percobaan filter aktif

PERCOBAAN

FILTER (TAPIS) AKTIF
(Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY)
E-mail : sumarna@uny.ac.id)

Filter berkaian erat dengan pengolahan frekuensi. Filter diperlukan untuk
pemisahan daerah frekuensi dan karena memerlukan pemisahan yang tajam, maka
diperlukan filter orde dua atau lebih. Pada filter aktif, Op-Amp digunakan sebagai
penyangga (buffer).Tapis aktif sangat berguna dalam pemahaman terhadap kerja sistem
penguat pada daerah frekuensi tertentu.
1.

Tujuan :
a.
b.
c.

2.

Alat dana Bahan :

a.
b.
c.
d.
e.

3.

Memahami cara kerja rangkaian filter pada isyarat sinusoidal,
Memahami filter lolos rendah, filter lolos tinggi dan filter lolos pita,
Mempelajari respon amplitudo dan respon fasa.

Generator sinyal,
Osiloskop,
Multimeter,
Papan rangkaian dan komponen elektronik,
Catu Daya.

Dasar Teori :

Filter aktif disusun menggunakan Op-Amp sebagai penyangga. Op-Amp bersifat
memiliki impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran rendah. Suatu filter orde
dua dapat disusun dengan menggandengkan dua tapis aktif orde satu. Untuk
mendapatkan filter orde lebih tinggi ditempuh dengan cara menggandengkan beberapa
filter orde lebih rendah. Rangkaian filter aktif yang terkenal adalah filter Sallen Key dan
filter umpan balik ganda.
Filter Sallen Key
C2 10 nF
R1
Vi

R2

+
10 k 10 k C1 _
10 nF

R3

Vo

R4

Gambar 1 : Filter Sallen Key lolos rendah

Berdasarkan pada Gambar 1, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah
G=

R3  R4
R4

dan memiliki fungsi transfer
G ( ) =

dengan

G 02
( j ) 2  0 ( j )   02

0 =

1
1 G
+
( R1 // R2 )C1
R2C2

dan
 02 =

1
R1R2C1C2

R2
C1

10 k

C2

+
10 nF 10 nF R1 _

Vi

R3

20 k

Vo

R4

Gambar 2 : Filter Sallen Key lolos tinggi

Berdasarkan pada Gambar 2, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah
G=

R3  R4
R4

dan memiliki fungsi transfer
G ( ) =

dengan

G ( ) 2
( j ) 2  0 ( j )   02

0 =

1
1 1
1 G
( +
)+
R1C1
R1 C1 C 2

dan

 02 =

1
R1R2C1C2

Filter Umpan Balik ganda
R3 10 k
330 nF
R2

10 k
Vi

C2
+
_

R1

10 k

C1

10 nF

Vo

Gambar 3 : Filter umpan balik ganda lolos rendah

Berdasarkan pada Gambar 3, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah
G= -(

R3
)
R2

dan memiliki fungsi transfer
G ( ) =

G ( 0 ) 2

( j )

2

 0 ( j )   02

di mana

0 =

dengan

G 02 =

_

1
R1R2C1C2

1

1
1 1
( + +
)
C1 R1 R2 R3

dan
 02 =

1
R2 R3C1C2

C3

10 nF
R2

10 nF C2
Vi

C1
R1

10 nF
10 k

50 k
+
_
Vo

Gambar 4 : Filter umpan balik ganda lolos tinggi

Berdasarkan pada Gambar 4, dapat diperoleh penguatan lingkar tertutup adalah
G= -(

C1
)
C3

dan memiliki fungsi transfer
G ( ) =

G ( j ) 2
( j ) 2  0 ( j )   02

0 =

di mana

C1  C2  C3
R2  C2  C3

dan
1
R1R2C1C2

 02 =

C2

10 nF
R3

Vi

100 

R1

C1

10 k

10 nF

R2

10 k

+
_
Vo

Gambar 5 : Filter umpan balik ganda lolos pita

Berdasarkan pada Gambar 5, dapat diperoleh fungsi transfer
G ( ) =

G ( j )0
( j )

2

 0 ( j )   02

di mana

0 =

dengan G0 = - (
1 1
1
( +
)
R3 C1 C 2

dan
 02 = (

Sedangkan Q =

1


atau

Q=(

1
1
1
+ )
R1 R2 R3C1C2

1
1
1
+
)
.
C1 C 2 R3C1C2

1
)
R1C2

Contoh tabel untuk menuliskan data percobaan :
Vi

Data Ke

Vo

o



1.
2.
3.
4.
5.
Dst.
Contoh pola lissayous untuk menentukan beda fasa :

yo

y

Penentuan beda fasa
berdasarkan pola lissayous
adalah :
Sin  =

x
yo
= o
x
y

xo
x

4.

Langkah Percobaan :
a. Perhatikan dan pelajari setiap rangkaian.
b. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 1. Dengan penguatan loop tertutup G
= 1 dan kooefisien respon  = 2, berilah masukan dari generator sinyal
sebesar 1 volt p-p, kemudian lihatlah keluarannya menggunakan osiloskop.
Ubahlah frekuensi masukan pada generator sinyal dengan jangkauan dari
frekuensi terendah hingga frekuensi tertinggi dan amati perubahan yang terjadi
pada osiloskop.
c. Tentukan harga frekuensi kutub, kemudian ambil data pengamatan (minimal 20
data) dari Vi, Vo, frekuensi, amplitudo, dan beda fase (antara masukan dan
keluaran) pada daerah sekitar o (10 data di bawah o dan 10 data di atas o).
d. Ulangi langkah-langkah di atas untuk Gambar 2, Gambar 3, Gambar 4, dan
Gambar 5.

5.

Tugas :
1. Gambarlah grafik bagan bode tanggapan amplitudo dan fasa untuk semua
percobaan.
2. Dengan membaca grafik, tentukanlah frekuensi kutub dan bandingkan hasilnya
dengan perhitungan secara teoritis.
3. Tentukan G (gain) dan Q (faktor kualitas) dari rangkaian pada Gambar 5.