Tugas Tapis Filter Aktif LPF Chebyshev (Kelas Reguler Sore)

TUGAS FILTER AKTIF LPF CHEBYSHEV

Di Susun Oleh Kelompok 3 :

Agung Sulistyo D411 12 966

Weni Sri Yunita D411 12 979

Ayu Sulpika D411 12 971

Mark T. Tombi D411 08 608

Evariani B. D411 12 978

Maria Emanuela D411 12 958

Betrin Manase Tangke D411 12 955

PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN INFORMASI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

A. Pendahuluan

Filter aktif low pass adalah sebuah rangkaian elektronika yang dirancang agar

mengalirkan suatu pita frekuensi tertentu dan menghilangkan frekuensi yang berbeda,

yang dibangun dari sebuah Operational Amplifier, komponen passive resistor dan

kapasitor, dimana rangkaian filter aktif low pass akan meloloskan sinyal input dengan

frekuensi dibawah frekuensi cut off rangkaian dan akan melemahkan sinyal input

dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off rangkaian filter aktif low pass tersebut

Dengan mengubah-ubah nilai penguatan dari amplifier yang dipasang dapat diatur

tanggapan frekuensi filter yang dikehendaki.

Filter aktif mempunyai beberapa jenis berdasarkan bentuk respon frekuensi terhadap

gain antara lain:

1. Filter Chepyshev (Tchebycheff)

2. Filter Bessel (Maximally Flat Time Delay)

3. Filter Cauer (Eliptic)

4. Filter Butterworth (Maximally Flat)

Filter-filter tersebut merupakan dasar untuk mendesain bermacam-macam

kegunaanya yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari

yaitu :equalizer,crossover, dan lain-lain. Adapun filter yangakan kami bahas adalah

Filter LPF model Chebyshev.

B. Prinsip Dasar

Filter Aktif LPF Chebyshev merupakan filter yang dapat mengatur tingkat

osilasi, Seperti dalam buku ( Andreas Antoniouo, 1993:55 ) menyebutkan bahwa filter

Chebyshev mempunyai nilai passband edge ( P ) sebesar 1 radian/detik. Hal ini

mengakibatkan filter ini mampu mengatur tingkat osilasi yang terjadi pada saat akan

meloloskan nilai frekwensi tertentu.

Filter Chebyshev juga dirancang untuk memberikan ripple di passband, tetapi

memiliki kecepatan redaman (Roll-off) lebih curam setelah frekuensi cut-off. Untuk

orde yang diberikan, semakin tinggi ripple pass-band semakin curam pula kecepatan

redaman filter. Dengan meningkatnya orde filter, pengaruh dari magnitude ripple pada

daerah redaman filter akan berkurang. Setiap ripple dihitung tiap detik untuk satu

tingkat orde filter. Filter dengan jumlah orde genap menghasilkan ripple diatas 0 dB,

sementara filter dengan orde ganjil menghasilkan ripple di bawah 0 dB.

Filter Chebyshev sering digunakan pada bank filter, dimana sinyal frekuensinya lebih

penting daripada penguatan konstan.

Adapun respon filter Aktif LPF dari model Chebyshev seperti dibawah ini :

Gambar 1. Chebyshev Lowpass Filter

C. Kelebihan dan Kekurangan Filter Aktif Chebyshev

Filter Aktif Chebyshev

Kelebihan :

1. Mampu mengatur tingkat osilasi yang terjadi pada saat akan meloloskan

nilai frekwensi tertentu dibandingkan dengan filter Butterworth dan

Bessel.

Kekurangan :

1. Terdapat ripple ( ketidak stabilan ) pada Passbandnya

2. Lebih sulit dirancang

Filter Butterworth

Kelebihan :

1. Flat pada Pass Band dan Stop Band

2. Mudah dirancang

Kekurangan :

1. Memerlukan orde yang lebih tinggi untuk memenuhi spesifikasi tertentu.

Filter Bessel

Kelebihan :

1. Filter Bessel mempunyai respon fase yang linear melalui rentang frekuensi

yang lebar, yang menghasilkan grup delay yang konstan di dalam rentang

frekuensi tersebut.

Kekurangan :

1. Gain passband pada bassel tidak serata seperti Butterworth, dan transisi

dari passband ke stop band tidak setajam pada filter Chebyshev.

D. Aplikasi Desain Filter Aktif LPF Chebyshev

Aplikasi Filter Aktif LPF Chebyshev adalah pada Crossover aktif, dimana

fungsi dari crossover aktif adalah memisahkan atau mem-filter frekuensi audio

mulai dari frekuensi rendah sampai frekuensi tinggi agar suara yang dihasilkan oleh

speaker sesuai dengan ukuran speaker tersebut. Misalnya crossover 3 way, artinya

frekuensi audio akan dipisahkan menjadi 3 channel yaitu frekuensi rendah (untuk

speaker besar/ woofer), frekuensi menengah (untuk speaker medium/ midrange),

dan frekuensi tinggi (untuk tweeter).

Gambar 3. Rangkaian Crossover Aktif filter

E .Perbandingan karakteristik respon dari Filter Aktif LPF Chebyshev,

Butterworth,dan Bessel

Berdasarkan nilai α dikenal bermacam-macam frekuensi tanggapan filter yaitu (Denton

J. Dailey, 1989: 198):

a. Filter Chebyshev dengan nilai α < 1,414 disebut under damp dengan koefisien

koreksi frekuensi kf > 1. Tanggapan/ respon frekuensi dari filter Chebyshev adalah

ketika respon frekuensi yang paling bergejolak (kurang stabil) pada daerah

passbandnya.

Gambar 4. Respon Frekuensi LPF Orde 2, 1 dB Chebyshev

b. Filter Butterworth dengan nilai α = 1,414 disebut critical damp dengan koefisien

koreksi frekuensi kf = 1. Tanggapan frekuensi dari filter Butterworth adalah respon

frekuensi yang paling stabil atau rata pada daerah passbandnya dibandingkan

Chebyshev.

Gambar 5. Respon Frekuensi LPF Orde 2 Butterworth

c. Filter Bessel dengan nilai α > 1,414 disebut over damp dengan koefisien koreksi

frekuensi kf < 1. Tanggapan frekuensi dari filter Bessel adalah tanggapan yang paling

landai pada daerah passbandnya karena factor redamannya yang besar.

Gambar 6. Respon Frekuensi LPF Orde 2 Bessel

F .Kesimpulan

1. Filter Chebyshev mempunyai daerah transisi yang lebih kecil

daripada filter Butterworth dengan orde yang sama, pada ripple di

passband nya. Filter ini meminimalisir tinggi dari ripple maksimum.

2. Butterworth filter memberikan optimasi pada daerah pass-band,

Chebyshev memberikan optimasi pada roll-off, sedangkan Bessel

memberikan optimasi terhadap step response.

3. Filter Bassel mempunyai respon fase yang linear melalui rentang

frekuensi yang lebar, yang menghasilkan grup delay yang konstan di

dalam rentang frekuensi tersebut. Bassel juga menghasilkan sifat

transmisi gelombang kotak. Bagaimanapun, gain passband pada

bassel tidak serata seperti Butterworth, dan transisi dari passband ke

stop band tidak setajam pada filter Chebyshev

4. Aplikasi Filter Aktif LPF Chebyshev adalah pada Crossover aktif,

dimana fungsi dari crossover aktif adalah memisahkan atau mem-

filter frekuensi audio mulai dari frekuensi rendah sampai frekuensi

tinggi agar suara yang dihasilkan oleh speaker sesuai dengan ukuran

speaker tersebut.

Daftar Pustaka

1. Andreas Antonio, 1993, “ Digital Filters : Analysis, Design, And Applications “,

MC Graw Hill.

2. Denton J. Dailey, 1989, Operational Amplifiers And Linier Integrated Circuits,

International Edition, Singapore: McGraw-Hill, Inc.

3. J. Michael Jacob, 1993, Applications And Design With Analog Integrated Circuits,

Second Edition, Engelwood Cliffs, New Jersey: Prentice_Hall, Inc.

4. http://en.wikipedia.org/wiki/Sallen_Key_filter, 19 Februari 2009, 10:27

5. Tomlison,G.H,”Electrical Networks and Filters Teory and Design”, Prentice Hall

Europe,1991.

6. http://zenith-dhan.blogspot.com/crossover

7. http://www.sisilain.net/2011/11/fungsi-rangkaian-crossover.html