Praktikum 1.docx

PRAKTIKUM I LOW PASS FILTER AKTIF ORDO I

1.1 Tujuan Praktikum 

Agar mahasiswa mengetahui rangkaian low pass filter aktif ordo I.



Agar mahasiswa memahami prinsip dari rangkaian low pass filter aktif ordo I.



Agar mahasiswa dapat mendesain rangkaian low pass filter aktif ordo I berdasarkan pada prinsip yang telah ditentukan.



Agar mahasiswa dapat mensimulasikan rangkaian low pass filter aktif ordo I pada software electronics workbench.



Agar mahasiswa dapat merangkai rangkaian low pass filter aktif ordo I dan membuat perbandingan antara hasil simulasi dengan hasil praktikum.

1.2 Desain Rangkaian

Nilai Rf = R1 = R dengan rentang antara 10kΩ sampai 100kΩ Misalkan diambil nilai R = 10kΩ Nilai C = 0,01 µF

Nilai V+ dan V- = 12V

Maka dapat dicari frekuensi cut off nya : 𝑓c =

1 2𝜋𝑅𝐶

𝑓𝑐 =

1 (2)(3.14)(10. 103 )(0,01. 10−6 )

𝑓𝑐 =

1 = 1,59. 103 𝐻𝑧 0,628. 10−3

𝑓𝑐 = 1,6 𝑘𝐻𝑧

1.3 Simulasi Awal

1. Frekuensi Cut-off (1,6 kHz)

2. Frekuensi Cut-off [2x] (3,2 kHz)

3. Frekuensi Cut-off [3x] (4,8 kHz)

4. Frekuensi Cut-off [4x] (6,4 kHz)

5. Frekuensi Cut-off [5x] (8,0 kHz)

6. Frekuensi Cut-off [1/2x] (800 Hz)

7. Frekuensi Cut-off [1/3x] (530 Hz)

8. Frekuensi Cut-off [1/4x] (400 Hz)

9. Frekuensi Cut-off [1/5x] (320 Hz)

1.4 Alat dan Bahan

1. Oscilloscope 2 Channel 2. Function Generator 3. Power Supply 4. Toolset 5. Avometer 6. Project Board 7. Resistor 10 kΩ 8. Kapasitor 0,01 µF 9. IC LM741 10. Kabel Jumper

1.5 Prosedur Praktikum

1. Buatlah desain rangkaian lengkap beserta nilai komponen di dalamnya menggunakan software electronics workbench. Lakukanlah simulasi pada rangkaian tersebut. 2. Siapkan alat dan bahan sesuai dengan rangkaian yang telah dibuat. 3. Rangkai komponen-komponen pada project board sesuai dengan desain rangkaian yang telah dibuat. 4. Nyalakan power supply lalu ukur dengan avometer. Pastikan bahwa nilai avometer berada pada +12V dan -12V. 5. Sambungkan kabel power supply +12V pada kaki IC LM741 kaki 7, sedangkan untuk -12V disambungkan pada kaki 4 menggunakan kabel jumper, dan kabel ground pada ground. 6. Nyalakan fuction generator. Klik pada tombol ‘FREQ’ lalu atur frekuensinya menjadi 1,6 kHz. Selanjutnya klik pada tombol ‘AMPL’ lalu atur nilainya menjadi 10V. Lalu letakkan probe positif (merah) pada input dan probe lainnya pada ground. 7. Nyalakan Oscilloscope. Letakkan kabel probe 1 (CH1) pada input rangkaian dan kabel probe 2 (CH2) pada output rangkaian. 8. Perhatikan hasil sinyal yang terdapat pada oscilloscope. Jika hasil yang keluar sesuai dengan hasil sinyal pada simulasi di electronics workbench maka berarti rangkaian sudah benar. Jika tidak, lakukan troubleshooting pada rangkaian hingga hasilnya sesuai dengan simulasi.

9. Ubah nilai frekuensi pada function generator menjadi 2x, 3x, 4x, 5x, 1/2x, 1/3x, 1/4x, dan 1/5x. 10. Lihat dan catat perubahan yang terjadi pada sinyal input maupun output. 11. Bandingkan nilai hasil simulasi dengan hasil praktikum dan buatlah kesimpulan.

1.6 Hasil Praktikum

1. Frekuensi 1x (1,6 kHz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,4 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 78 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 6,4 𝑉

𝑇 = 625 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 6,4 𝑉 = 10,4 𝑉

𝑡1 − 𝑡2 (360°) 𝑇 −78 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 625 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,62 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −44,9°

2. Frekuensi 2x (3,2 kHz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,6 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 56 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 3,8 𝑉

𝑇 = 313 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 3,8 𝑉 = 10,6 𝑉

𝑡1 − 𝑡2 (360°) 𝑇 −56 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 313 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,36 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −64,4°

3. Frekuensi 3x (4,8 kHz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,6 𝑉

𝑇 = 208 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,26 𝑥

𝑡1 − 𝑡2 (360°) 𝑇 −39 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 208 𝜇𝑠

𝑡2 − 𝑡1 = 39 𝜇𝑠

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −67,5°

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 2,8 𝑉 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛

4. Frekuensi 4x (6,4 kHz)

=

2,8 𝑉 10,6 𝑉

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑉𝑖𝑛 = 10,6 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 33,4 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 2,2 𝑉

𝑇 = 156 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 2,2 𝑉 = 10,6 𝑉

𝑡1 − 𝑡2 (360°) 𝑇 −33,4 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 156 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,2 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −77°

5. Frekuensi 5x (8,0 kHz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,6 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 31 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 1,8 𝑉

𝑇 = 125 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 1,8 𝑉 = 10,6 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 (360°) 𝑇 −31 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 125 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,17 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −89,3°

6. Frekuensi 1/2x (800 Hz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,6 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 104 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 8,4 𝑉

𝑇 = 1250 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 8,4 𝑉 = 10,6 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 (360°) 𝑇 −104 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 1250 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,79 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −30°

7. Frekuensi 1/3x (530 Hz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,8 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 103,5 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 9,0 𝑉

𝑇 = 1887 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 9,0 𝑉 = 10,8 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 (360°) 𝑇 −103,5 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 1887 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,83 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −19,7°

8. Frekuensi 1/4x (400 Hz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,8 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 103 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 9,2 𝑉

𝑇 = 2500 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 9,2 𝑉 = 10,8 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 (360°) 𝑇 −103 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 2500 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,85 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −14,8°

9. Frekuensi 1/5x (320 Hz)

𝑉𝑖𝑛 = 10,8 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 = 104 𝜇𝑠

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 9,2 𝑉

𝑇 = 3125 𝜇𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 9,2 𝑉 = 10,8 𝑉

𝑡2 − 𝑡1 (360°) 𝑇 −104 𝜇𝑠 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = (360°) 3125 𝜇𝑠

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] =

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 =

𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 [𝐴] = 0,85 𝑥

𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑓𝑎𝑠𝑎 = −12°

Tabel Kumpulan Data Hasil Praktikum Low Pass Filter Aktif Ordo I

No

fc

1 2 3 4 5

1/5 fc 1/4 fc 1/3 fc 1/2 fc fc

Ri Rf (kΩ) (kΩ) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

C (µf) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

Vin Vout (V) (V) 10.8 9.2 10.8 9.2 10.8 9.0 10.6 8.4 10.6 6.4

A (x) 0.85 0.85 0.83 0.79 0.6

T2-T1 (µs) 104 103 103.5 104 78

T1-T2 (µs) -104 -103 -103.5 -104 -78

T Sudut (µs) Fasa (⁰) 3125 -11.981 2500 -14.832 1887 -19.746 1250 -29.952 625 -44.928

6 7 8 9

2 fc 3 fc 4 fc 5 fc

10 10 10 10

10 10 10 10

0.01 0.01 0.01 0.01

10.6 10.6 10.6 10.6

3.8 2.8 2.2 1.8

0.36 0.26 0.21 0.17

56 39 33.4 31

-56 39 -33.4 -31

313 208 156 125

-64.4 -67.5 -77.07 -89.28

Grafik

Penguatan 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1/5 fc 1/4 fc 1/3 fc 1/2 fc

fc

2 fc

3 fc

4 fc

5 fc

3 fc

4 fc

5 fc

Sudut Fasa 0 -10

1/5 fc 1/4 fc 1/3 fc 1/2 fc

fc

2 fc

-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100

1.7 Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa rangkaian Low Pass Filter Ordo I merupakan filter yang hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi cut-offnya dan meredam sinyal yang lebih tinggi. Pada oscilloscope, sinyal input mendahului sinyal output. Ketika frekuensi dinaikkan, tegangan keluaran semakin mengecil, begitu pula dengan penguatan yang dihasilkan.