Empat Pilar – Pengertian Low Pass Filter (LPF) : Fungsi dan Jenisnya Secara Lengkap. Teknologi elektronik dan komunikasi telah berkembang pesat dalam beberapa dekade terakhir. Di balik semua perangkat elektronik yang kita gunakan sehari-hari, ada banyak komponen yang bekerja sama untuk menciptakan hasil yang diinginkan.
Salah satu komponen penting dalam dunia elektronik adalah Low Pass Filter (LPF), yang berfungsi untuk memfilter sinyal berdasarkan frekuensi. Tapi, apa sebenarnya pengertian low pass filter (LPF), dan bagaimana cara kerjanya? Yuk, kita jelajahi lebih dalam!
Pengertian Low Pass Filter (LPF)
Pengertian Low Pass Filter (LPF) atau sering disingkat LPF adalah jenis filter atau penyaring yang memungkinkan sinyal frekuensi rendah untuk melewat dan memblokir sinyal frekuensi tinggi.
Artinya, LPF berfungsi untuk menyaring sinyal frekuensi tinggi dan hanya meneruskan sinyal frekuensi rendah yang diinginkan.
Sinyal yang dimaksud bisa berupa sinyal listrik seperti sinyal audio atau sinyal perubahan tegangan. LPF yang ideal adalah LPF yang benar-benar tidak melewatkan sinyal dengan frekuensi di atas frekuensi cut-off (fc) atau tegangan output pada sinyal frekuensi di atas frekuensi cut-off sama dengan 0V.
Di Indonesia, LPF juga dikenal sebagai penyaring lolos bawah atau tapis pelewat rendah.
LPF dapat dibuat dengan menggunakan beberapa jenis komponen pasif, seperti resistor dan kapasitor atau induktor.
LPF yang dibuat dengan resistor dan kapasitor disebut sebagai Low Pass RC Filter, sedangkan LPF yang dibuat dengan resistor dan induktor disebut sebagai Low Pass RL Filter. Filter yang hanya menggunakan komponen pasif disebut sebagai filter pasif.
Filter pasif ini tidak memiliki elemen penguat seperti transistor dan Op-Amp sehingga tidak memiliki perolehan penguatan sinyal. Oleh karena itu, tingkat output dari filter selalu lebih rendah daripada tingkat input-nya.
Fungsi Low Pass Filter
Setelah memahami Pengertian Low Pass Filter (LPF), selanjutnya terdapat 3 fungsi utama dari low pass filter untuk memperbaiki sinyal frekuensi pada komponen listrik. Berikut penjelasan lebih lengkap mengenai ketiga fungsi tersebut:
- Pertama, fungsi low pass filter adalah meneruskan sinyal input pada frekuensi tertentu, yaitu frekuensi di bawah dan di atas (cut off). Kedua frekuensi tersebut akan menyebabkan sinyal meredup (FcoL).
- Kedua, kebalikan dari fungsi pertama, fungsi ini disebut dengan band stop filter. Fungsi ini bertujuan untuk menghilangkan sinyal.
- Ketiga, sinyal akan diteruskan pada frekuensi di atas cut off, sementara sinyal akan meredup pada frekuensi di bawah cut off. Fungsi ini dikenal dengan istilah high pass filter.
Dua Jenis Konfigurasi Utama Low Pass Filter
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya mengenai Pengertian Low Pass Filter (LPF), selanjutnya terdapat dua konfigurasi utama pada Low Pass Filter Pasif atau Penyaring Lolos Bawah Pasif, yaitu Low Pass RC Filter (Resistor-Kapasitor) dan Low Pass RL Filter (Resistor-Induktor).
Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai kedua konfigurasi Low Pass Filter Pasif tersebut :
1. Low Pass RC Filter
Filter Low Pass RC, juga dikenal sebagai Penyaring Lolos Bawah RC, adalah rangkaian filter yang terdiri dari komponen pasif Resistor dan Kapasitor.
Fungsinya adalah untuk memfilter sinyal dengan cara meneruskan sinyal frekuensi rendah dan memblokir sinyal frekuensi tinggi.
Untuk membuat Filter Low Pass RC, Resistor ditempatkan secara seri dengan sinyal INPUT, sedangkan Kapasitor ditempatkan sejajar atau paralel dengan sinyal INPUT seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
Dalam rangkaian Filter Low Pass RC di atas, Kapasitor adalah perangkat reaktif yang memberikan resistansi yang berbeda terhadap sinyal frekuensi yang masuk melaluinya.
Kapasitor memiliki resistansi yang sangat tinggi untuk sinyal frekuensi rendah atau DC, sedangkan resistansi menjadi rendah untuk sinyal frekuensi tinggi.
Hal ini menyebabkan Kapasitor memblokir sinyal frekuensi rendah atau sinyal DC sehingga sinyal tersebut harus melewati atau diteruskan ke jalur alternatif yang ditunjukkan oleh arah panah pada gambar di atas.
Sementara itu, sinyal frekuensi tinggi akan melewati Kapasitor karena Kapasitor menawarkan resistansi yang rendah bagi sinyal frekuensi tinggi tersebut.
Perlu diingat bahwa arus akan selalu mengambil jalur dengan resistansi paling rendah. Karena Kapasitor menawarkan resistansi yang rendah dalam rangkaian frekuensi tinggi, maka sinyal frekuensi tinggi akan mengambil jalur melalui Kapasitor.
Sedangkan sinyal frekuensi rendah akan mengambil jalur alternatif dengan resistansi yang lebih rendah.
a. Cara Membuat Rangkaian Low Pass RC Filter
Setelah memahami prinsip kerja Filter Low Pass yang terdiri dari komponen Resistor dan Kapasitor (RC), kita sebenarnya dapat membuat Rangkaian Penyaring Lolos Frekuensi Rendah sendiri dengan menggunakan kedua komponen tersebut.
Namun, tentunya dibutuhkan beberapa perhitungan matematis agar rangkaian yang dibuat dapat berfungsi sesuai dengan harapan kita.
b. Contoh Kasus LPF RC Filter
Sebagai contoh, untuk membuat LPF menggunakan Komponen Resistor dan Kapasitor, kita membutuhkan Kapasitor keramik dengan nilai 10nF dan Resistor dengan nilai 1KΩ.
Selanjutnya, kedua komponen tersebut dirangkai seperti pada gambar Rangkaian LPF RC Filter di atas.
Rumus LPF RC Filter
Rumus yang digunakan untuk menemukan titik cut-off Frekuensi dari rangkaian RC adalah :
f = 1/2πRC
Dimana :
f = Frekuensi dalam satuan Hz
π = 3.14
R = Nilai Resistor dalam satuan Ohm (Ω)
C = Nilai Kapasitor dalam satuan Farad (F)
Diketahui
π = 3.14
R = 1KΩ atau 1000Ω
C = 10nF atau 10 x 10-9 atau 0.000000001F
f = ?
Penyelesaian
f = 1/2πRC
f = 1/2 (3.14)(1000)(0.000000001)
f = 15.923,57 Hz atau sekitar 15,9KHz
Dengan perhitungan tersebut, berarti semua frekuensi di atas 15,9kHz akan diblokir atau dihambat, dan semakin tinggi frekuensinya maka semakin besar penghambatannya.
Sedangkan frekuensi di bawah 15,9kHz akan dilewatkan atau diteruskan ke rangkaian berikutnya.
Sebagai contoh, jika kita memasukkan sinyal frekuensi rendah sebesar 10Hz ke rangkaian LPF RC Filter ini, maka sinyal tersebut akan hampir sepenuhnya dilewatkan ke OUTPUT dan tidak terlemahkan.
Hal ini disebabkan oleh sinyal frekuensi rendah tidak mengambil jalur Kapasitor. Namun, jika kita meningkatkan frekuensi hingga 30kHz, maka sinyal tersebut akan mengalami peredaman yang besar sehingga hampir tidak mencapai OUTPUT.
Hal ini terjadi karena sinyal frekuensi tinggi akan mengambil jalur melalui Kapasitor dan tidak melewati jalur ke OUTPUT.
2. Low Pass RL Filter
Low Pass RL Filter atau Penyaring Lolos Bawah RL adalah rangkaian penyaring frekuensi yang terdiri dari komponen Resistor dan Induktor.
Fungsinya adalah melewati atau meneruskan frekuensi rendah dan memblokir atau menghambat frekuensi tinggi.
Untuk membuat Low Pass RL Filter, Induktor ditempatkan secara seri dengan sinyal INPUT dan Resistor ditempatkan sejajar atau paralel dengan sinyal INPUT seperti yang ditunjukkan pada gambar rangkaian di bawah ini :
Cara kerja rangkaian Low Pass RL Filter di atas didasarkan pada prinsip Reaktansi Induktif. Reaktansi Induktif adalah resistansi atau impedansi Induktor yang berubah tergantung pada sinyal frekuensi yang melewatinya.
Berbeda dengan Resistor yang merupakan perangkat non-reaktif, Induktor menawarkan impedansi yang berbeda untuk sinyal frekuensi yang berbeda, seperti halnya Kapasitor.
Namun, resistansi yang dihasilkan oleh Induktor berbeda dengan Kapasitor, resistansi Induktor akan menjadi sangat tinggi jika dilewati oleh sinyal frekuensi tinggi dan sebaliknya akan menjadi rendah jika dilewati oleh frekuensi rendah.
Oleh karena itu, penempatan Induktor dalam rangkaian berbeda dengan penempatan Kapasitor dalam rangkaian Filter RC.
Berdasarkan karakteristik ini, rangkaian RL (Resistor Induktor) di atas dapat berfungsi secara efektif sebagai Penyaring Lolos Bawah atau Low Pass Filter yang memblokir sinyal frekuensi tinggi dan memungkinkan sinyal frekuensi rendah melewatinya tanpa hambatan.
a. Cara Membuat Rangkaian Low Pass RL Filter
Setelah membahas karakteristik Reaktansi Induktif pada Induktor, kita dapat merangkai Low Pass Filter sendiri menggunakan Resistor dan Induktor (RL).
b. Contoh kasus LPF RL Filter
Sebagai contoh, kita dapat membuat rangkaian Low Pass RL Filter dengan menggunakan Resistor 10KΩ dan Induktor 470mH. Rangkaian tersebut dapat dilihat pada gambar di atas (Rangkaian LPF RL Filter).
Rumus LPF RL Filter
Rumus yang digunakan untuk menemukan titik cut-off Frekuensi dari rangkaian RL adalah :
f = R / 2πL
Dimana :
f = Frekuensi dalam satuan Hz
π = 3.14
R = Nilai Resistor dalam satuan Ohm (Ω)
L = Nilai Induktor dalam satuan Henry (H)
Diketahui
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 3,39kHz.
Ini berarti bahwa semua frekuensi diatas 3,39kHz akan dilemahkan dan makin tinggi dari 3,39kHz pelemahannya makin besar. Sedangkan frekuensi dibawah 3,39kHz akan dilewatkan.
Kesimpulan
Dalam kesimpulan, empatpilar.com ini telah memberikan gambaran mengenai Pengertian Low Pass Filter (LPF) : Fungsi dan Jenisnya Secara Lengkap.
Low Pass Filter (LPF) adalah komponen elektronik yang memainkan peran penting dalam dunia elektronika dan telekomunikasi.
Fungsinya adalah untuk memblokir frekuensi tinggi dan hanya mengizinkan frekuensi rendah untuk melewati rangkaian, sehingga meningkatkan kualitas sinyal dan mengurangi gangguan.
Dalam artikel ini, kita telah membahas berbagai jenis Low Pass Filter, seperti filter pasif, aktif, dan digital, yang masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri.
Dengan memahami konsep dasar dan penerapan LPF, kita dapat lebih mudah memilih jenis filter yang sesuai dengan kebutuhan kita dalam berbagai aplikasi, mulai dari audio hingga telekomunikasi.
Semoga informasi mengenai Pengertian Low Pass Filter (LPF), yang disampaikan dalam artikel ini dapat memberikan wawasan yang bermanfaat tentang Low Pass Filter, sehingga pembaca dapat mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam dunia elektronika dan telekomunikasi.
Selamat mencoba dan semoga sukses!
