
2
40 Hz 1,02 17 600 Hz 0,265
3
60 Hz 1,013 18 800 Hz 0,254
4
70 Hz 0,962
19
1 KHz 0,19
5
80 Hz 0,825 20 1,2 KHz 0,182 6 100 Hz 0,731 21 1,4 KHz 0,162 7 120 Hz 0,621 22 1,6 KHz 0,157 8 140 Hz 0,598 23 1,8 KHz 0,112 9 160 Hz 0,524
2 KHz 0,0971 10 180 Hz 0,512
20 H z
25
3 KHz 0,0921 11 200 Hz 0,4981
26
4 KHz 0,07563 12 220 Hz 0,472
27
5 KHz 0,07109 13 240 Hz 0,468
28
6 KHz 0,06231 14 300 Hz 0,464
29
7 KHz 0,05973 15 400 Hz 0,303 Berdasarkan tabel data hasil pengukuran selama pengujian rangkaian lowpass filter, diperoleh kurva respon dari rangkaian tersebut:
LPF Orde 2
0,2 0,4 0,6 0,81 1,2
Gambar 4.12 Kurva Pengujian Rangkaian LowPass Filter Orde 2 Dengan melihat kurva hasil pengukuran rangkaian lowpass filter orde 2 masih menunjukkan hasil yang kurang ideal antara penentuan frekuensi cut-offnya dengan hasil pengukuran dilapangan, hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya nilai komponen yang memiliki toleransi 5 hingga 10% serta karakteristik dari IC Op- Amp yang kurang sempurna serta perbedaan hasil dari pengujian dengan menggunakan masukkan sinyal suara riil dibanding sinyal sinusoida dari AFG, sehingga didapat hasil dari bentuk kurva tersebut frekuensi cut-off di 80 Hz. Berikut ini gambar hasil pengukuran yang diambil secara sampling pada frekuensi cut-off, batas bawah (fl) dan batas atas (fh).Gambar 4.13 Sinyal Frekuensi Cut-Off LPF Orde 2Sedangkan batas bawah (fl) dan batas atas (fh) tampak pada gambar 4.14 dan 4.15 dibawah ini:
Gambar 4.14 Sinyal Batas Bawah (fl) Pada Rangkaian LPF Orde 2Gambar 4.15 Sinyal Batas Atas (fh) Pada Rangkaian LPF Orde 24.6 Pengujian Rangkaian High Pass Filter Orde 2
Pada pengujian blok rangkaian highpass filter ini, juga dilakukan dengan memberikan sinyal inputan berupa sinusoida dengan frekuensi variable mulai dari range frekuensi
20Hz hingga 16 KHz, sedangkan frekuensi cut-offnya ditentukan sebesar 8 KHz. Data pengukuran selama pengujian alat adalah sebagai berikut:
32
29
7 KHz 0,5928 10 180 Hz 0,2035
30
8 KHz 0,68671 11 200 Hz 0,3092
31
9 KHz 0,80925 12 220 Hz 0,30105
10 KHz 0,91809 13 240 Hz 0,311
28
33
12 KHz 1,103 14 300 Hz 0,315
34
14 KHz 1,108 15 400 Hz 0,3189
35
16 KHz 1,112 16 500 Hz 0,3205 17 600 Hz 0,329 18 800 Hz 0,342
19
6 KHz 0,5829 9 160 Hz 0,202
5 KHz 0,49805 8 140 Hz 0,1192
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran HPF Orde 2 No. Frequensi (Hz) Gain (Vo/Vi) No. Frequensi (Hz) Gain (Vo/Vi)70 Hz 0,1025
1
20 Hz 0,101 21 1,4 KHz 0,39704
2
40 Hz 0,101 22 1,6 KHz 0,3991
3
60 Hz 0,1021 23 1,8 KHz 0,46089
4
24
27
2 KHz 0,4637
5
80 Hz 0,1067
25
3 KHz 0,4779 6 100 Hz 0,1087
26
4 KHz 0,4967 7 120 Hz 0,1099
1 KHz 0,3481 20 1,2 KHz 0,364 Berdasarkan tabel data hasil pengukuran selama pengujian rangkaian highpass filter, diperoleh kurva respon dari rangkaian tersebut:
Kurva HPF Orde 2
1,2
1 0,8
in a 0,6
Series1
G
0,4 0,2
z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H K KH KH KH KH K K K K K K K K K K K K
20
40
60
70
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
4
6
8
80
10
12
14
16
18
20
22
24
30
40
50
60
80
10
12
14
16
1, 1, 1, 1,
Frekuensi (Hz)
Gambar 4.16 Kurva Respon Pengujian Pada Rangkaian HPF Orde 2Dengan melihat kurva hasil pengukuran rangkaian highpass filter orde 2 masih menunjukkan hasil yang kurang ideal antara penentuan frekuensi cut-offnya dengan hasil pengukuran dilapangan, hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya nilai komponen yang memiliki toleransi 5 hingga 10% serta karakteristik dari IC Op- Amp yang kurang sempurna serta perbedaan hasil dari pengujian dengan menggunakan masukkan sinyal suara riil dibanding sinyal sinusoida dari AFG, sehingga didapat hasil dari bentuk kurva tersebut frekuensi cut-off di 14 KHz. Berikut ini gambar hasil pengukuran yang diambil secara sampling pada frekuensi cut-off, batas bawah (fl) dan batas atas (fh).
Gambar 4.17 Sinyal Frekuensi Cut-Off HPF Orde 2Sedangkan batas bawah (fl) dan batas atas (fh) tampak pada gambar 4.18 dan 4.19 dibawah ini:
Gambar 4.19 Sinyal Batas Bawah (fl) Pada Rangkaian HPF Orde 2Gambar 4.20 Sinyal Batas Atas (fh) Pada Rangkaian HPF Orde 24.7 Pengujian Rangkaian Band Pass Filter Orde 2
Pada pengujian blok rangkaian bandpass filter ini, juga dilakukan dengan memberikan sinyal inputan berupa sinusoida dengan frekuensi variable mulai dari range frekuensi
20Hz hingga 16KHz, sedangkan frekuensi cut-offnya ditentukan sebesar 2,36643 KHz dan frekuensi cut-off ini di dapat dari rumus fh fl , dimana fh ini adalah frekuensi cut-off dari HPF sedangkan fl ini adalah frekuensi cut-off dari LPF. Data pengukuran selama pengujian alat adalah sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran BPF Orde 2 No. Frequensi Gain No. Frequensi Gain (Hz) (Vo/Vi) (Hz) (Vo/Vi)1
20 Hz 0,041 21 1,6 KHz 0,6903
2
40 Hz 0,0423 22 1,8 KHz 0,7998
3
60 Hz 0,0582
23
2 KHz 0,8527
4
80 Hz 0,05916
24
3 KHz 0,907
5 100 Hz 0,0711
25
4 KHz 0,854 6 120 Hz 0,07712
26
5 KHz 0,7702 7 140 Hz 0,08103
27
6 KHz 0,7002 8 160 Hz 0,092
28
7 KHz 0,682 9 180 Hz 0,122
29
8 KHz 0,541 10 200 Hz 0,22
30
9 KHz 0,4908 11 220 Hz 0,36
31
10 KHz 0,3051 12 240 Hz 0,381
32
12 KHz 0,302 13 300 Hz 0,388
33
14 KHz 0,2161 14 400 Hz 0,391
34
16 KHz 0,20912 15 500 Hz 0,4394 16 600 Hz 0,464 17 800 Hz 0,4956
18
1 KHz 0,569 19 1,2 KHz 0,5881 20 1,4 KHz 0,677
Berdasarkan tabel data hasil pengukuran selama pengujian rangkaian bandpass filter, diperoleh kurva respon dari rangkaian tersebut:
Kurva BandPass Orde 2
1 0,8 0,6 in
Series1 a G
0,4 0,2 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z
H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H K KH KH KH KH K K K K K K K K K K K K
20
40
60
1
2
4
6
8
2
3
4
5
6
7
8
9
80
10
12
14
16
18
20
22
24
30
40
50
60
80
10
12
14
16 1, 1, 1, 1, Frekuensi (Hz)
Gambar 4.8 Kurva Respon Pengujian Pada Rangkaian BPF Orde 2 Dengan melihat kurva hasil pengukuran rangkaian bandpass filter orde 2 masih menunjukkan hasil yang kurang ideal antara penentuan frekuensi cut-offnya dengan hasil pengukuran dilapangan, hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya nilai komponen yang memiliki toleransi 5 hingga 10% serta karakteristik dari IC Op- Amp yang kurang sempurna serta perbedaan hasil dari pengujian dengan menggunakan masukkan sinyal suara riil dibanding sinyal sinusoida dari AFG, sehingga didapat hasil dari bentuk kurva tersebut frekuensi cut-off di 5 KHz. Berikut ini gambar hasil pengukuran yang diambil secara sampling pada frekuensi cut-off, batas bawah (fl) dan batas atas (fh).Gambar 4.21 Sinyal Frekuensi Cut-Off BPF Orde 2Sedangkan batas bawah (fl) dan batas atas (fh) tampak pada gambar 4.22 dan 4.23 dibawah ini: