Low Pass Filter: Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Kerja

Tisucoding.com – Apa itu Low Pass Filter? Tentunya ini menjadi pertanyaan besar bagi Anda yang tidak berkutat di dunia elektronika. Low Pass Filter adalah sebuah penyaring atau filter yang dilalui oleh sinyal berfrekuensi rendah.

Sehingga, setiap sinyal yang berfrekuensi tinggi dihambat dan diblokir oleh Low Pass Filter ini.

Dalam bahasa Indonesia, Low Pass Filter atau LPF diartikan sebagai penyaring lolos bawah. Penyaring ini terbuat dari beragam komponen pasif seperti induktor dan resistor.

A. Pengertian Low Pass Filter

Seperti yang sudah disebutkan di atas, Low Pass Filter adalah komponen yang terdapat pada rangkaian elektronika yang berguna untuk menyaring sinyal berfrekuensi tinggi.

Sehingga yang tertinggal hanyalah sinyal berfrekuensi rendah seperti sinyal perubahan tegangan dan sinyal audio.

Seperti apa sinyal yang ideal itu?

Karena Low Pass Filter berfungsi untuk menyaring sinyal berfrekuensi tinggi, jadi keidealan filter hanya dilihat dari bagaimana sistem ini bekerja untuk memililah (cut off) sinyal berfrekuensi tinggi seberapa kecil pun nilainya.

B. Fungsi Low Pass Filter

Fungsi Low Pass Filter

Jika dilihat dari namanya, Low Pass Filter adalah alat elektronik yang melewatkan arus dengan adanya rangkaian filter sistem alternating-current atau arus bolak-balik. Output pada rangkaian tersebut akan dilemahkan berdasarkan frekuensi sinyal input.

Sejumlah komponen yang berbeda baik pasif maupun aktif, digunakan untuk membuat rangkaian filter dengan berbagai jenis. Seperti halnya filter high pass, low pass, all-pass elliptical, bandpass, Butterworth, dan Chebyeshev.

Untuk memudahkan pengguna mengidentifikasi perbedaan filter tersebut, itulah kenapa kita harus mengetahui fungsinya. Di antaranya adalah sebagai berikut.

  • Memberitahu keterkaitan sinyal output dan input dalam berbagai frekuensi.
  • Memudahkan pengguna untuk mendapatkan informasi berdasarkan sinyal yang keluar dan fasenya.
  • Menentukan kuat dan lemahnya suatu frekuensi.
  • Menghubungkan output dan input tegangan dengan menerapkan hukum Ohm.

C. Jenis-jenis Low Pass Filter

Low Pass Filter memiliki empat tipe berdasarkan pita transisi yang terdapat pada komponennya. Di antaranya adalah Low Pass Filter Audio, Low Pass Filter Op-Amp, Low Pass Filter Subwoofer, dan Low Pass Filter Orde 2.

BACA JUGA  Rheostat: Pengertian, Fungsi, Simbol, Prinsip Kerja

1. Low Pass Filter Audio

Low Pass Filter Audio

Ini merupakan bagian komponen sirkuit dengan frekuensi sekitar 0 Hz sampai dengan 20 kHz. Komponen Low Pass Filter ini mampu melemahkan atau menguatkan frekuensi.

Jenis filter terpenting yaitu amplifier instrument dan stereo hi-fi. Kedua perangkat tersebut dapat dengan mudah kita temukan pada perangkat televisi dan radio.

2. Low Pass Filter Op-Amp

Low Pass Filter Op-Amp

LPF Op-Amp merupakan komponen yang secara aktif menguatkan transistor efek medan dan bipolar untuk beroperasi.

Berdasarkan, bandwith dan outputya, Low Pass Filter Op-Amp terbagi menjadi beberapa bagian. Jenis-jenis tersebut dapat kita temukan di berbagai perangkat elektronik seperti Active High Pass Filter, Active Low Pass Filter, Active Band Stop/Notch Filter, dan Active Band Pass Filter.

3. Low Pass Filter Subwoofer

Low Pass Filter Subwoofer

LPF Subwoofer atau crossover aktif merupakan rangkaian penyaring yang bekerja untuk menangkap sinyal agar meredam nada tinggi. Terdapat dua kombinasi pada rangkaian filter ini yaitu kapasitor dan resistor.

Rangkaian ini juga memiliki suku cadang yaitu 47 Kohm, 39 Kohm, 22 Kohm, 10 Kohm, 4.7 Kohm, 220 Ohm, dan 10 Ohm.

Selain itu, kita juga dapat menjumpai beberapa jenis rangkaian Subwoofer seperti rangkaian C1 sampai dengan C7 yang bernilai 0.1 uf, 0.2 uf, 0.4 uf, dan 39 pF. Seluruh nilai tersebut membentuk LPF Subwoofer yang baik dan sesuai dengan fungsinya.

4. Low Pass Filter Orde 2

Low Pass Filter Orde 2

Penyaring yang satu ini terdiri atas komponen dengan filter RC dan dua kutub. Apabila semua komponennya tersambung dengan baik, maka terjadinya peningkatan pada roll-off -40dB/decade.

Low Pass Filter Orde 2 juga disebut sebagai filter VCVS yang berfungsi untuk menguatkan tegangan kontrol sumber tegangan. Menambahkan jaringan RC pada jalur input akan memudahkan Anda untuk mengonversi filter orde 1 ke orde 2.

Untuk merespons amplitudo, filter ini memiliki nilai yang berbeda. Visualisasi kurva yang datar ditandai oleh faktor redaman dengan nilai 1 sampai 2. Keadaan seperti ini disebut sebagai overdamped.

D. Rangkaian dan Jenis Konfigurasi Low Pass Filter Beserta Contohnya

Low Pass Filter memiliki dua jenis konfigurasi yaitu Low Pass Filter RC (Resistor-Capasitor) dan Low Pass Filter RL (Resistor-Induktor).

1. Low Pass Filter RC

Low Pass Filter RC

RC filter merupakan filter yang terbuat dari kapasitor dan resistor yang berfungsi untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dengan memblokir sinyal berfrekuensi tinggi.

BACA JUGA  Pengertian, Fungsi, Bahan, Jenis, dan Ukuran Kabel Ties (Zip Ties)

Pada rangkaian ini, kapasitor memiliki resistansi yang berbeda, tergantung seberapa besar frekuensi yang diterima.

Bagaimana Cara Membuat Rangkaian LPF RC?

Cara membuat rangkaian LPF RC ini memakai komponen kapasitor dan resistor. Pada rangkaian ini, kapasitor diletakkan sejajar bersama sinyal input dan resistor disusun seri ke sinyal input.

Selain itu, kita juga harus menerapkan rumus yang telah ditentukan agar rangkaian dapat bekerja secara optimal.

f = 1/2πRC

Penjelasan:

F: Frekuensi (Hz)
π: 3.14
R: Nilai resistor (Ω/ohm)
C: Nilai kapasitor (F/Farad)

Contoh soal:

Berapa frekuensi yang dibutuhkan jika nilai kapasitor sebuah LPF RC adalah 10nF dan besar resistornya 1 KΩ?

Jawab:

π: 3.14
R: 1 KΩ atau 1000Ω
C: 10nF atau 10 x 10-9 atau 0.000000001F

F?

F= 1/2πRC

F= 1/2 (3.14)(1000)(0.000000001)

F= 15.923,57 Hz atau 15,9KHz.

Berdasarkan jawaban di atas, frekuensi yang lebih dari 15,9KHz akan dihambat. Sebaliknya, frekuensi yang lebih kecil dari angka tersebut akan diteruskan ke rangkaian berikutnya.

2. Low Pass Filter RL

Low Pass Filter RL

Low Pas Filter RL merupakan penyaring yang terdiri atas induktor dan resistor. Keduanya berfungsi untuk memblokir frekuensi yang tinggi dan meloloskan sinyal berfrekuensi rendah.

Rangkaian ini memiliki induktor yang memiliki impedansi berbeda dengan frekuensi yang juga berbeda.

Bagaimana Cara Membuat Rangkaian LPF RL?

Rangkaian LPF RL dapat dibuat dengan induktor yang diposisikan seri bersama sinyal input. Sedangkan resistor diletakkan sejajar bersama sinyal input.

Setelah itu, kita bisa menemukan nilai frekuensi cut off dengan rumus:

f = R / 2πL

Penjelasan:

F: Frekuensi (Hz)
π: 3.14
R: Nilai resistor (Ω/ohm)
L: Nilai induktor (H/Henry)

Contoh soal:

Berapa besar frekuensi yang dibutuhkan untuk rangkaian LPF RL dimana induktor bernilai 470 mH dengan resistor 10 KΩ?

Jawab:

π: 3.14
R: 10 KΩ atau 10.000 Ω
L: 470 mH atau 0.47 H

F?

F= R / 2πL
F= 10.000 / 2 (3.14)(0.47)
F= 3.387,99 atau sekitar 3.39 kHz.

Berdasarkan contoh soal di atas, dapat kita simpulkan bahwa frekuensi di atas 3.39 kHz akan dilemahkan.

E. Perbedaan Low Pass Filter Aktif dan Pasif

Perbedaan Low Pass Filter Aktif dan Pasif

Seperti yang kita ketahui bahwa Low Pass Filter berfungsi untuk menyaring frekuensi dan hanya melewatkan frekuensi yang rendah saja.

Filter ini pun juga banyak digunakan pada perangkat elektronik. Seperti halnya konversi analog ke digital, catu daya DC, audio elektronik, dan lainnya.

Berdasarkan perannya, Low Pass Filter terbagi atas dua jenis yaitu LPF pasif dan aktif? Lalu, apa yang membedakan keduanya? Yuk kita cari tahu!

BACA JUGA  IC: Pengertian, Sejarah, Fungsi, Jenis dan Contoh-contohnya

1. Low Pass Filter Aktif

Sesuai dengan namanya, Low Pass Filter Aktif adalah rangkaian yang disusun dengan komponen aktif. Dengan kata lain, komponen ini akan memberikan energi tambahan ke sirkuit.

Beberapa contoh LPF Aktif di antaranya adalah osilator, amplifier, transistor, dan lainnya.

Low Pass Filter Aktif

Filter aktif mempunyai nilai gain 0 dB untuk passband. Ini berarti bahwa filter tersebut tidak melemahkan sinyal yang berada di passband. Perangkat yang bersifat aktif ini bisa dikonfigurasi yang bertujuan demi memperkuat sinyal di jalur yang dilewati.

2. Low Pass Filter Pasif

LPF Pasif disebut sebagai rangkaian yang paling sederhana karena hanya dibangun dari induktor, kapasitor, dan resistor.

Dalam dunia elektronik, komponen pasif merupakan komponen yang tidak bisa menghasilkan energi sendiri. Dengan kata lain, rangkaian ini hanya mengeluarkan energi (resistor) dan menyimpan energi (kapasitor dan induktor). Perlu diingat bahwa output dari rangkaian ini tidak bisa diubah menggunakan catu daya. Berikut adalah salah satu contohnya:

Low Pass Filter Pasif

LPF Pasif dapat direalisasikan dengan cara mengubah koneksi output seperti di bawah ini:

realisasi LPF Pasif

Penyaring Band-pass sederhana dalam rangkaian jaringan RC:

rangkaian jaringan RC

Berikut adalah rangkaian yang dibentuk dengan cara mengalirkan filter high-and-low-pass:

mengalirkan filter high-and-low-pass

Sirkuit filter yang sama bisa dibuat dengan memanfaatkan jaringan RL seperti filter low-pass RL di bawah ini.

memanfaatkan jaringan RL

Rangkaian jaringan RC adalah konstruksi yang paling sering digunakan untuk filter. Alasannya, filter bisa diimplementasikan pada penampang yang jauh lebih kecil.

Meskipun sederhana, filter pasif masih mempunyai sedikit kelemahan. Misalnya, gain pass-band dari filter pasif tidak bernilai nol. Hal tersebut berarti bahwa sinyal akan berkurang intensitasnya sesudah melalui filter pasif.

Selain itu, amplitudo akan hilang jika kita mengalirkan filter pasif demi meningkatkan kemiringan. Tidak hanya itu saja, beban yang terhubung ke penyaring bisa mengubah frekuensi pemutusannya. Kelemahan yang demikian itu sudah membuat filter aktif mengembang.

Perbedaan LPF Aktif dan Pasif

 

Mari kita lihat perbandingan berikut ini.

  • Low Pass Filter Aktif terbuat dari komponen aktif seperti amplifier. Sedangkan LPF Pasif terbuat dari komponen yang pasif seperti induktor, resistor, dan kapasitor.
  • LPF Aktif memiliki pertahanan yang kuat meskipun terhubung dengan beban. Sedangkan LPF Pasif cenderung berubah tergantung beban.
  • LPF Aktif selalu mempertahankan sinyal dan memberikan kekuatan tambahan. Inilah kelemahan yang tidak dimiliki oleh Low Pass Filter Pasif.
  • Filter pasif tidak memerlukan daya atau kekuatan untuk beroperasi. Berbeda halnya dengan LPF aktif yang bergantung pada sumber energi.