laporan penapis RC

RANGKAIAN PENAPIS RC

Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar

Abstrak

Telah dilakukan praktikum Elektronika dengan judul “Rangkaian Penapis RC”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika.. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui cara menentukan jenis rangkaian RC tapis lolos rendah dan tinggi, menganalisis bentuk persamaan- persamaan rangkaian tapis RC lolos rendah dan tapis RC lolos tinggi berdasarkan grafik bode flot dan merancang suatu  sistem rangkaian tapis RC tingkat satu. Dalam praktikum ini, variabel yang dihitung adalah fungsi alih tegangan (  Hasil pengamatan menunjukkan bahwa frekuensi tinggi merupakan frekuensi di atas frekuensi potong dan frekuensi rendah merupakan frekuensi di bawah frekuensi potong. Pembahasan: untuk tapis lolos rendah frekuensi yang diloloskan adalah frekuensi yang tergolong rendah atau frekuensi di bawah 350,35 Hz, dan frekuensi tinggi diredam sedangkan pada tapis lolos tinggi frekuensi yang diloloskan adalah frekuensi tinggi atau frekuensi di atas 350,35 Hz, sedangkan frekuensi rendah di tapis. Kesimpulan yang diperoleh dari hasil praktikum ini adalah pada tapis lolos rendah frekuensi rendah yang diloloskan  dan  frekuensi tinggi di tapis sebab diberi pelemahan. Sedangkan tapis lolos tinggi meloloskan frekuensi tinggi dan menahan frekuensi rendah, dimana frekuensi tinggi adalah frekuensi diatas frekuensi potong.

Kata kunci:  tapis lolos rendah, tapis lolos tinggi

TUJUAN

1. Mengetahui cara menentukan jenis rangkaian RC tapis lolos rendah dan tinggi.
2. Menganalisis bentuk persamaan- persamaan rangkaian tapis RC lolos rendah dan lolos tinggi berdasarkan grafik bode flot.
3. Merancang  suatu sistem rangkaian tapis RC tingkat satu.

METODE EKSPERIMEN

Teori Singkat

Tapis lolos tinggi adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah dari pada frekuensi cut off. High pass filter yang paling simpel terdiri dari kapasitor yang terhubung secara paralel dengan resistor, dimana resistansi dikali dengan kapasitor (RC) adalah time konstan (τ) (Bishop, 2004 68).

Tapis lolos rendah adalah sebuah rangkaian untuk meneruskan sinyal berfrekuensi rendah dan meredam sinyal berfrekuensi tinggi. Sinyal dapat berupa sinyal listrik seperti perubahan tegangan maupun data-data digital seperti citra dan suara (Sutrisno, 1986: 35).  Tapis pelewat rendah atau tapis lolos rendah (low-pass filter) digunakan sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dC naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc (Eggleston, 2011: 154) Bersama naiknya frekuensi diatas fc, tegangan keluarannya diperlemah (turun) . low pass filter juga melewatkan frekuensi rendah serta meredam/menahan frekuensi tinggi (Bakri dkk, 2011: 13)          

  Memperbesar nilai C merupakan alternatif paling praktis dan nilai kapasitor yang cukup besar digunakan. Rangkaian RC menggunakan dua komponen, R dan C yang bekerja sebagai rangkaian tapis (filter) untuk meredam riak. Nilai C dipilih sedemikian rupa sehingga komponen tersebut memiliki reaktansi yang dapat diabaikan pada frekuensi riak (50 Hz untuk setengan gelombang dan 100 Hz untuk gelombang penuh). Akibatnya R dan C bekerja menyerupai suatu pembagi tegangan (Boylestad, 2010: 102)

Alat dan Bahan

1. Alat

1. Signal Generator                                                                               1 buah
2. Multimeter                                                                                        1 buah

1. Komponen

1. Kabel Penghubung                                                                           7  buah
2. Resistor    10 Ω                                                                                 1 buah                
3. Kapasitor  220 µF                                                                             1 buah

IdentifikasiVariabel

Kegiatan 1 :Tapis Lolos Rendah

1. Variabel manipulasi           : frekuensi  (  )
2. Variabel kontrol                : resistansi resistor (R), kapasitas kapasitor (RC)
3. Variabel hitung                 : fungsi alih tegangan  (

Kegiatan 2: Tapis Lolos Tinggi

1. Variabel manipulasi           : frekuensi (  )
2. Variabel kontrol                : resistansi resistor (R), kapasitas kapasitor (RC)
3. Variabel hitung                 : fungsi alih tegangan (

Definisi Operasional Variabel                                 

Kegiatan 1: Tapis Lolos Rendah

1. Variabel Manipulasi
   Frekuensi yang dimaksud adalah frekuensi yang nilainya berubah (tidak konstan) melalui signal generator 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, dan 1100 Hz dan diberi simbol ƒ
2. Variabel Kontrol

1. Resistansi resistor adalah komponen alat yang digunakan dengan besar nilai resistansi 10 Ω yang digunakan dalam rangkaian tapis lolos rendah.
2. Kapasitas kapasitor adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan, dengan besar kapasitas 220 μF , kapasitas ini menunjukkan bahwa kapasitas kapasitor hanya mampu menyimpan muatan sampai 100 μF.

1. Variabel Hitung

Fungsi alih tegangan adalah tegangan dipengaruhi oleh frekuensi yang dapat diubah-ubah dengan rumus G (ω) dB = 20 log ω_p – 10 log (ω² + ω_p²).

Kegiatan 2 : Tapis Lolos Tinggi

1. Variabel Manipulasi
   Frekuensi yang dimaksud adalah frekuensi yang nilainya berubah (tidak konstan) melalui signal generator 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, dan 1100 Hz dan diberi simbol ƒ
2. Variabel Kontrol

1. Resistansi resistor adalah komponen alat yang digunakan dengan besar nilai resistansi 10 Ω yang digunakan dalam rangkaian tapis lolos rendah.
2. Kapasitas kapasitor adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan, dengan besar kapasitas 220 μF , kapasitas ini menunjukkan bahwa kapasitas kapasitor hanya mampu menyimpan muatan sampai 100 μF.

1. Variabel Hitung

Fungsi alih tegangan adalah tegangan dipengaruhi oleh frekuensi yang dapat diubah-ubah dengan rumus G (ω) dB = 20 log ω – 10 log (ω² + ω_p²)

Prosedur Kerja

Kegiatan 1 : Tapis RC Lolos Rendah

1. Menentukan dan mencatat nilai R dan C yang digunakan
2. Menghitung frekuensi potong dengan persamaan dan  ω₀ =

1. 
   Merangkai komponen resistor dan kapasitor seperti gambar dibawah ini:
   Gambar 7.1 : Rangkaian tapis lolos rendah
2. Melakukan pengambilan data, dengan memanipulasi frekuensi pada signal generator yaitu: 1 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 60 Hz, 80 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 600 Hz, 700 Hz, 800 Hz, 900 Hz, 1000 Hz dan 1100 Hz.
3. Menghitung fungsi alih tegangan dengan persamaan G (ω) dB = 20 log ω_p – 10 log (ω² + ω_p²)
4. Mencatat hasil pengamatan pada table yang disediakan
5. Membuat grafik tapis lolos rendah

Kegiatan 2 :Tapis RC Lolos Tinggi 

1. Menentukan dan mencatat nilai R dan C yang digunakan
2. Menghitung frekuensi potong dengan persamaan dan  ω₀ = .
3. Merangkai komponen resistor dan kapasitor seperti gambar dibawah ini:
   
   
   Gambar 7.2 : Rangkaian tapis lolos tinggi
4. Melakukan pengambilan data, dengan memanipulasi frekuensi pada signal generator yaitu: 1 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 60 Hz, 80 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 600 Hz, 700 Hz, 800 Hz, 900 Hz, 1000 Hz dan 1100 Hz.
5. Menghitung fungsi alih tegangan dengan persamaanG (ω) dB = 20 log ω – 10 log (ω² + ω_p²)
6. Mencatat hasil pengamatan pada tabel yang disediakan
7. Membuat grafik tapis lolos tinggi.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

HasilPengamatan

Kegiatan 1                   : Tapis Lolos Rendah

Tabel 1                        : Hubungan antara ƒ log dengan G(ω) dB pada Tapis Lolos Rendah

R                     = 10 Ω

C                     = 220 µF = 220 x 10^-6 F

No.	ƒ (Hz)	ƒ (log)	G (ω) dB
1	10	1,00	-0,08
2	20	1,30	-0,32
3	30	1,48	-0,69
4	40	1,60	-1,16
5	50	1,70	-1,69
6	60	1,78	-2,28
7	70	1,85	-2,87
8	80	1,90	-3,47
9	90	1,95	-4,07
10	100	2,00	-4,64
11	200	2,30	-9,37
12	300	2,48	-12,61
13	400	2,60	-15,00
14	500	2,70	-16,88
15	600	2,78	-18,44
16	700	2,85	-19,77
17	800	2,90	-20,92
18	900	2,95	-21,93
19	1000	3,00	-22,84

Grafik 1 : Rangkaian Penapis RC Lolos Rendah

Kegiatan 2                   : Tapis Lolos Tinggi

Tabel 2 : Hubungan antara  ƒ log dengan G(ω) dB pada Tapis Lolos Tinggi

R         = 10 Ω

C         = 220 µF = 220 x 10^-6 F

No.	ƒ (Hz)	ƒ (log)	G (ω) dB
1	10	1,00	-17,20
2	20	1,30	-11,50
3	30	1,48	-8,50
4	40	1,60	-6,30
5	50	1,70	-5,00
6	60	1,78	-4,10
7	70	1,85	-3,00
8	80	1,90	-2,60
9	90	1,95	-2,20
10	100	2,00	-1,80
11	200	2,30	-0,50
12	300	2,48	-0,10
13	400	2,60	-0,10
14	500	2,70	-0,09
15	600	2,78	-0,06
16	700	2,85	-0,04
17	800	2,90	-0,03
18	900	2,95	-0,03
19	1000	3,00	-0,03

Grafik 2 : Rangkaian Penapis RC Lolos Tinggi

Analisis Data

a). Untuk ω_p

ω_p =

ω_p =

ω_p = 454,5 rad/s

b). Untuk frekuensi potong

f_p =

f_p =

f_p = 350,35 Hz 

1. Untuk mencari f log pada masing-masing frekuensi (Hz) pada tapis lolos rendah adalah :

No.	ƒ (Hz)	ƒ (log)
1	10	1,00
2	20	1,30
3	30	1,48
4	40	1,60
5	50	1,70
6	60	1,78
7	70	1,85
8	80	1,90
9	90	1,95
10	100	2,00
11	200	2,30
12	300	2,48
13	400	2,60
No.	ƒ (Hz)	ƒ (log)
14	500	2,70
15	600	2,78
16	700	2,85
17	800	2,90
18	900	2,95
19	1000	3,00

1. Untuk mencari f log pada masing-masing frekuensi (Hz) pada tapis lolos tinggi adalah :

No.	ƒ (Hz)	ƒ (log)
1	10	1,00
2	20	1,30
3	30	1,48
4	40	1,60
5	50	1,70
6	60	1,78
7	70	1,85
8	80	1,90
9	90	1,95
10	100	2,00
11	200	2,30
12	300	2,48
13	400	2,60
14	500	2,70
15	600	2,78
16	700	2,85
17	800	2,90
18	900	2,95
19	1000	3,00

1. Untuk mencari ω masing-masing f pada tapis lolos rendah dengan persamaan

ω = 2лf yaitu

No.	ƒ (Hz)	ω (rad/s)
1	10	62,80
2	20	125,60
3	30	188,40
4	40	251,20
5	50	314,00
6	60	376,80
7	70	439,60
8	80	502,40
9	90	565,20
No.	ƒ (Hz)	ω (rad/s)
10	100	628,00
11	200	1256,00
12	300	1884,00
13	400	2512,00
14	500	3140,00
15	600	3768,00
16	700	4396,00
17	800	5024,00
18	900	5652,00
19	1000	6280,00

1. Untuk mencari ω masing-masing f pada tapis lolos tinggi dengan persamaan

 ω = 2лf adalah

No.	ƒ (Hz)	ω (rad/s)
1	10	62,80
2	20	125,60
3	30	188,40
4	40	251,20
5	50	314,00
6	60	376,80
7	70	439,60
8	80	502,40
9	90	565,20
10	100	628,00
11	200	1256,00
12	300	1884,00
13	400	2512,00
14	500	3140,00
15	600	3768,00
16	700	4396,00
17	800	5024,00
18	900	5652,00
19	1000	6280,00

1. Menghitung fungsi alih tegangan tapis lolos rendah dengan persamaan
                     G (ω) dB = 20 log ω_p – 10 log (ω² + ω_p²)

No.	ƒ (Hz)	G (ω) dB
1	10	-0,08
2	20	-0,32
3	30	-0,69
4	40	-1,16
5	50	-1,69
6	60	-2,28
7	70	-2,87
8	80	-3,47
9	90	-4,07
10	100	-4,64
11	200	-9,37
12	300	-12,61
13	400	-15,00
14	500	-16,88
15	600	-18,44
16	700	-19,77
17	800	-20,92
18	900	-21,93
19	1000	-22,84

1. Menghitung fungsi alih tegangan tapis lolos tinggi dengan persamaan
   G (ω) dB = 20 log ω – 10 log (ω² + ω_p²)

No.	ƒ (Hz)	G (ω) dB
1	10	-17,20
2	20	-11,50
3	30	-8,50
4	40	-6,30
5	50	-5,00
6	60	-4,10
7	70	-3,00
8	80	-2,60
9	90	-2,20
10	100	-1,80
11	200	-0,50
12	300	-0,10
13	400	-0,10
14	500	-0,09
15	600	-0,06
16	700	-0,04
No.	ƒ (Hz)	G (ω) dB
17	800	-0,03
18	900	-0,03
19	1000	-0,03

PEMBAHASAN

            Pada percobaan ini kita menggunakan kapasitor 220 x 10^-6 F dan resistor 10 ΩJ sehingga diperoleh nilai =  454  rad/s, dengan menggunakan persamaan  = 1/RC dan nilai frekuensi  yaitu 72,38 Hz, dengan menggunakan persamaan = 1/ 2 RC, dimana pada percobaan ini kita menggunakan komponen pasif yaitu resistor dengan kapasitor.

1. Tapis lolos rendah
   Pada tapis lolos rendah tegangan keluarannya di kapasitor yang dirangkai secara seri. Untuk  frekuensi rendah tegangan  keluarannya sama dengan tegangan  masukan akan tetapi frekuensi tinggi isyarat diperkecil. Dimana pada percobaan ini kita menggunakan frekuensi  10 ,20 ,30, 40,50, 60,70, 80,90,100, 200, 300, 400, 500,  600, 700, 800, 900, 1000  dalam Hz dan dan mempunyai tegangan keluaran diperoleh yaitu semakin tinggi frekuensi maka keluarannya semakin tinggi. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pada tapis lolos rendah isyarat dengan frekuensi tinggi atau perlemahan sehingga fungsi kompleks (  akan semakin tinggi seperti yang terjadi pada tabel tanggapan itu tapis lolos rendah kemudian jika dilihat di grafik  hubungan antara   dB  dan ), terlihat bahwa pada frekuensi dibawah   garisnya lurus dan dikatakan diloloskan dan frekuensi di atas garisnya melengkung dan disebut filter.
2. Tapis Lolos Tinggi
   Pada tapis lolos tinggi tegangan keluarannya di resistor yang disusun secara seri dimana pada tapis lolos tinggi ini hampir sama dengan tapis lolos rendah, Dimana pada percobaan ini kita menggunakan frekuensi 10 ,20 ,30, 40,50, 60,70, 80,90,100, 200, 300, 400, 500,  600, 700, 800, 900, 1000, dalam Hz. Pada tapis lolos tinggi memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cut off fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Pada Tpis lolos tinggi untuk frekuensi rendah dimana dinilai frekuensinya dibawah  dan tegangan keluarannya sama dengan tegangan masukan, sedangkan pada frekuensi tinggi dimana nilai frekuensinya diatas  dan teganngan outputnya lebih kecil dari pada tegangan inputnya, dengan tanpa adanya perlemahan, sehingga dari pernyataan tersebut telah sesuai dengan grafik hubungan antara   dB  dan ), terlihat bahwa pada frekuensi diatas   garisnya lurus dan dikatakan diloloskan dan frekuensi di bawah garisnya melengkung dan disebut filter.

SIMPULAN DAN DISKUSI                                                                              

Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa fungsi alih tegangan pada rangkaian RC lolos rendah berubah terhadap  frekuensi, yaitu makin tinggi frekuensi maka semakin kecil fungsi alih tegangan G (  Lengkung  yang menyatakan hubungan antara perbandingan dengan isyarat keluaran dan isyarat masukan dengan frekuensi disebut tanggapan amplitude. Sedangkan pada tapis lolos tinggi jenis filter melewatkan frekuensi tinggi, tetapi mengurangi amplitudo frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi cut off. Dan hubungan antara frekuensi dengan fungsi alih tegangan pada tapis lolos tinggi yaitu semakin tinggi frekuensinya, maka fungsi alih tegangan G (  semakin besar artinya frekuensi dan fungsi alih tegangan G (  berbanding lurus.

DAFTAR RUJUKAN

Bishop, Owen. 2002.Electronics a First Course. Amsterdam :Newnes.

Haris bakri, abdul, dkk. 2008. Elektronika dasar. Makassar :UNM press.

L.Boylestad, Robert .2010.Introductory Circuit Analysis .New york :Prentice Hall.

L.eggleston, Dennis. 2011. Basics electronics.Cambridge :Cambridge University Press.

Tim Dosen UIN. 2013. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar I. Makassar: UIN Press.