Low Pass Filter (LPF): Pengertian, Fungsi, Jenis, Rumus dan Konfigurasi

Low Pass Filter

Dalam kehidupan sehari-hari, kita banyak menggunakan perangkat elektronik yang memiliki beragam fungsi dan kegunaan. Setiap perangkat elektronik tersebut tentunya memiliki komponen-komponen yang berperan penting dalam pengoperasiannya. Salah satu komponen utama pada perangkat elektronik adalah komponen untuk menangkap sinyal.

Misalnya saja perangkat radio, yang sering kita jumpai dan gunakan untuk mendengarkan informasi dalam bentuk suara atau audio. Perangkat radio ini menggunakan sinyal listrik yang memiliki frekuensi rendah untuk dapat menghasilkan suara yang jernih dan berkualitas.

Pengertian Low Pass Filter

Low Pass Filter (LPF) merupakan salah satu komponen penting pada rangkaian elektronika. LPF berfungsi untuk memfilter atau memblokir sinyal dengan frekuensi tinggi dan hanya melewatkan sinyal dengan frekuensi rendah. Dalam dunia elektronika, LPF digunakan untuk berbagai keperluan, seperti pada sistem audio, komunikasi, pengolahan sinyal, dan lain sebagainya.

LPF memiliki beragam jenis dengan karakteristik yang berbeda-beda. Salah satu jenis LPF yang paling umum digunakan adalah Rangkaian Resistor-Kapasitor (RC) dan Rangkaian Induktor-Kapasitor (LC).

Pada dasarnya, LPF bekerja dengan menggunakan prinsip penurunan impedansi pada sinyal dengan frekuensi tinggi. Hal ini membuat sinyal frekuensi tinggi terhambat dan tidak dapat melewatinya, sehingga hanya sinyal frekuensi rendah yang dapat melewati LPF.

Untuk memahami lebih lanjut mengenai low pass filter, mari langsung saja simak pembahasannya di bawah ini.

Jenis-Jenis Low Pass Filter

Jenis Jenis Low Pass Filter

Pada komponen sinyal untuk audio, terdapat istilah pita transisi yang memiliki satuan dB/dekade/oktaf. Pita transisi ini menunjukkan seberapa curam perubahan amplitudo sinyal dari nilai puncak ke nilai nol pada rentang frekuensi tertentu. Dalam hal ini, semakin besar nilai orde filter, maka nilai pita transisi yang miring juga akan semakin besar.

Terdapat enam jenis low pass filter yang umum digunakan pada komponen sinyal untuk audio. Kita akan membahas terlebih dulu mengenai jenis atau tipenya di bawah ini.

1. Low Pass Filter Audio

Low Pass Filter Audio

Low pass filter (LPF) audio merupakan salah satu komponen penting pada sirkuit elektronika yang berfungsi untuk memfilter sinyal dengan frekuensi tinggi dan memperkuat atau melemahkan sinyal dengan frekuensi rendah. LPF audio ini memiliki rentang frekuensi dari 0 Hz hingga 20 kHz, yang sangat ideal untuk mengolah sinyal audio.

Jenis filter LPF yang sangat penting adalah Stereo Hi-Fi dan amplifier instrumen. Stereo Hi-Fi adalah jenis filter yang digunakan pada perangkat audio seperti sistem home theater dan speaker aktif untuk menghasilkan kualitas suara yang lebih baik. Sedangkan amplifier instrumen adalah jenis filter yang digunakan pada perangkat musik seperti gitar dan bass untuk memperkuat atau memperlemah sinyal audio dan menghasilkan suara yang lebih jernih.

Komponen LPF audio juga sangat umum ditemukan pada beberapa perangkat elektronik seperti radio, televisi, dan perangkat audio lainnya. Hal ini menunjukkan betapa pentingnya peran LPF dalam pengolahan sinyal audio. Dalam aplikasinya, pemilihan jenis filter LPF yang tepat sangat diperlukan untuk memenuhi kebutuhan pada sistem atau perangkat audio yang akan digunakan.

2. Low Pass Filter Subwoofer

Low Pass Filter Subwoofer

Low pass filter subwoofer adalah sebuah rangkaian filter yang digunakan untuk meredam sinyal nada tinggi pada subwoofer audio. Filter ini terdiri dari dua kombinasi resistor dan kapasitor yang bekerja secara sinergis untuk menghasilkan suara bass yang lebih berkualitas.

Jenis filter ini sangat cocok digunakan pada subwoofer audio dan dapat dirangkai sesuai dengan kebutuhan dan selera Anda. Low pass filter subwoofer juga dikenal dengan nama crossover aktif.

Pada subwoofer ini terdapat berbagai macam suku cadang seperti R1-R10 yang memiliki nilai 39 Kohm, 39 Kohm, 47 Kohm, 10 Ohm, 22 Kohm, 4,7 Kohm, 22 Kohm, 4,7 Kohm, 10 Ohm, dan 220 Ohm. Selain itu, terdapat juga rangkaian C1 hingga C7 yang memiliki nilai 39 pF, 0,1 uf, 0,1 uf, 0,2 uf, 0,4 uf, 0,1 uf, 0,1 uf dan IC1 = TL064. Nilai-nilai tersebut membentuk rangkaian filter subwoofer yang baik dan mampu berfungsi sebagaimana mestinya.

3. Low Pass Filter OP-Amp

Low Pass Filter Op-Amp

Low Pass Filter Op-Amp atau filter aktif adalah komponen yang digunakan untuk memperkuat transistor bipolar dan transistor efek medan. Fungsi utamanya adalah memperkuat operasional dengan menggunakan resistor input (Ri) dan resistor output (Rf).

Filter aktif dibagi menjadi dua kelas berdasarkan frekuensi output atau bandwidth. Ada beberapa jenis low pass filter op-amp atau filter aktif yang umum digunakan pada perangkat elektronik, di antaranya:

  • Active Low Pass Filter
  • Active High Pass Filter
  • Active Band Pass Filter
  • Active Band Stop/Notch Filter

Setiap jenis filter aktif memiliki karakteristik dan kegunaannya masing-masing. Misalnya, Active Low Pass Filter digunakan untuk memfilter sinyal frekuensi tinggi dan hanya melewatkan sinyal frekuensi rendah. Sedangkan Active High Pass Filter digunakan untuk memfilter sinyal frekuensi rendah dan hanya melewatkan sinyal frekuensi tinggi. Sedangkan Active Band Pass Filter digunakan untuk memfilter sinyal pada rentang frekuensi tertentu, dan Active Band Stop/Notch Filter digunakan untuk memblokir sinyal pada rentang frekuensi tertentu.

4. Low Pass Filter Orde 2

Low Pass Filter Orde 2

Low pass filter orde 2 adalah jenis komponen filter yang terdiri dari dua kutub dan filter RC. Ketika komponen ini terhubung dengan baik, maka roll-off -40dB/decade akan meningkat. Jenis LPF ini disebut filter VCVS yang berguna untuk menguatkan Tegangan Kontrol Sumber Tegangan.

Untuk mengonversi filter orde 1 menjadi filter orde 2, Anda hanya perlu menambahkan jaringan RC pada jalur input. Filter orde 2 akan mengalir dengan amplifikasi. Beberapa istilah lain untuk jenis filter ini adalah Butterworth, Chebyshev, Bessel, dan Sallen-Key.

Sayangnya, filter jenis ini hanya memiliki nilai yang berbeda untuk merespon amplitudo, dengan faktor redaman maksimum sebesar 2. Jika nilai faktor redaman mencapai 1.0 atau lebih, maka filter akan menunjukkan nilai kurva yang datar dan kondisi ini disebut overdamped.

Jenis Konfigurasi Low Pass Filter

Jenis Konfigurasi Low Pass Filter

Jenis konfigurasi low pass filter juga dibagi menjadi dua macam, yaitu :

  1. Low Pas Filter RC kapasistor dan resistor.
  2. Low Pas Filter RC resistor dan induktor.

Mari langsung saja kita simak penjelasan detailnya di bawah ini:

1. Low Pass Filter RC Kapasitor dan Resistor

Komponen listrik yang dikenal sebagai Low Pass Filter (LPF) RC menggunakan kapasitor dan resistor untuk memfilter sinyal frekuensi tinggi. Filter ini tersedia dalam dua macam rangkaian, yaitu seri dan paralel. Pada rangkaian seri, resistor ditempatkan pada jalur arus listrik yang masuk ke dalam komponen, sedangkan pada rangkaian paralel, kapasitor ditempatkan tegak untuk menghilangkan sinyal frekuensi dengan tegangan yang tinggi.

LPF RC digunakan untuk memperbaiki kualitas sinyal audio dan frekuensi lainnya yang memerlukan filtering frekuensi. LPF RC juga digunakan dalam perangkat elektronik seperti radio dan amplifier untuk memperbaiki sinyal dan meningkatkan kualitas suara. Filter ini bekerja dengan mengeliminasi atau mengurangi sinyal frekuensi tinggi, sementara membiarkan sinyal frekuensi rendah untuk melalui jalur. Oleh karena itu, LPF RC sangat penting dalam proses filtering dan pengolahan sinyal.

Rumus dasar untuk LPF RC adalah f (Frekuensi Hz) = 1/2 Ï€(3.14) R (Nilai Resistor dalam Ohm/©) C (Nilai kapasitor dalam Farad/F). Dengan menggunakan rumus ini, kita dapat menghitung frekuensi pemotongan filter LPF RC dan memilih nilai resistor dan kapasitor yang tepat untuk menghasilkan hasil yang diinginkan. Meskipun filter LPF RC sederhana, penggunaannya yang luas dan mudah membuatnya menjadi salah satu filter paling populer dalam dunia elektronik.

2. Low Pass Filter RC Resistor dan Induktor

Low pass filter RC dengan resistor dan induktor digunakan untuk memblokir aliran sinyal listrik dengan frekuensi tinggi. Konfigurasi untuk induktor adalah dengan dipasang secara searah, sementara resistor biasanya dipasang secara paralel. Keduanya terhubung ke input sinyal.

Cara kerja dari rangkaian jenis ini adalah menggunakan reaktansi induktif dari induktor. Reaktansi induktif ini berguna untuk menghambat arus listrik pada frekuensi tinggi, sehingga hanya sinyal dengan frekuensi rendah yang dapat melewatinya. Sementara itu, resistor berfungsi untuk menyesuaikan nilai filter sehingga dapat bekerja dengan optimal.

Sedangkan rumus untuk Low Pass Filter RC jenis konfigurasi ini yakni sebagai berikut :

f  (frekuensi dalam Hz) = R (nilai resistor dalam Ω)/2π( 3,14) L (nilai induktor dalam Henry/H)

f=R/2πL

Fungsi Low Pass Filter

Low pass filter memiliki tiga fungsi utama untuk meningkatkan sinyal frekuensi pada komponen listrik. Pertama, filter ini berfungsi untuk meneruskan sinyal input dengan frekuensi tertentu, yaitu frekuensi yang berada di bawah dan di atas nilai cut off. Fungsi ini dapat diperoleh dengan meletakkan resistor dan kapasitor pada rangkaian filter.

Kedua, filter ini juga dapat berfungsi sebagai band stop filter, yaitu menghilangkan sinyal dengan frekuensi tertentu. Hal ini dapat dicapai dengan menempatkan komponen filter pada rangkaian yang tepat, sehingga sinyal dengan frekuensi yang diinginkan dapat diblokir.

Ketiga, low pass filter juga dapat berfungsi sebagai high pass filter, yaitu meneruskan sinyal di atas frekuensi cut off dan meredam sinyal di bawah nilai cut off. Fungsi ini dapat diperoleh dengan menggunakan kombinasi resistor dan kapasitor pada rangkaian filter.

Kesimpulan

Demikianlah penjelasan tentang berbagai jenis low pass filter yang digunakan dalam komponen elektronik. Dapat disimpulkan bahwa low pass filter berguna untuk memisahkan sinyal frekuensi pada suatu komponen listrik. Dengan memahami konsep dasarnya, kita dapat dengan mudah mempelajari tentang low pass filter.

Terutama di bidang teknik listrik, kita akan lebih memperdalam pengetahuan tentang komponen-komponen kecil dalam sirkuit elektronik. Semoga penjelasan tentang low pass filter di atas bermanfaat bagi pembaca.