Pengertian Low Pass Filter – Dalam dunia elektronik, tentu ada banyak sekali komponen-komponen penting, salah satunya adalah Low Pass Filter (LPF). Komponen ini memiliki fungsi utama, yaitu untuk menyaring sinyal.
Bagi kalian yang bekerja di dunia elektronik, tentunya sudah tidak asing lagi dengan komponen satu ini. Namun bagi orang awam, mungkin akan bertanya-tanya terkait pengertian Low Pass Filter, fungsi, jenis serta seperti apa cara kerjanya.
Nah khusus di pembahasan kali ini kami akan menginformasikan secara lengkap mengenai Low Pass Filter. Sedikit pembahasan mengenai jenis, ada beberapa jenis dan karakteristik komponen Low Pass Filter yang bisa diketahui.
Selain itu, konfigurasi dari Low Pass Filter juga akan berbeda-beda di setiap jenisnya. Nah daripada penasaran lebih baik langsung saja kita masuk ke pembahasan utama mengenai pengertian Low Pass Filter, jenis, fungsi serta cara kerjanya berikut ini.
Pengertian Low Pass Filter
Untuk pembahasan awal kami akan informasikan terlebih dulu mengenai pengertian Low Pass Filter atau LPF. Low Pass Filter adalah suatu komponen penting dalam rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai penyaring serta pemblokir sinyal frekuensi tinggi dan hanya akan melewatkan sinyal frekuensi rendah.
Secara sederhana, nantinya Low Pass Filter ini akan menyaring sinyal dengan frekuensi tinggi dan meneruskan sinyal frekuensi rendah yang diinginkannya. Sinyal dimaksud ini bisa berupa sinyal listrik seperti sinyal audio maupun sinyal perubahan tegangan.
LPF ideal adalah LPF yang sama sekali tidak melewatkan sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi Cut-Off (FC) atau tegangan Output pada sinyal frekuensi diatas frekuensi Cut-Off sama dengan OV. Dalam bahasa Indonesia, Low Pass Filter juga sering disebut dengan Penyaring Lolos Bawah atau Tapis Pelewat Rendah.
Penyaring Lolos Bawah ini bisa dibuat dengan menggunakan beberapa macam komponen pasif seperti Resistor, Induktor serta Kapasitor. LPF yang dibuat dengan Resistor dan Kapasitor disebut juga dengan Low Pass RC Filter. Sedangkan yang dibuat dengan Resistor dan Induktor disebut juga dengan Low Pass RL Filter.
Penyaring yang hanya menggunakan komponen pasif ini kerap disebut dengan Filter Pasif. Filter Pasif ini tidak memiliki elemen penguat layaknya Transistor serta Op-Amp sehingga tidak memiliki perolehan penguatan sinyal. Maka dari itu tingkat Output akan selalu kurang dari tingkat Inputnya.
Konfigurasi dan Cara Kerja Low Pass Filter
Sebelum kita menginformasikan kepada kalian terkait jenis dan karakteristik Low Pass Filter, kami akan bahas lebih dulu terkait konfigurasi Low Pass Filter. Seperti dijelaskan diatas bahwa ada 2 jenis konfigurasi, yaitu Low Pass Filter RC Kapasitor dan Resistor lalu Low Pass Filter RC Resistor dan Induktor.
1. Low Pass Filter RC Kapasitor dan Resistor
Komponen ini difungsikan untuk menghilangkan sinyal frekuensi tinggi ketika melalui filter. Ada 2 macam rangkaian digunakan pada jenis ini, yaitu seri dan paralel. Untuk rangkaian seri ini resistor akan mulai dipasang dengan posisi seri, yaitu letak pemasangannya ada pada arah sinyal aliran listrik yang masuk ke komponen.
Sedangkan kapasitor nantinya akan dipasang dengan posisi paralel atau tegak. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan sinyal frekuensi dengan tegangan yang terbilang tinggi. Adapun untuk rumus Low Pass Filter RC konfigurasi ini adalah sebagai berikut:
f (Frekuensi Hz) = 1/2 Ï€(3.14) R (Nilai Resistor dalam Ohm/©) C (Nilai kapasitor dalam Farad/F)
2. Low Pass Filter RL Kapasitor dan Induktor
Kemudian kedua ada Low Pass Filter RL. LPF ini difungsikan untuk melakukan pemblokiran aliran sinyal listrik yang masuk. Dimana tipe aliran listrik yang akan diblokir yaitu terdapat sinyal yang frekuensinya terlalu tinggi.
Rangkaian jenis konfigurasi untuk induktor akan dipasang dengan posisi searah. Lain dengan jenis konfigurasi untuk resistor yang umumnya akan dipasang secara paralel. Baik resistor maupun induktor tentu saja akan dihubungkan pada sinyal input.
Nah untuk cara kerja rangkaian konfigurasi jenis ini yaitu menggunakan reaktansi induktif. Mengapa demikian, karena tipe konduktor dari komponennya terbilang reaktif. Adapun rumus untuk Low Pass Filter RL ini adalah sebagai berikut.
f (frekuensi dalam Hz) = R (nilai resistor dalam Ω)/2π( 3,14) L (nilai induktor dalam Henry/H)
f=R/2πL
Fungsi LPF
Agar komponen listrik mendapatkan sinyal frekuensi yang baik, ada 3 fungsi Low Pass Filter yang bisa kalian ketahui di bawah ini.
- Sinyal input akan diteruskan dengan frekuensi tertentu. Contohnya, letak frekuensi yang ada di bawah serta frekuensi diatas nantinya akan membuat sinyal diredam (FcoL)
- Kebalikan dari fungsi pertama, fungsi kedua ini memiliki istilah Band Stop Filter, atau menghilangkan sinyal.
- Ketiga, sinyal akan diteruskan diatas frekuensi Cut Off. Sedangkan sinyal akan diredam ketika di bawah frekuensi Cut Off. Fungsi ini disebut juga dengan High Pass Filter.
Jenis dan Karakteristik Low Pass Filter
Lanjut ke pembahasan berikutnya, disini kami akan informasikan mengenai jenis dan karakteristik Low Pass Filter. Penting diketahui bahwa ada 4 jenis LPF yang umum ada pada perangkat elektronik, diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Low Pass Filter Audio
Jenis pertama ada Low Pass Filter Audio. Jenis ini merupakan bagian komponen sirkuit yang memiliki frekuensi berkisar 0 Hz-20Khz. Komponen ini bahkan bisa meningkatkan atau melemahkan frekuensi.
Jenis filter penting yakni stereo hi-fi serta amplifier instrumen. Kalian tentu akan mudah menemukan filter audio di beberapa perangkat elektronik, seperti pada TV atau Radio.
2. Low Pass Filter Subwoofer
Jenis kedua ada Low Pass Filter Subwoofer. LPF ini merupakan rangkaian filter yang menangkap sinyal guna meredam nada tinggi. Rangkaian LPF ini memiliki 2 kombinasi, yaitu Resistor dan Kapasitor.
LPF Subwoofer bisa dibilang sangat cocok untuk Subwoofer audio. Sebenarnya, kalian bisa merangkai jenis ini dengan kombinasi sesuai selera, maka dari itu rangkaian ini juga kerap disebut dengan Crossover Aktif.
Ada beberapa suku cadang pada rangkaian ini, diantaranya adalah sebagai berikut.
- R1-R10 = 39 Kohm
- 39 Kohm
- 47 Kohm
- 10 Ohm
- 22 Kohm
- 4,7 Kohm
- 22 Kohm
- 4,7 Kohm
- 10 Ohm
- 220 Ohm
Ada juga rangkaian C1 sampai C7 yang memiliki nilai 39 pF, 0,1 uf, 0,1 uf, 0,2 uf, 0,4 uf, 0,1 uf, 0,1 uf dan IC1 = TL064. Masing-masing daripada nilai tersebut membentuk rangkaian filter yang baik dan tentu saja tetap berfungsi sebagaimana mestinya.
3. Low Pass Filter Op-Amp
Selanjutnya ada juga Low Pass Filter Op-Amp. LPF Op-Amp adalah komponen aktif guna menguatkan operasional transistor bipolar dan transistor efek medan. Fungsinya utama dari komponen ini adalah menguatkan operasional yang dibutuhkan oleh Resistor Input dan Resistor Output.
Sedangkan filter aktif ini akan terbagi menjadi 2 kelas, yaitu Frekuensi Output dan Bandwith. Di bawah ini beberapa contoh LPF Op-Amp yang umum digunakan pada perangkat elektronik.
- Active Low Pass Filter
- Active High Pass Filter
- Active Band Pass Filter
- Active Band Stop/Notch Filter
4. Low Pass Filter Orde 2
Terakhir ada Low Pass Filter Orde 2. Jenis LPF ini memiliki 2 kutub dan filter RC. Apabila komponen terhubung dengan baik, maka selanjutnya Roll-Off-40dB/decade akan mengalami peningkatan.
Jenis LPF ini dikenal dengan filter VCVS yang berguna untuk menguatkan Tegangan Kontrol Sumber Tegangan. Kalian perlu menambahkan jaringan RC ke dalam jalur input untuk memudahkan konversi filter orde 1 dan 2 mengalir dengan amplifikasi.
Jenis filter ini juga memiliki nama lain seperti Butterworth, Chebyshev, Bessel dan Sallen-key. Akan tetapi, filter ini hanya memiliki nilai yang berbeda untuk merespon amplitudo. Jadi, jika nilai dari faktor redaman 1 atau maksimum 2, maka filter akan menunjukkan Curva datar atau biasa disebut dengan Overdamped.
Cara Membuat Rangkaian Low Pass Filter
Untuk pembahasan terakhir kami akan bahas mengenai cara membuat rangkaian dari Low Pass Filter ini. Pertanyaan cara membuat rangkaian LPF juga biasanya akan muncul dalam contoh soal mata pelajaran elektronik di sekolah.
Nah disini kami akan memberikan beberapa contoh kasus LPF RC Filter dan LPF RL Filter yang bisa kalian simak berikut ini.
1. Contoh Kasus LPF RC Filter
Jika kita membuat suatu LPF dengan komponen Resistor dan Kapasitor, maka akan membutuhkan sebuah kapasitor keramik dengan nilai 10nF dan sebatang Resistor dengan nilai 1KΩ. Berikutnya gabungkan komponen-komponen tersebut sesuai dengan rangkaian yang ada.
Rumus LPF RC Filter
Rumus yang digunakan untuk menghitung titik cut-off Frekuensi dalam rangkaian RC adalah sebagai berikut:
f = 1/2πRC
Dengan:
f = Frekuensi dalam Hz π = 3,14 R = Nilai Resistor dalam satuan Ohm (Ω) C = Nilai Kapasitor dalam satuan Farad (F)
Diberikan:
π = 3,14 R = 1KΩ atau 1000Ω
C = 10nF atau 10 x 10^-9 atau 0,000000001F
f = ?
Langkah Penyelesaian:
f = 1/2πRC
f = 1/2 (3,14)(1000)(0,000000001)
f = 15.923,57 Hz atau sekitar 15,9 KHz.
Dengan perhitungan diatas, berarti semua frekuensi di atas 15,9 kHz akan mengalami pembatasan. Semakin tinggi frekuensi nominal tersebut, maka semakin besar pula pembatasannya. Disamping itu, frekuensi yang berada di bawah nominal tersebut akan diteruskan ke bagian selanjutnya dalam rangkaian.
Jadi, apabila sinyal masuk dengan frekuensi rendah sebesar 10 Hz ke dalam rangkaian LPF RC Filter, maka rangkaian akan meneruskan sinyal sampai ke Output dengan sedikit atau bahkan tanpa peredaman yang signifikan. Hal ini terjadi karena sinyal frekuensi rendah tidak mengambil jalur lewat Kapasitor.
Akan tetapi jika frekuensi ditingkatkan menjadi 30kHz, maka sinyal akan mengalami peredaman besar sehingga tidak sampai ke titik Output. Hal ini dikarenakan sinyal frekuensi terlalu tinggi akan mengambil jalur lewat Kapasitor dan tidak melalui Output.
2. Contoh Kasus LPF RL Filter
Dalam sebuah rangkaian Filter Penyaring Lolos Bawah RL dengan menggunakan Resistor 10KΩ serta sebuah Induktor bernilai 470mH. Rangkaiannya bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
Adapun untuk mengetahui rumusnya, silahkan simak penjelasan lengkap berikut.
Rumus LPF RL Filter
f = R / 2πL
Dengan:
f = Frekuensi dalam Hz π = 3,14 R = Nilai Resistor dalam satuan Ohm (Ω) L = Nilai Induktor dalam satuan Henry (H)
Diberikan:
π = 3,14
R = 10KΩ atau 10.000Ω
L = 470mH atau 0,47H
f = ?
f = R / 2πL
f = 10.000 / 2(3,14)(0,47)
f = 3.387,99 atau sekitar 3,39 kHz.
Kesimpulan
Melihat pembahasan diatas, disini bisa kami simpulkan bahwa Low Pass Filter ini memiliki fungsi penting dalam perangkat elektronik. Dimana peran penting sebuah LPF ini adalah mengontrol spektrum frekuensi suatu sinyal dan memungkinkan sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah untuk lewat sementara memblokir sinyal dengan frekuensi tinggi.
Dengan kita memahami lebih mengenai cara kerja Low Pass Filter, karakteristik, konfigurasi dan rumus rangkaiannya. Disini kita akan lebih mudah menggunakannya dengan bijak dalam berbagai aplikasi teknologi, termasuk mengolah sinyal audio, komunikasi nirkabel dan lainnya.