Apa Fungsi Filter Elektronik?

Filter elektronik merupakan perangkat untuk memproses dan menyaring sinyal dalam bentuk rangkaian listrik. Rangkaian ini menggunakan komponen dan menghubungkannya ke dalam konfigurasi tertentu untuk tujuan tertentu. Setelah saling terhubung, komponen tersebut dianggap sebagai perangkat tunggal dan dapat dianalisis.

Rangkaian filter merupakan rangkaian AC yang sangat membantu jika kita ingin selektif dalam menyaring satu rentang frekuensi yang tercampur dalam rangkaian listrik kita. Rangkaian yang mampu menyaring rentang frekuensi berdasarkan pilihan kita, dikenal sebagai rangkaian filter.

Kita akan sangat bergantung pada rangkaian filter jika kita merancang sistem audio di mana suara bising dapat mengganggu keluaran audio kita. Rentang frekuensi tertentu perlu dikeluarkan dari rangkaian kita untuk mendapatkan kualitas suara yang kita inginkan dan konsumsi daya yang lebih baik.

Contoh rangkaian filter yang sangat umum dalam sistem audio adalah equalizer. Perangkat ini dapat membantu kita memperkuat rentang frekuensi tertentu agar sesuai dengan telinga audiens kita.

Contoh lain selain equalizer adalah tweeter, jaringan crossover, filter aktif dan pasif.

Tweeter (speaker frekuensi tinggi) sangat bagus dalam menghasilkan sinyal frekuensi tinggi. Namun, kita tidak dapat menggunakannya secara langsung untuk menghasilkan frekuensi tinggi. Karena sangat baik dalam menghasilkan suara frekuensi tinggi, ia buruk dalam menghasilkan sinyal frekuensi rendah. Inilah sebabnya kita menggunakan jaringan crossover antara tweeter dan terminal output speaker.

Dengan konfigurasi ini, rangkaian kita dapat memblokir sinyal frekuensi rendah dan hanya melewatkan sinyal frekuensi tinggi.

Jaringan crossover dapat memblokir rentang frekuensi tertentu agar tidak melewati output. Dengan ini, kita dapat membangun sistem audio dengan efisiensi yang baik dan kinerja yang baik pada saat yang bersamaan.

Kita akan mempelajari tentang filter elektronik secara singkat dalam pelajaran ini. Ada beberapa pelajaran yang lebih rinci di sini untuk Anda pelajari secara terpisah karena ini akan memakan waktu yang cukup lama sebelum kita memahami elemen rangkaian ini sepenuhnya.

Filter elektronik dapat dibuat dari sirkuit digital atau sirkuit analog.

Apa itu Filter Elektronik

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, filter elektronik merupakan salah satu jenis rangkaian yang mampu memblokir rentang frekuensi tertentu dan/atau melewatkan rentang frekuensi tertentu. Selain memblokir dan melewatkan, filter elektronik juga mampu memperkuat rentang frekuensi yang dilewati.

Jenis rangkaian ini sangat berguna untuk:

• Catu daya DC: filter elektronik mampu memblokir (atau menghilangkan) rentang frekuensi tertentu (terutama frekuensi tinggi yang dianggap sebagai derau), untuk bertindak sebagai rangkaian guna mengurangi riak. Jika Anda membangun catu daya DC dari input AC, Anda mungkin ingin mempertimbangkan penggunaan filter untuk memperhalus output Anda.
• Sistem audio: jaringan crossover digunakan untuk secara selektif melewatkan rentang frekuensi tertentu ke perangkat audio yang sesuai. Misalnya, melewatkan frekuensi rentang rendah ke woofer, frekuensi rentang menengah ke speaker, dan frekuensi rentang tinggi ke tweeter.
• Sistem komunikasi: sistem komunikasi seperti radio dapat menerima frekuensi tertentu karena rangkaian filter elektronik. Frekuensi yang diinginkan ditangkap sementara frekuensi yang tidak diinginkan ditolak.
• Konverter Analog ke Digital (ADC): filter elektronik sangat membantu Konverter Analog ke Digital untuk menghilangkan derau dan gangguan dari input sinyal dan melindungi rangkaian.

Jenis Filter Listrik

Ada empat jenis utama filter listrik, yaitu:

• Low pass filter
• High pass filter
• Band pass filter
• Band stop filter

Filter elektronik yang paling dasar adalah rangkaian filter RC. Rangkaian filter RC dapat berfungsi sebagai Low pass filter atau High pass filter.

Istilah frekuensi rendah dan tinggi tidak memiliki nilai spesifik sebelum merancang rangkaian. Nilai sebenarnya dari frekuensi rendah dan tinggi ditentukan oleh “cara merancang rangkaian filter” kita. Dengan banyaknya elemen rangkaian beserta nilainya, kita dapat mengontrol untuk melewatkan atau memblokir frekuensi yang diinginkan dan yang tidak diinginkan.

Satu-satunya tugas kita saat merancang filter listrik adalah menentukan frekuensi batas terlebih dahulu dan beralih ke desain rangkaian beserta analisis rangkaiannya untuk memastikan semuanya berjalan lancar.

Sama seperti elemen rangkaian tempat Anda dapat menemukan elemen aktif dan pasif, filter elektronik juga memiliki filter aktif dan filter pasif.

Mari kita pelajari empat jenis utama filter elektronik secara singkat. Kami telah memberikan penjelasan terperinci dalam pelajaran lainnya.

Low Pass Filter

Filter low pass adalah filter elektronik yang memblokir frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi cut-off. Filter ini mengizinkan sinyal apa pun yang memiliki frekuensi lebih rendah dari cut-off. Rangkaian ini akan membantu kita memastikan noise frekuensi tinggi dihilangkan.

High Pass Filter

Berbeda dengan filter low pass, filter high pass adalah filter elektronik yang menghilangkan frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi batas dan memperbolehkan frekuensi yang lebih tinggi. Filter ini biasanya digunakan untuk memastikan offset tegangan DC yang tidak diinginkan yang disebabkan oleh komponen frekuensi rendah tidak mengganggu output.

Band Pass Filter

Filter band pass, sesuai namanya, memungkinkan rentang frekuensi tertentu untuk lewat sambil memblokir yang lain. Rangkaian elektronik ini memiliki dua frekuensi cut-off, satu untuk rentang yang lebih rendah dan satu untuk rentang yang lebih tinggi.

Band Stop Filter

Berbeda dengan band pass filter, band stop filter atau notch filter adalah filter elektrik yang memblokir rentang frekuensi tertentu sambil melewatkan sisanya. Sama seperti band pass filter, filter ini juga memiliki dua frekuensi cut-off pada rentang yang lebih rendah dan lebih tinggi.

Perbedaan Filter Aktif dan Filter Pasif

Sesuai namanya, filter aktif pada dasarnya adalah filter yang dibuat dari komponen aktif seperti penguat operasional beserta komponen pasif seperti resistor dan kapasitor agar dapat berfungsi dengan baik.

Di sisi lain, filter pasif dibuat murni dari komponen pasif seperti resistor, induktor, dan kapasitor. Filter pasif sangat sulit dibuat karena kita perlu menghitung nilai resistor, induktor, dan kapasitor agar dapat menyaring frekuensi dengan baik.

Filter pasif akan kesulitan menyaring frekuensi yang sangat rendah karena kita memerlukan induktansi dan kapasitansi yang besar, karena memiliki keterbatasan pada frekuensi ujung bawah. Frekuensi tinggi yang sangat lebar disebabkan oleh induktansi dan kapasitansi parasit.

Itulah sebabnya kita perlu berhati-hati saat merancang filter pasif.

Tidak terlalu sulit dibandingkan dengan filter pasif, filter aktif memanfaatkan komponen aktif seperti penguat operasional beserta resistor dan kapasitor. Jenis filter ini sangat mampu memproses frekuensi rentang rendah (mendekati 0 Hz) tidak seperti filter pasif.

Tidak hanya itu, karena menggunakan penguat operasional, ia mampu memperkuat seperti penguatan tegangan. Filter ini sangat serbaguna untuk digunakan pada filter orde tinggi tetapi kurang efisien dalam menangani frekuensi rentang yang sangat tinggi karena setiap penguat operasional memiliki keterbatasannya sendiri, penguat operasionalnya memiliki keterbatasan lebar pita.

Cara Mendesain Rangkaian Filter

Setelah mempelajari jenis-jenis filter elektronik dan komponen-komponennya, selanjutnya kita harus belajar cara merancang rangkaian filter. Seperti yang telah disebutkan di atas, langkah pertama untuk merancang rangkaian filter listrik adalah menghitung nilai komponen yang digunakan dalam desain kita.

Kita perlu menghitung resistor, induktor, kapasitor, konfigurasi penguat operasional, frekuensi cut-off yang diinginkan, lebar pita, dan orde filter kita.

Selanjutnya, untuk membuatnya jauh lebih mudah, kita dapat menggunakan simulasi rangkaian listrik untuk menghasilkan output yang diestimasikan tanpa biaya apa pun untuk tahap uji coba. Simulasi ini memudahkan kita untuk mengubah desain awal kita agar sesuai dengan keinginan kita.

Langkah ketiga adalah memasukkan nilai praktis ke dalam desain kita, misalnya, toleransi komponen kita, lembar data, ketersediaan di pasar, biaya, dan masih banyak lagi.

Langkah terakhir, dan memerlukan analisis yang lebih mendalam, adalah menentukan orde filter kita.

Properti Filter Listrik

• Eliminasi: Filter listrik memiliki sifat eliminasi. Filter ini tidak sepenuhnya menghilangkan frekuensi yang tidak diinginkan dari rangkaian. Lebih tepatnya, filter ini mengurangi amplitudo frekuensi yang tidak diinginkan.
• Penggeser fasa: Meskipun memiliki sifat yang kuat, filter elektronik juga memiliki beberapa masalah. Karena filter ini dibuat dengan bantuan kapasitor (dan induktor jika filter tersebut adalah filter pasif), baik kapasitor maupun induktor membuat keluaran bergeser dalam fase. Kita perlu berhati-hati menggunakan filter jika rangkaian kita sensitif terhadap pergeseran fase.

Pertanyaan yang Sering Diajukan