Rangkaian
Penapis RC
Abstrak
Telah dilakukan
praktikum yang berjudul Rangkaian Penapis RC. Adapun tujuan dari percobaan ini
yaitu membedakan jenis rangkaian RC tapis lolos rendah dan tinggi, menentukan
frekuensi cut-off rangkaian tapis RC lolos rendah dan lolos tinggi berdasarkan
bode-plot, dan merancang suatu sistem rangkain tapis RC tingkat satu. Data-data
yang dikumpulkan meliputi frekuensi, tegangan output, tegangan input serta
nilai dari resistor dan kapasitor. Frekuensi cut-off dapat ditentukan
berdasarkan grafik pada saat alih tegangan bernilai -3 dB. Berdasarkan analisis
data, dapat disimpulkan bahwa tegangan keluaran rangkaian RC lolos rendah
berubah terhadap frekuensi, yaitu makin tinggi frekuensi maka semakin kecil tegangan
keluarannya (Vout) sedangkan pada
rangkaian RC tapis lolos tinggi nilai tegangan keluaran juga berubah
terhadap frekuensi yaitu makin tinggi frekuensinya maka nilai tegangan
keluarannya juga semakin tinggi. Timbulnya penyimapangan antara hasil teori
dengan praktik disebabkan oleh human
error serta instrument yang tidak baik.
Kata kunci : Frekuensi
cut-off, resistor, kapasitor, rangkaian tapis RC lolos rendah, rangkaian tapis RC lolos tinggi.
1. Metode
Dasar
Riak (ripple) merupakan sesuatu yang tidak diinginkan, karenanya harus diusahakan untuk direduksi sekeci mungkin. Salah sat metode yang biasa digunakan untuk mereduksi amplitude riak keluaran dari sebuah catu daya yaitu dengan memperbesar konstanta waktu pelepasan muatannya.
Dasar pemahaman tentang proses tanggapan frekuensi ini, maka kita hanya akan mengkaji pada sifat RC yang bisa meloloskan frekuensi rendah dan tinggi dan sebagai alat pengubah (converter) gelombang persegi-ke-segitiga dan persegi-ke-pulsa dengan, masing-masing, mengintegrasikan dan mendiferensialkan gelombang inputnya dan rangkaiannya sendiri masing-masing disebut rangkaian integrator dan rangkaian diferensiator orde 1, yang hanya terdiri dari sebuah resistor yang seri dengan sebuah kapasitor yang ditunjukkan oleh gambar berikut.
Untuk pengintegralan RC, sinyal keluaran rangkaian merupakan integral dari
sinyal masukan yang dinyatakan oleh :
(3.1)
dan untuk pendiferensialan RC, sinyal keluaran rangkaian
merupakan diferensial dari sinyal masukan yang dinyatakan oleh :
(3.2)
Untuk keduanya, integrator dan diferensiator, sinyal akan
mengalami ”pelemahan” sinyal dari
daya mula-mulanya pada suatu nilai frekuensi yang disebut frekuensi cut – off (fc)
yang dinyatakan oleh :
(3.3)
2.
Identifikasi Variabel
a. Variabel manipulasi : frekuensi
(Hz)
b. Variabel respon : tegangan output
(V)
c. Variabel kontrol : Tegangan input
(V), Kapasitas Kapasitor (F) dan resistansi resistor (Ω)
3.
Definisi Operasional Variabel
a. Frekuensi adalah merupakan
frekuensi yang berasal dari audio function generator yang digunakan sebagai
frekuensi masukan kedalam rangkaian yang diubah-ubah berdasarkan kenaikan
logaritmik.
b. Tegangan input adalah beda
potensial dari AFG ke dalam rangkaian yang dibaca melalui skala osiloskop dan
dinyatakan dalam satuan volt.
c. Tegangan output adalah adalah
beda potensial dari rangkaian yang dibaca melalui skala osiloskop dan
dinyatakan dalam satuan volt.
d. Resistansi resistor adalah
besarnya nilai hambatan pada resistor yang dapat dibaca dari warna cincin pada
badan resistor dalam satuan Ω.
e. Kapasitas kapasitor adalah
besarnya nilai tampungan yang dapat menyimpan muatan didalam kapasitor dan
dinyatakan dalam satuan Farad.
4.
Alat dan Bahan
- Osiloskop Sinar Katoda + Probe, 1 set
- Audio Function Generator, 1 buah
- Resistor, 1 buah
- Kapasitor, 1 buah
- Kabel Penghubung.
5.
Prosedur Kerja
Dalam melakukan kegiatan
percobaan ini, ada dua jenis rangkaian yang anda harus analisis. Tetapi kedua
rangkaian tersebut pada prinsipnya adalah sama. Hanya yang membedakan adalah
cara pengambilan outputnya saja.
a.
Rangkaian Tapis
RC Lolos Rendah (Integrator).
Membuat rangkaian seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut di atas papan kit.
1. Sebelum
melakukan pengamatan terhadap outputnya, maka terlebih dahulu harus mencatat
dan mengukur :
v
Nilai / harga komponen C dan R.
v
Memperkirakan besar frekuensi potong (Cut-Off) rangkaian yang anda buat dengan
menggunakan Pers. (3.3).
v
Mengukur tegangan puncak Vi (maksimum) audio generator untuk gelombang
persegi.
v
Mempelajari dengan seksama kalibrasi
untuk basis waktu dan basis tegangan pada Osiloskop.
2. Setelah
itu melakukan pengamatan dan pengukuran untuk tegangan output Vo dengan langkah-langkah
sebagai berikut:
v Setelah tampilan output tampak pada
layar monitor osiloskop dan sudah dipastikan bahwa sistem rangkaian sudah
berfungsi dengan baik, maka dilakukan langkah berikutnya dengan memutar tombol
/ pemutar frekuensi pada angka penunjukan 30 Hz.
v Mengukur
tegangan puncak yang tampak pada layar monitor dan sekaligus gambar model
gelombang keluarannya.
v Melakukan langkah (2) dan langkah (3)
untuk frekuensi dengan kelipatan logaritma.
v Mencatat
hasil pengamatan anda pada lembar.
b. Rangkaian
Tapis RC Lolos Tinggi (Diferensiator).
Selanjutnya untuk percobaan ini bentuk rangkaiannya sama dengan bentuk rangkaian pada gambar rangkaian integrator, hanya yang menjadi output adalah R (resistor). Dan proses pengamatan dan pengambilan data sama prosesnya dengan rangkaian Tapis RC lolos rendah. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar rangkaian diferensial berikut:
7.
Pembahasan
Percobaan
yang dilakukan adalah percobaan tentang rangkaian penapis RC. Rangkaian penapis
RC ada yang meloloskan frekuensi rendah dan menahan frekuensi tingi yang
disebut rangkaian integretor dan rangkaian penapis RC yang meloloskan frekuensi
tinggi dan menahan frekuensi rendah yang disebut diferensiator. Percobaan ini
bertujuan untuk membedakan rangkaian integrator dan diferensiator, menentukan
frekuensi cut-off rangkaian integrator dan diferensiator serta merancang suatu
sistem rangkaian tapis RC tingkat satu.
Pada
percobaan ini digunakan satu buah resistor dan satu buah kapasitor sehingga
disebut sebagai rangkaian RC tingkat satu. Pada Percobaan ini ada 2 kegiatan
yang dilakukan yaitu integrator dan diferensiator. Dimana dicari besarnya
frekuensi cut off dan nilai kutub tapis. Untuk menetukan frekuensi cut-off baik rangkaian integrator maupun rangkaian
diferensiator secara teori dapat dicari melalui persamaan f = 1/(2πRC), secara
praktikum ditentukan dengan menganalisis kurva hasil percobaan, pada kura alih
tegangan terhadap frekuensi akan tampak pada saat alih tegangan menunjukkan
nilai -3 dB maka pada titik tersebut akan ditunjukkan nilai frekuensi
cut-offnya. Pengamatan berdasarkan bode plot adalah hubungan antara fungsi alih
tegangan dan frekuensi, dimana frekuensi yang ditunjukkan pada bode plot,
digunakan sebagai hasil praktikum.
Pada kegiatan integrator, fc teori adalah 12918 Hz dan fc praktikum sebesar 8000 Hz. Kemudian nilai kutub tapis secara
teori sebesar 81169 rad/s, sedangkan nilai kutub
tapis secara praktikum sebesar 50240 rad/s.
Pada Percobaan
diferensiator, diperoleh nilai fc teori 12918
Hz dan nilai fc secara praktikum sebesar 6500 Hz.
Sedangkan besar nilai kutub tapis diferensiator pada teori sebesar 81169
rad/s, sedangkan secara praktikum sebesar 40820 rad/s.
Hasil antara nilai teori dan praktikum memiliki perbedaan yang cukup jauh. Hal
ini dapat disebabkan oleh human error dalam
melakukan pengamatan juga karena instrument yang tidak dalam keadaa baik.
8.
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan ini
adalah :
a.
Rangkaian
RC tapis lolos rendah meloloskan frekuensi rendah tetapi menahan frekuensi
tinggi sedangkan rangkaian RC tapis lolos tinggi meloloskan frekuensi tinggi
dan menahan frekuensi rendah.
b.
Frekuensi
cut-off pada kurva terletak pada skala -3 dB fungsi alih tegangan terhadap
frekuensi yaitu 8000 Hz pada integrator sedangkan pada diferensiator frekuensi
cut-off diambil dari kurva pada skala 3 dB fungsi alih tegangan terhadap
frekuensi yaitu 6500 Hz.
c.
Merancang
rangakain RC tingkat satu dengan cara merangkai satu kapasitor dan satu
resistor yang disusun secara seri.
9.
Daftar pustaka
Martawijaya, M. A., dkk.
2008. Dasar – Dasar Elektronika, Buku 1.
Makassar : Badan Penerbit UNM Makassar.
Sutrisno.
1986. Elektronika, Teori dan
Penerapannya, Jilid 1. Bandung :
Penerbit ITB.
Theraja,
B.L,. & Theraja, A.K. 1994. A Text
Book of Electrical Technology, Vol. IV. New Delhi : Nirja Construction
& Development Co. (P) LTD.
Untuk mendapatkan versi lengkapnya, silahkan unduh/download DISINI