Low Pass Filter Pasif

Pengertian low pass filter

Low pass filter (LPF )atau dalam bahasa Indonesia dikenal dengan sebutan tapis lolos bawah merupakan salah satu dari jenis rangkaian filter frekuensi. Ada banyak tipe rangkaian filter frekuensi yang sering digunakan terutama pada sistem audio sound sistem.

Setiap rangkaian filter frekuensi memiliki fungsi dan karakteristik tersendiri yang berbeda dengan rangkaian filter lainnya. Low pass filter adalah rangkaian filter frekuensi yang berfungsi untuk meloloskan sinyal frekuensi rendah dan menahan atau memblokir sinyal frekuensi tinggi.

Rentang frekuensi yang mampu diloloskan oleh jenis filter ini bergantung dari titik cut off rangkaian filter LPF ini. Namun secara umum biasanya titik cut off filter low pass adalah sekitar 100 Hz. Sehingga semua frekuensi yang ada di bawah 100 Hz akan diloloskan, sementara frekuensi diatasnya akan diblokir agar tidak masuk ke rangkaian selanjutnya.

Rangkaian sederhana low pass filter

Sebuah rangkaian sederhana dari low pass filter dibangun menggunakan sebuah resistor dan kapasitor. Berikut ini merupakan contoh rangkaian filter low pass sederhana yang hanya memiliki satu komponen reaktif kapasitor. Jenis rangkaian seperti di bawah ini dikenal sebagai rangkaian filter satu kutub atau satu orde.

Resistor pada rangkaian diatas tidak berpengaruh terhadap penyaringan frekuensi yang di lakukan oleh rangkaian. resistor hanya berfungsi untuk membatasi aliran arus listrik yang melintasi kapasitor. Untuk melakukan penyaringan frekuensi dilakukan oleh kapasitor.

Kapasitor merupakan komponen yang sensitif terhadap perubahan frekuensi arus ac yang melewatinya. Kapasitor akan memberikan respon terhadap arus yang melewatinya. Respon kapasitor ini disebut sebagai reaktansi kapasitif kapasitor.

Nilai reaktansi kapasitif kapasitor akan dipengaruhi oleh frekuensi arus atau sinyal listrik yang melewatinya. Dimana reaktansi kapasitif pada kapasitor berbanding terbalik dengan frekuensi arus yang diterapkan kepadanya.

Semakin rendah frekuensi arus listrik maka perlawanan kapasitor terhadap arus semakin berkurang sehingga dapat meloloskan sebagian besar arus listrik dengan frekuensi rendah. Demikian sebaliknya, makin tinggi frekuensi arus listrik yang melewatinya maka akan semakin besar perlawanan kapasitor untuk menghambat arus listrik tersebut.

Nilai reaktansi kapasitif kapasitor dinyatakan dalam rumus di bawah ini :

X_C = \frac{1}{2πfc}

Dimana :
X_C adalah reaktansi kapasitid (Ohm)
f adalah frekuensi (Hz)
c adalah kapasitansi kapasitor (Farad)

Kita juga dapat menghitung besar resistensi atau hambatan pada rangkaian dengan menggunakan rumus berikut ini :

Z =\sqrt{R^2 +X_c^2}

Dimana :
Z adalah nilai impedansi rangkaian
R adalah nilai resistensi resistor
X_c adalah reaktansi kapasitif

Perhitungan tegangan output

Rangkaian filter frekuensi pada dasarnya merupakan sirkuit pembagi atau penurun tegangan. Hanya saja penurunan tegangan yang dilakukan oleh rangkaian sangat selektif. Karena itu besar tegangan output yang keluar dari rangkaian tidak akan sama dengan tegangan input. Hal ini dipengaruhi oleh nilai dari kedua komponen resistor dan kapasitor yang digunakan.

Untuk menghitung tegangan output rangkaian low pass filter satu orde seperti diatas, dapat menggunakan rumus seperti berikut ini :

V_{out} = V_{in}\times\frac{X_C}{\sqrt{R^2 + X_c^2}}

Karena kita tahu :

Z = \sqrt{R^2 + X_c^2} \  \  \ Maka \ V_{out} = V_{in}\times\frac{X_C}{Z}