Filter dan Rangkaian RC - Low Pass Filter Dan High Pass Filter

Filter dan Rangkaian RC - Low Pass Filter Dan High Pass Filter. Hello Sahabat Gamma – Kali ini saya akan berbagi kepada Anda semua mengenai Rangkaian RC dan cara membuat filter dari rangkaian RC. Pada kesempatan kali ini kita akan mempelajari tentang Rangkaian Resistensi Kapasitif, Rangkaian Pembagi Tegangan, Rangkaian Low Pass Filter, Rangkaian High Pass Filter dan Contoh soalnya. Untuk Laporan mengenai Rangkaian Low Pass Filter dan Rangkaian High Pass Filter dapat kalian baca pada artikel saya sebelumnya:

Kali ini saya akan berbagi kepada Anda semua mengenai Rangkaian RC dan cara membuat filte Filter dan Rangkaian RC - Low Pass Filter Dan High Pass Filter

A. Filter dan Rangkaian RC

Dalam percobaan rangkaian RC Anda akan melihat bahwa ketika sebuah tegangan DC diberikan kepada sebuah kapasitor, maka kapasitor tersebut akan menerima arus pengisian dari sumber tegangan dan mengisinya hingga nilai tegangan pada kapasitor sama dengan nilai tegangan yang diberikan (nilai tegangan sumber).

Dengan demikian, ketika tegangan sumber DC yang diberikan pada sebuah kapasitor berkurang maka muatan yang disimpan pada kapasitor tersebut juga akan mengalami pengurangan. Akan tetapi, dalam rangkaian AC yang mana sinyal tegangan sumber yang diberikan akan terus menerus berubah dari tegangan positif ke polaritas tegangan negatif dimana perubahan ini ditentukan oleh frekuensi sumber, seperti dalam kasus tegangan gelombang sinus. misalnya, proses pengisian dan pengosongan kapasitor secara berkelanjutan akan ditentukan oleh frekuensi sumber.

Ketiak terjadi proses pengisian dan pengurangan pada kapasitor, arus yang mengalis pada kapasitor akan dibatasi oleh impedansi internal dari kapasitor. Impedansi internal ini umumnya dikenal sebagai “Capacitive Reactance” dan diberi simbol XC dengan satuan Ohm.

Beda halnya dengan resistensi yang memiliki nilai konstan atau tetap, misalkan reaktansi (R) dengan nilai 1KΩ, 10kΩ, 100kΩ dll., (Hal ini dikarenakan resistensi mengikuti Hukum Ohm). Capacitive Reactance memiliki nilai yang ditentukan oleh frekuensi sumber sehingga setiap variasi frekuensi masukkan akan berpengaruh pada besarnya nilai Capacitive Reactance.

Ketika frekuensi sumber yang diberikan pada kapasitor meningkan, akibatnya adalah akan menurunkan nilai reaktansi kapasitor (diukur menggunakan ohm meter). Demikian pula dengan frekuensi sumber yang diberikan kepada kapasitor diturunkan, hal ini mengakibatkan terjadinya peningkatan nilai reaktansi kapasitor. Hal ini disebut sebagai capacitor’s complex impedance.

Impedansi kompleks terjadi dikarenakan muatan elektron pada kapasitor melewati suatu pelat ke pelat lainnya lebih cepat sesuai dengan variasi frekuensi. Ketika terjadi peningkatan frekuensi, kapasitor akan lebih banyak melewatkan muatan dalam waktu tertentu sehingga arus yang melewati kapasitor lebih besar. Hal ini tampah bahwa seolah-oleh impedansi internal dari kapasitor tersebut mengalami penurunan. Oleh sebab itu, sebuah kapasitor yang terhubung ke sirkuit dengan frekuensi yang berubah pada rentang tertentu disebut sebagai "Frequency Dependent".

Reaktansi Kapasitif memiliki simbol listrik "Xc" dan memiliki satuan Ohm sama dengan resistensi, (R). Besarnya reaktansi kapasitor dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Rumus Reaktansi Kapasitor).

Dimana, Xc adalah Reaktansi Kapasitif dengan satuan Ohm, (Ω), ƒ adalah Frekuensi dalam satuan Hertz, (Hz) dan C adalah Kapasitansi dalam satuan Farads, (F).

Contoh Soal Reaktansi Kapasitif

Hitunglah nilai reaktansi kapasitif sebuah kapasitor 220nF yang bekerja pada frekuensi 1kHz dan 20kHz.

Pada frekuensi 1kHz : Gunakan rumus reaktansi kapasitif

Pada frekuensi 20kHz : Gunakan persamaan reaktansi kapasitif

di mana: ƒ adalah frekuensi dalam Hertz dan C adalah kapasitansi dalam Farads.

Oleh karena itu dapat dilihat bahwa ketika frekuensi yang diterapkan kepada sebuah kapasitor dinaikkan maka nilai reaktansi kapasitif dari kapasitor tersebut menurun. Pada contoh di atas sebuah kapasitor 220 nF diberikan frekuensi dari 1kHz hingga 20kHz. Nilai reaktansi kapasitif dari kapasitor tersebut menurun, dari 723Ω menjadi 36Ω. Dari percobaan ini dapat ditarik kesimpulan bahwa reaktansi kapasitif Xc berbanding terbalik dengan frekuensi.

Untuk setiap nilai kapasitansi yang diberikan, reaktansi dari kapasitor (Xc) dalam satuan ohm dapat dibuat grafik hubungan reaktansi kapasitif terhadap frekuensi seperti ditunjukkan pada bawah ini.

Grafik Hubungan Reaktansi Kapasitif terhadap Frekuensi

Contoh Soal Reaktansi Kapasitif

Berapakah frekuensi yang diterapkan pada sebuah kapasitor 2.2 µF ketika nilai reaktansinya adalah 200 Ohm?

Solusi:

Gunakan rumus reaktansi kapasitif

Dari persamaan di atas kita juga dapat menemukan nilai kapasitor (dalam satuan Farad) ketika kita mengetahui frekuensi yang diterapkan dan nilai reaktansi kapasitif pada frekuensi tersebut.

Contoh Soal Reaktansi Kapasitif

Berapakah nilai kapasitor jika reaktansi kapasitif 200 Ohm dan terhubung dengan frekuensi masukkan 50 Hz.

Solusi:

Gunakan rumus reaktansi kapasitif

Dari contoh di atas, ketika kapasitor terhubung ke variabel frekuensi masukkan, maka kapasitor bertindak sebagai variabel pengontrol frekuensi, karena reaktansi (Xc) berbanding lurus dengan frekuensi.

Pada frekuensi yang sangat rendah, seperti 1Hz dan kapasitor 220nF diperoleh nilai reaktansi kapasitif yang tinggi sekitar 723,3KΩ (giving the effect of an open circuit). Sedangkan, pada frekuensi sangat tinggi seperti 1Mhz, kapasitor memiliki nilai reaktansi kapasitif rendah sekitar 0,72Ω (giving the effect of a short circuit). Jadi pada frekuensi nol atau steady state DC kapasitor 220nF diperoleh reaktansi tak hingga yang terlihat seperti "open-circuit" antara pelat dan memblokir atau menghalang aliran arus yang akan lewat.

B. Pembagi Tegangan

Kita tahu bahwa pada rangkaian seri tegangan pada tiap resistor berbeda bergantung pada nilai resistansinya dan rangkaian pembagi berfungsi sebagai pembagi tegangan input dengan rasio R2 / (R1 + R2). Oleh sebab itu, ketika R1 = R2, tegangan output akan menjadi setengah nilai dari tegangan input. Sehingga, ketika R2 lebih besar atau lebih kecil dari R1 akan mengakibatkan perubahan nilai terhadap tegangan output. Perhatikan rangkaian di bawah ini.

Rangkaian Pembagi Tegangan

Dari yang telah kita pelajari di atas dapat disimpulkan bahwa nila reaktansi kapasitif (Xc atau impedansi kompleks) dari sebuah kapasitor berupah sesuai dengan frekuensi sumber yang diberikan. Sekarang jika kita mengubah resistor R2 di atas dengan sebuah kapasitor, tegangan jatuh pada dua komponen akan berubah ketika frekuensi berubah karena reaktansi kapasitor mempengaruhi impedansinya.

Impedansi resistor R1 tidak berubah terhadap frekuensi. Resistor memiliki nilai yang konstan dan tidak berpengaruh terhadap perubahan frekuensi. Sehingga nilai tegangan output ditentukan oleh nilai reaktansi kapasitif dari kapasitor pada frekuensi yang bekerja. Kemudian kita akan per oleh rangkaian pembagi tegangan RC yang bergantung pada frekuensi sumber. Dengan ide ini, rangkaian Low Pass Filters dan High Pass Filters dapat buat dengan menggantikan salah satu resistor pada pembagi tegangan dengan kapasitor yang sesuai seperti pada gambar di bawah ini.

Rangkaian Low Pass Filter

Low Pass Filter adalah sebuah rangkaian elektronika yang digunakan untuk meloloskan sinyal berfrekuensi rendah dibawah frekuensi cut-off dan meredam sinyal berfrekuensi tinggai diatas frekuensi cut-off.

Rangkaian High Pass Filter

High Pass Filter adalah sebuah rangkaian elektronika yang digunakan untuk meloloskan sinyal berfrekuensi tinggi di atas frekuensi cut-off dan meredam sinyal berfrekuensi rendah di bawah frekuensi cut-off.

Sifat dari Reaktansi Kapasitif, sehingga kapasitor dapat digunakan sebagai rangkaian Filter AC atau dalam rangkaian smoothing catu daya DC untuk mengurangi efek Ripple Voltage yang tidak diinginkan.

Contoh penggunaan rangkaian Low Pass Filter adalah pada aplikasi audio, dimana pada proses peredaman frekuensi tinggi (yang umumnya digunakan pada tweeter) sebelum masuk ke speaker bass atau subwoofer (frekuensi rendah). Kumparan yang diletakkan secara seri dengan sumber tegangan akan meredam frekuensi tinggi dan meneruskan frekuensi rendah. Komponen rangkaian Low Pass Filter berupa komponen induktor(L) dan kapasitor(C). Rangkaian ini juga berfungsi sebagai filter harmonisa pada sistem distribusi yang menjaga agar gelombang tegangan atau arus tetap sinusoidal.

Batas frekuensi antara sinyal yang dapat diteruskan dan yang diredam disebut dengan frekuensi cut-off. Frekuensi cut-off dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut:

C. Kesimpulan

Jadi, kita dapat simpulkan bahwa, sifat kapasitor dalam rangkaian frekuensi variabel menjadi. sebuah resistor yang dikendalikan oleh frekuensi yang memiliki nilai reaktansi kapasitif tinggi (kondisi rangkaian terbuka) pada frekuensi sangat rendah dan nilai reaktansi kapasitif rendah (kondisi hubung singkat) pada frekuensi sangat tinggi seperti yang ditunjukkan pada grafik di atas.

Penting untuk mengingat dua kondisi ini dan pada artikel berikutnya tentang rangkaian Low Pass Filter, kita akan melihat fungsi Reaktansi Kapasitif untuk memblokir setiap sinyal berfrekuensi tinggi yang tidak diinginkan dan hanya meloloskan sinyal berfrekuensi rendah.

Mungkin itu saja pembahasan kalai ini, jangan lupa Like, komen dan Follow blog ini agar kalian tidak ketinggalan update artikel terbaru. Mari sama-sama kita membangun blog ini agar kita sama-sama membuat artikel yang bermanfaat lainya. Silahkan tulus di kolom komentar kira-kira artikel apa yang kalian ingin saya tuliskan dan terima kasih telah berkunjung.