Filter frekuensi adalah sirkuit atau rangkaian yang berfungsi untuk menahan semua frekuensi yang tidak diinginkan dan meloloskan semua frekuensi yang diinginkan. Dengan kata lain filter frekuensi merupakan perangkat yang mengizinkan frekuensi tertentu saja.
Penggunaan sirkuit filter frekuensi terutama dipakai pada sistem equalizer audio untuk mengatur komposisi frekuensi yang ingin diloloskan. Selain itu, sirkuit filter juga banyak dipakai di perangkat radio komunikasi untuk menyaring frekuensi yang tidak diinginkan agar tidak mengganggu frekuensi lain.
Filter frekuensi aktif dan pasif
Secara garis besar, filter frekuensi terbagi menjadi dua kelompok berdasarkan ada tidaknya penguatan sinyal yang dilakukan oleh rangkaian filter tersebut, yaitu :
- Filter pasif
- Filter aktif
Filter pasif
Filter pasif merupakan filter yang dirancang dengan bentuk yang sederhana. Di sirkuit filter ini hanya terdapat beberapa resistor, kapasitor dan induktor tanpa melibatkan komponen aktif seperti, transistor maupun ic. Karena itu filter jenis ini tidak membutuhkan sumber tegangan tambahan dari eksternal.
Penyaringan frekuensi dilakukan oleh komponen kapasitor dan induktor atau lilitan. Dimana kapasitor akan meloloskan frekuensi tinggi dan menahan frekuensi rendah, sementara induktor akan meloloskan frekuensi rendah dan menahan frekuensi tinggi.
Karena tidak memiliki sirkuit penguat di dalamnya, maka amplitudo sinyal output pada jenis filter pasif akan lebih rendah dari amplitudo sinyal input. Hal ini disebabkan karena beberapa sinyal ditahan oleh komponen filter sehingga mengurangi amplitudo sinyal secara keseluruhan.
Gain atau tingkat penguatan yang ada pada filter pasif selalu kurang dari satu, yang berarti tidak ada penguatan sinyal yang dilakukan oleh rangkaian. Jenis filter ini mampu bekerja pada tingkat frekuensi yang lebih tinggi hingga 500MHz.
Filter aktif
Selain terdiri dari beberapa komponen pasif, seperti resistor, kapasitor dan induktor, filter aktif juga mempunyai komponen aktif berupa transistor, ic Op-Amp atau fet. Dengan adanya tambahan berupa komponen aktif ini, jenis filter aktif mampu menutupi kekurangan yang ada pada filter pasif.
Filter aktif membutuhkan sumber tegangan untuk menjalankan operasinya. Karena kita tahu, komponen aktif seperti transistor dan sejenisnya memerlukan tegangan untuk bisa melakukan penguatan sinyal.
Di dalam rancangan filter aktif, peran induktor untuk menyaring frekuensi semakin berkurang. Bahkan untuk desain filter aktif keluaran terbaru sudah tidak lagi menggunakan induktor sebagai salah satu komponen untuk menyaring frekuensi yang tidak diinginkan.
Kehadiran induktor pada sirkuit filter frekuensi memiliki kekurangan, yaitu sifat induktor yang dapat menghasilkan efek medan magnet sehingga dapat mengurangi efisiensi kinerja rangkaian. Selain itu, bentuk induktor yang terlalu besar membutuhkan tempat yang luas sehingga kurang menarik dari sisi desain bentuk perangkat filter.
Salah satu kelemahan dari filter jenis aktif adalah rentang frekuensi penyaringan yang dimilikinya lebih rendah dari filter pasif. Filter aktif hanya mampu menangani frekuensi hingga 500KHz saja. Selain itu jenis filter ini terlalu sensitif sehingga sering terdistorsi oleh gangguan sinyal dari lingkungan.
Jenis jenis filter frekuensi
Ada beberapa karakteristik kemampuan dari filter frekuensi yang sering digunakan :
- Cut off, yaitu memisahkan frekuensi pass band dan stop band yang akan direspon.
- Pass band, yaitu meloloskan rentang frekuensi tertentu yang diinginkan.
- Stop band, yaitu menahan frekuensi yang tidak diinginkan agar tidak keluar.
Sementara berdasarkan cara kerjanya, filter frekuensi dikelompokkan menjadi 4 jenis yang berbeda :
- Low pass filter.
- High pass filter.
- Band passd filter.
- Stop band filter.
Low pass filter
Low pass filter merupakan sirkuit filter yang melewatkan rentang frekuensi yang kurang dari frekuensi cut off (fc). Pada jenis filter ini, semua frekuensi yang berada di bawah frekuensi cut off akan dilolokan. Bahkan beberapa frekuensi yang diatas titik cut off juga ada yang dilewatkan namun dengan amplitudo yang semakin menurun.
Bentuk grafik dari kinerja low pass filter ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Dimana garis putus putus menunjukkan kinerja filter yang ideal. Sementara garis yang tidak putus putus menunjukkan karakteristik filter yang sesungguhnya.
Filter jenis ini banyak digunakan pada sirkuit filter loudspeaker untuk meloloskan frekuensi rendah. Selain itu, pada sirkuit penguat RF, filter low pass digunakan untuk melemahkan ffrekuensi harmonik yang mengganggu.
High pass filter
Karakteristik high pass filter adalah meloloskan rentang frekuensi yang berada di atas titik cut off. Sementara frekuensi yang di bawahnya akan ditahan hingga ke titik amplitudo 0. Bentuk grafik sinyal output yang dihasilkan oleh high pass filter adalah seperti ditunjukkan di bawah ini :
Band pass filter
Jenis band pass filter merupakan filter frekuensi perpaduan dari low pass dan high pass filter. Sirkuit filter ini akan memblokir semua frekuensi diantara titik cut off fc1 dan fc2. Sehingga rentang frekuensi yang akan diloloskan adalah frekuensi tertentu yang diinginkan saja.
Sirkuit band pass filter banyak digunakan pada sirkuit frekuensi perangkat komunikasi untuk menyeleksi frekuensi yang dibutuhkan saja. Bentuk grafik band pas filter diperlihatkan pada gambar di bawah ini :
Band stop filter
Filter ini bekerja kebalikan dari band pass filter, yaitu memblokir rentang frekuensi tertentu agar tidak diloloskan. Sementara frekuensi lain akan diloloskan. Filter jenis ini seringa digunakan pada sistem equalizer audio.
Bentuk grafik dari sistem stop band filter diperlihatkan di bawah ini :
Demikian pembahasan tentang filter frekuensi dan jenis jenisnya.
