Rekomend.id – Pengertian Low Pass Filter (LPF) atau Tapis Lolos Bawah. Pengertian Low Pass Filter (LPF) atau Tapis Lolos Bawah merupakan konsep kunci dalam dunia teknik elektronika dan pemrosesan sinyal.
Filter ini memiliki peran penting dalam mengontrol spektrum frekuensi suatu sinyal, memungkinkan sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah untuk melewati sementara memblokir sinyal-sinyal dengan frekuensi tinggi.
Untuk memahami lebih lanjut tentang LPF dan bagaimana mereka bekerja, mari kita mulai dengan pemahaman dasar tentang konsep ini.
Dua Jenis Konfigurasi Utama Low Pass Filter
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, terdapat dua konfigurasi utama dalam Filter Penyaring Lolos Bawah Pasif, yaitu Filter RC Lolos Bawah (Resistor-Kapasitor) dan Filter RL Lolos Bawah (Resistor-Induktor). Sekarang, mari kita bahas secara singkat kedua konfigurasi Filter Penyaring Lolos Bawah Pasif ini.
Low Pass RC Filter
Filter Penyaring Lolos Bawah RC, atau disebut juga Penyaring Lolos Bawah Resistor-Kapasitor (Resistor-Capasitor), merupakan suatu rangkaian filter yang mengandalkan komponen pasif berupa Resistor dan Kapasitor.
Fungsi utama dari filter ini adalah untuk membiarkan sinyal dengan frekuensi rendah melewati dan pada saat yang sama memblokir sinyal dengan frekuensi tinggi.
Untuk membuat Filter Penyaring Lolos Bawah RC ini, Resistor dihubungkan secara seri dengan sinyal INPUT, sementara Kapasitor dihubungkan secara paralel atau sejajar dengan sinyal INPUT, seperti yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Dalam rangkaian Filter Penyaring Lolos Bawah RC di atas, Kapasitor, yang merupakan komponen reaktif, akan menunjukkan resistansi yang berbeda tergantung pada frekuensi sinyal yang melewatinya.
Kapasitor akan memiliki resistansi yang sangat tinggi ketika dilewati oleh sinyal frekuensi rendah atau sinyal DC, dan resistansinya akan menjadi rendah ketika dilewati oleh sinyal frekuensi tinggi.
Oleh karena itu, Kapasitor akan menghalangi sinyal frekuensi rendah atau sinyal DC, sehingga sinyal tersebut harus mengikuti jalur alternatif yang ditunjukkan oleh panah pada gambar di atas.
Di sisi lain, sinyal frekuensi tinggi akan melewati Kapasitor karena Kapasitor menawarkan resistansi yang rendah bagi sinyal frekuensi tinggi tersebut.
Harap diingat bahwa arus akan selalu mengikuti jalur dengan resistansi paling rendah. Karena Kapasitor menawarkan resistansi yang rendah dalam rangkaian frekuensi tinggi, maka arus akan melewati Kapasitor. Sementara itu, sinyal frekuensi rendah akan mengambil jalur alternatif dengan resistansi yang lebih rendah.
Cara Membuat Rangkaian Low Pass RC Filter
Setelah kita memahami prinsip kerja dari Filter Penyaring Lolos Bawah yang menggunakan Resistor dan Kapasitor (RC), kita sebenarnya dapat membuat sendiri rangkaian penyaring frekuensi rendah dengan menggunakan kedua komponen ini. Tentu saja, hal ini memerlukan beberapa perhitungan matematis agar rangkaian yang kita rancang dapat berfungsi sesuai harapan.
Contoh Kasus LPF RC Filter
Sebagai ilustrasi, jika kita ingin membuat suatu Filter Penyaring Lolos Bawah (LPF) dengan menggunakan Komponen Resistor dan Kapasitor, kita akan membutuhkan sebuah kapasitor keramik dengan nilai 10nF dan sebatang Resistor dengan nilai 1KΩ. Kemudian, kita akan menggabungkan komponen-komponen tersebut sesuai dengan rangkaian yang telah ditunjukkan di atas (Rangkaian LPF RC Filter).
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 ini, berarti semua frekuensi di atas 15,9 kHz akan mengalami pembatasan atau pemblokiran. Semakin tinggi frekuensinya dari 15,9 kHz, semakin besar pembatasannya. Sementara itu, frekuensi yang berada di bawah 15,9 kHz akan dibiarkan atau diteruskan ke bagian selanjutnya dalam rangkaian.
Jadi, jika kita memasukkan sinyal dengan frekuensi rendah sebesar 10Hz ke dalam rangkaian LPF RC Filter ini, maka rangkaian akan meneruskan sinyal tersebut hingga ke OUTPUT dengan sedikit atau tanpa peredaman yang signifikan. Ini terjadi karena sinyal frekuensi rendah tidak mengambil jalur melalui Kapasitor. Namun, jika kita meningkatkan frekuensinya menjadi 30kHz, sinyal tersebut akan mengalami peredaman yang besar sehingga hampir tidak sampai ke titik OUTPUT. Hal ini terjadi karena sinyal frekuensi tinggi akan mengambil jalur melalui Kapasitor dan tidak melewati OUTPUT.
Low Pass RL Filter
Filter Penyaring Lolos Bawah RL, atau yang disebut juga Penyaring Lolos Bawah Resistor-Induktor (Resistor-Inductor), adalah suatu rangkaian penyaring frekuensi yang mengandalkan komponen Resistor dan Induktor. Rangkaian ini membiarkan frekuensi rendah melewati sinyal INPUT dan pada saat yang sama menghambat frekuensi tinggi. Untuk membuat Filter Penyaring Lolos Bawah RL ini, Induktor ditempatkan secara seri dengan sinyal INPUT, sementara Resistor ditempatkan secara sejajar atau paralel dengan sinyal INPUT, seperti yang terlihat pada gambar rangkaian di bawah ini:
Cara kerja rangkaian Filter Penyaring Lolos Bawah RL di atas didasarkan pada prinsip Reaktansi Induktif. Reaktansi Induktif adalah resistansi atau impedansi Induktor yang bervariasi sesuai dengan frekuensi sinyal yang mengalir melaluinya. Berbeda dengan Resistor yang bersifat non-reaktif, Induktor memiliki Impedansi yang berubah-ubah tergantung pada frekuensi sinyal yang diterimanya, mirip dengan Kapasitor. Namun, perbedaan terletak pada karakteristik resistansi yang dihasilkan oleh Induktor. Resistansi Induktor akan sangat tinggi ketika dilalui oleh sinyal frekuensi tinggi, dan sebaliknya akan menjadi rendah ketika dilalui oleh sinyal 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 efektif berperan sebagai Penyaring Lolos Bawah atau Low Pass Filter yang menghalangi sinyal frekuensi tinggi dan memungkinkan sinyal frekuensi rendah untuk melewati tanpa kendala.
Cara Membuat Rangkaian Low Pass RL Filter
Setelah membahas karakteristik Induktor dengan Reaktansi Induktifnya, kita juga dapat merakit sendiri Penyaring Lolos Bawah dengan mengggunakan Resistor dan Induktor (RL).
Contoh Kasus LPF RC Filter
Sebagai contoh, kita bisa membuat sebuah rangkaian Filter Penyaring Lolos Bawah RL dengan menggunakan sebuah Resistor 10KΩ dan sebuah Induktor dengan nilai 470mH. Rangkaian tersebut dapat kita lihat seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas (Rangkaian LPF RL Filter).
Rumus LPF RL Filter
Rumus yang digunakan untuk menentukan titik cut-off Frekuensi dalam rangkaian RL adalah sebagai berikut:
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.
Hal ini mengindikasikan bahwa semua frekuensi di atas 3,39 kHz akan mengalami penurunan kekuatan, dan semakin tinggi dari 3,39 kHz, penurunannya akan semakin signifikan. Sementara itu, frekuensi di bawah 3,39 kHz akan dibiarkan melewati tanpa perubahan yang signifikan.
Penutup
Demikian artikel ini, Rekomend.id telah membahas mengenai Pengertian Low Pass Filter (LPF) atau Tapis Lolos Bawah.
Dalam kesimpulan, kita telah menjelaskan pengertian dan karakteristik dari Low Pass Filter (LPF) atau Tapis Lolos Bawah. Filter ini memiliki peran penting dalam dunia elektronika untuk mengizinkan sinyal frekuensi rendah melewati sementara memblokir sinyal frekuensi tinggi.
Dengan pemahaman yang lebih dalam tentang prinsip kerja LPF, kita dapat menggunakannya dengan bijak dalam berbagai aplikasi teknologi, termasuk dalam mengolah sinyal audio, komunikasi nirkabel, dan banyak lagi.
