Pembahasan kali ini akan berfokus pada pemotongan sinyal dengan frekuensi yang berada di bawah frekuensi cut-off.
Rangkaian yang dapat digunakan untuk proses ini adalah rangkaian Low Pass Filter. Penasaran bagaimana rangkaian ini bekerja? Simak penjelasan selengkapnya di bawah ini.
Skema Rangkaian Low Pass Filter
Low Pass Filter adalah proses penyaringan sebuah sinyal masukan yang memiliki frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut-off yang telah ditentukan serta melemahkan sinyal yang memiliki nilai di atas frekuensi cut-off.
Pada kondisi ideal, sebuah frekuensi yang ada di atas frekuensi cut-off, sinyal tersebut tidak akan dilewatkan.
Baca Juga: Rangkaian Seri dan Paralel
Namun dalam praktiknya, hal tersebut sulit dilakukan sehingga semua sinyal yang berada di atas frekuensi cut-off akan dilemahkan dan membentuk pita transisi.
Kemiringan pita transisi dipengaruhi oleh order filter yang digunakan. Semakin besar pita transisi, maka semakin curam.
Pada umumnya, frekuensi cut-off berada di 0,7 atau -3 dB. Terdapat dua jenis Low Pass Filter yaitu Orde 1 dan Orde 2.
1. Low Pass Filter Orde 1
Pembahasan pertama adalah Low Pass Filter Orde 1 atau LPF Orde 1. LPF Orde 1 adalah filter yang memiliki pita transisi sebesar -6 dB/oktav atau -20 dB/decade. Rangkaian LPF Orde 1 terdiri dari sepasang resistor dan kapasitor (R-C).
Pada bagian depan rangkaian LPF Orde 1 menggunakan Op-Amp untuk menguatkan buffer.
Buffer berfungsi menjaga nilai sinyal masukan tetap konsisten hingga menuju keluaran.
Prinsip kerja rangkaian Low Pass Filter Orde 1 sendiri menggunakan prinsip pembagi tegangan.
LPF Orde 1 menggunakan pembagi tegangan antara resistor dan kapasitor.
Sehingga untuk mendapatkan nilai tegangan keluar menggunakan rumus di bawah ini.
Vout = Vin
Dimana nilai Xc1 seperti di bawah ini.
Xc1 =
Pada persamaan di atas, terdapat dua jenis kondisi LPF dapat digunakan yaitu pada frekuensi rendah (0 Hz) dan frekuensi tinggi (∞ Hz)
- Frekuensi rendah (0 Hz)
Xc1 = = = ∞
Vout = Vin
Vout = Vin
Vout = Vin
Vout = Vin
- Frekuensi tinggi (∞ Hz)
Xc1 = = = 0
Vout = Vin
Vout = Vin
Vout = Vin
Vout = 0 x Vin
Pada kedua jenis kondisi tersebut dapat dilihat bahwa nilai reaktansi kapasitif menjadi sangat besar dan tidak terbatas sehingga nilai tegangan masuk sama dengan nilai tegangan keluar.
Sedangkan pada kondisi frekuensi tinggi, nilai tegangan keluar menjadi 0 V.
Nilai frekuensi cut-off dapat terjadi pada LPF jika nilai R1 = XC1
R1 = XC1
R1 =
f =
2. Low Pass Filter Orde 2
Low Pass Filter Orde 2 adalah filter yang memiliki pita transisi dua kali lipat lebih besar dibandingkan LPF Orde 1 yaitu -12 dB/oktav atau -40 dB/decade.
LPF Orde 2 disusun dari 2 komponen resistor dan kapasitor (R-C).
Pada bagian depan dipasang sebuah Op-Amp sebagai penguat buffer.
Dengan adanya dua pasang komponen resistor dan kapasitor, maka nilai frekuensi cut-off dapat dicari dengan mengalikan tiap pasang komponen R-C seperti di bawah ini.
Fc x Fc = x
Fc2 =
Fc =
Fc =
Rangkaian LPF sangat cocok digunakan untuk sinyal yang memiliki frekuensi rendah.
Dengan adanya rangkaian ini, sinyal rendah tersebut dapat didengarkan lebih jelas dibandingkan tanpa rangkaian LPF.