Pengertian Low Pass Filter (Tapis Lolos Bawah)


Low Pass Filter (Tapis Lolos Bawah) – Pada rangkaian amplifier audio atau speaker terdapat sebuah komponen yang bernama low pass filter atau LPF. Dalam bahasa Indonesia, komponen yang satu ini biasa disebut dengan tapis lolos bawah.

Sesuai namanya, low pass filter memiliki fungsi sama halnya dengan filter atau penyaring. Lalu apakah yang akan disaring oleh LPF? Simak pembahasan berikut ini untuk mendapatkan jawabannya!

Pengertian Low Pass Filter

Low pass filter (LPF) merupakan suatu komponen dalam suatu rangkaian elektronika yang memiliki fungsi sebagai penyaring sinyal listrik berfrekuensi tinggi dan hanya akan membebaskan sinyal berfrekuensi rendah yang diinginkan. Adapun jenis sinyal listrik yang disaring low pass filter (LPF) adalah sinyal radio dan sinyal perubahan tegangan.

LPF dapat dikatakan ideal jika tidak membebaskan sinyal yang memiliki frekuensi lebih dari frekuensi cut off (fc), sekecil apapun itu nilainya. Atau bisa juga jika tegangan output dari sinyal frekuensi diatas frekuensi cut off sama seperti OV.

Dalam penerapannya, sinyal listrik yang frekuensinya lebih besar daripada nilai cut off (fc) nantinya akan dibuat lemah atau mengecil. Sehingga hal ini dapat memicu adanya sebuah pipa transisi (transition band).

Pita transisi (transition band) ini mempunyai satuan yang disebut sebagai db/decade atau dB/oktaf. Nilai yang dimiliki oleh orde filer akan sangat mempengaruhi kemiringan pita transisi. Jika nilainya semakin besar, maka kimiringan yang ada pada pita transisi juga akan  bertambah dengan posisi yang semakin curam.

Baca juga: Mengenal Apa Itu Band Pass Filter (BPF)

Jenis-Jenis Konfigurasi Low Pass Filter

Perlu diketahui bahwa low pass filter (LPF) bisa dirangkai dengan mudah menggunakan komponen pasif seperti resistor dan kapasitor atau induktor. Ada dua jenis konfigurasi utama yang dimiliki oleh low pass filter, yaitu RC Filter dan RL Filter.

Low Pass RC Filter merupakan LPF komponennya terdiri dari resistor dan kapasitor. Sedangkan Low Pass RL Filter memiliki komponen yang terdiri dari resistor dan induktor.

Filter ini memang hanya akan menggunakan komponen pasif sehingga disebut dengan filter pasif. Filter pasif ini tidak dilengkapi dengan elemen penguat seperti transistor dan OP-Amp. Dengan begitu maka tidak akan mendapat perolehan penguatan sinyal, sehingga tingkat output yang dimiliki tidak pernah lebih dari tingkat inputnya.

  1. Low Pass RC Filter

Low Pass RC Filter merupakan sebuah rangkaian filter yang terdiri dari dua macam komponen pasif Resistor dan Kapasitor. Kedua komponen ini memiliki fungsi utama sebagai penghambat sinyal yang berfrekuensi tinggi, sehingga tidak akan bisa melewati filter. Sedangkan untuk sinyal berfrekuensi rendah akan dibiarkan lolos.

Rangkaian Low Pass RC Filter

Rangkaian Low Pass RC Filter dibuat dengan menggabungkan dua rangkaian, yaitu rangkaian seri dan parallel. Resistor akan dipasang dalam bentuk seri dengan sinyal listrik yang masuk (input). Sedangkan kapasitor dirangkai dalam bentuk parallel (tegak lurus) dengan frekuensi input agar bisa menghambat sinyal berfrekuensi tinggi.

Dengan rangkaian seperti ini, maka kapasitor yang merupakan komponen reaktif akan memberikan resistansi yang berbeda pada sinyal frekuensi yang berbeda yang masuk untuk melewatinya. Kapasitor akan memiliki resistansi yang sangat tinggi ketika dilewati oleh sinyal berfrekuensi rendah (DC). Begitu pula sebaliknya, resistansi bisa menjadi rendah saat dilewati oleh sinyal berfrekuensi tinggi.

Sehingga sinyal yang memiliki frekuensi rendah (DC) akan diblokir secara langsung dan tidak bisa melalui kapasitor. Hingga pada akhirnya sinyal tersebut akan keluar dari rangkaian. Sementara itu, sinyal frekuensi tinggi mampu melalui kapasitor dengan mudah. Jadi dapat dikatakan bahwa sinyal frekuensi rendah dan tinggi nantinya tidak akan melewati jalur yang sama.

Catatan:

Suatu arus akan selalu memilih jalur yang memiliki resistansi paling rendah. Hal ini karena kapasitor dapat memberikan resistansi yang rendah pada suatu rangkaian frekuensi tinggi sehingga sinyal nantinya akan menggunakan jalur yang melalui kapasitor. Untuk sinyal frekuensi rendah akan mengambil jalur alternatif dengan resistansi yang sangat rendah.

Rumus LPF RC Filter

Keterangan :

=  Frekuensi  (Hz)

π  =  3,14

R  = nilai resistor  (Ohm/)

C  =  nilai kapasitor  (Farad/F)

Contoh Kasus LPF RC Filter

Jika sebuah low pass filter dibuat dari gabungan antara komponen resistor dan kapasitor. Kapasitor yang digunakan adalah jenis kapasitor yang mempunyai nilai 10nF dan resistor dengan nilai 1KΩ.  Lalu dilanjutkan kembali dengan merangkaian seperti rangkaian di atas (Rangkaian LPF RC Filter).

Lalu berapakah nilai frekuensi yang akan menjadi cut off pada rangkaian ini?

Diketahui:

R  =  1 KΩ   =  1000 Ω

C  =  10nF   = 10 x 10-9  = 0,000000001 F

 f =  ?

Jawab:

f = 1/2πRC
f = 1/2 (3.14)(1000)(0.000000001)
f = 15.923,57 Hz atau sekitar 15,9KHz

Dari perhitungan tersebut maka akan didapat nilai frekuensi cut off sebesar 15,9 KHz. Sinyal listrik yang memiliki frekuensi lebih dari 15,9 KHZ akan langsung diblokir dan tidak bisa lanjut ke luar rangkaian. Sedangkan untuk sinyal frekuensi di bawah 15,9 KHZ akan dibiarkan terus dan melalui rangkaian berikutnya.

Jadi bisa diambil kesimpulan jika memasukkan sinyal frekuensi yang rendah sebesar 10KHz pada rangkaian LPF RC Filter seperti di atas, maka rangkaian ini nantinya akan membiarkan sinyal sampai menuju OUTPUT. Ini karena sinyal frekuensi rendah tidak akan melalui jalur kapasitor.

Namun jika frekuensi mencapai 30 KHz maka nantinya akan mengalami peredaman yang besar sehingga akan mengalami kesulitan menuju titik OUTPUT. Hal ini karena sinyal frekuensi tinggi akan melalui jalur kapasitor (bukan jalur OUTPUT).

Baca juga: Jenis Jenis Media Transmisi Dan Contohnya

  1. Low Pass RL Filter

Low Pass RL Filter merupakan rangkaian penyaring frekuensi yang terdiri dari komponen resistor dan induktor. Filter ini memiliki fungsi untuk meneruskan sinyal frekuensi rendah dan menghambat sinyal listrik yang memiliki frekuensi lebih dari yang ditentukan.

Jika Low Pass RC Filter akan memberikan sinyal frekuensi tinggi masuk pada rangkaian terlebih dahulu, maka pada Low Pass RL Filter ini sinyal frekuensi tinggi akan diblokir secara langsung.

Rangkaian Low Pass  RL Filter

Rangkaian Low Pass RL ini dibuat dibuat dari komponen induktor yang dirangkai secara seri dengan sinyal INPUT dan resistor dirangkai dalam bentuk parallel dengan sinyal INPUT.

Cara Kerja Low Pass RL Filter

Cara kerja Low Pass RL Filter ini adalah menggunakan prinsip Reaktansi Induktif. Dalam hal ini resistansi atau impedansi induktor akan mengalami perubahan sesuai dengan perubahan sinyal frekuensi yang masuk.

Seperti yang diketahui bahwa induktor merupakan komponen reaktif, sehingga nantiny dapat memberikan impedansi yang berbeda pada setiap frekuensi sinyal masuk yang berbeda, sama halnya dengan kapasitor.

Jika dilalui oleh sinyal frekuensi tinggi maka induktor dapat menghasilkan resistansi yang tinggi. Begitu pula sebaliknya, akan menjadi sangat rendah jika dilalui oleh frekuensi rendah. Sehingga komponen yang satu ini biasa dipasang secara seri seri terhadap sinyal yang masuk.

Hal tersebut akan membuat sinyal frekuensi tinggi akan diblokir secara langsung, sedangkan sinyal frekuensi rendah bisa berhasil lewat tanpa ada hambatan sama sekali.

Rumus LPF RL Filter

Keterangan :

f  = Frekuensi (Hz)

π  = 3,14

R  =  nilai resistor (Ω)

L  =  nilai induktor  (Henry/H)

Contoh Kasus LPF RL Filter

Suatu rangkaian Low Pass RL Filter dibuat dengan resistor 10 KΩ dan induktor sebesar 470 mH. Lalu berapakah nilai frekuensi yang akan menjadi cut off pada rangkaian ini?

Di ketahui :

R  =  10 KΩ  = 10.000Ω

L  =  470 mH  = 0,47H

 =  3.387,99 Hz  = 3,39 kHz

Jawab:

f = R / 2πL
f = 10.000 / 2 (3.14)(0.47)
f = 3.387,99 atau sekitar 3,39kHz.

Berdasarkan perhitungan di atas, bisa diketahui bahwa nilai frekuensi yang akan menjadi cut off dalam rangkaian Low Pass RL Filter tersebut adalah sebesar 3,39 KHz. Jika frekuensi sinyal ada yang lebih besar dari itu maka akan dihambat atau diblokir.

Low Pass Filter memang digunakan sebagai pemblokir sinyal yang mempunyai frekuensi lebih dari cut off. Nilai cut off tergantung dari nilai komponen yang menjadi penyusun LPF itu sendiri (resistor, kapasitor, atau induktor).

Leave a Comment