Low Pass Filter (LPF)

Low pass filter (LPF) merupakan jenis filter yang berfungsi meneruskan sinyal input yang frekuensinya berada dibawah frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut (frekuensi cut off) sinyal akan diredam. Low pass filter memberikan redaman yang sangat kecil pada frekuensi di bawah frekuensi cut-off yang telah ditentukan, sedangkan frekuensi di atas frekuensi cut-off akan mendapatkan redaman yang sangat besar. Lebih sederhana-nya, hanya frekuensi rendah saja yang dapat melewati rangkaian filter ini.

Grafik Tanggap Frekuensi Low Pass Filter

Dua Jenis Konfigurasi Utama Low Pass Filter

1) Low Pass RC Filter

Low Pass RC Filter atau Penyaring Lolos Bawah RC ini adalah rangkaian filter yang terdiri dari dari komponen pasif Resistor dan Kapasitor yang meneruskan sinyal frekuensi rendah dan memblokir sinyal frekuensi tinggi. Untuk membuat Low Pass RC Filter, Resistor ditempat secara seri ke sinyal INPUT dan Kapasitor ditempatkan sejajar atau Paralel dengan sinyal INPUT seperti ditunjukan pada gambar dibawah ini :

Dengan rangkaian Low Pass RC Filter diatas, Kapasitor yang merupakan perangkat reaktif ini akan menawarkan resistansi yang berbeda terhadap sinyal frekuensi yang berbeda yang masuk melaluinya. Resistansi pada Kapasitor akan sangat tinggi apabila dilewati oleh sinyal frekuensi rendah atau DC dan resistansi akan menjadi rendah apabila dilewati oleh sinyal frekuensi tinggi. Dengan demikian,  Kapasitor akan memblokir sinyal frekuensi rendah atau sinyal DC sehingga sinyal tersebut harus melewati atau diteruskan ke jalur alternatif yang ditunjukan oleh arah panah pada gambar diatas. Sedangkan sinyal frekuensi tinggi akan melewati Kapasitor karena kapasitor menawarkan resistansi yang rendah bagi sinyal frekuensi tinggi tersebut.

Perlu diingat bahwa arus akan selalu mengambil jalur yang resistansinya paling rendah, karena kapasitor menawarkan resistansi yang rendah dalam rangkaian frekuensi tinggi maka mereka akan akan mengambil jalur melalui kapasitor. Sementara sinyal frekuensi rendah akan mengambil jalur alternatif dengan resistansi yang lebih rendah.

2) Low Pass RL Filter

Low Pass RL Filter atau Penyaring lolos bawah RL adalah rangkaian penyaring frekuensi yang terdiri dari komponen Resistor dan Induktor yang melewati atau meneruskan Frekuensi rendah dan memblokir atau menghambat frekuensi tinggi. Untuk membuat Low Pass RL Filter, Induktor ditempatkan secara seri dengan sinyal INPUT dan Resistor ditempatkan sejajar atau paralel dengan sinyal INPUT seperti pada gambar rangkain dibawah ini :

Cara kerja rangkaian Low Pass RL Filter diatas berdasarkan prinsip Reaktansi Induktif. Reaktansi Induktif adalah resistansi atau impedansi Induktor yang berubah berdasarkan sinyal frekuensi yang melewatinya. Tidak seperti Resistor yang merupakan perangkat non-reaktif, Induktor menawarkan Impedansi yang berbeda untuk sinyal frekuensi yang berbeda, seperti halnya kapasitor. Namun resistansi yang dihasilkan oleh Induktor ini merupakan kebalikan dari Kapasitor, Resistansi Induktor akan menjadi sangat tinggi apabila dilewati sinyal frekuensi tinggi dan sebaliknya akan menjadi rendah apabila dilewati frekuensi rendah. Oleh karena itu, penempatan Induktor di rangkaian berbeda dengan penempatan Kapasitor pada rangkaian RC Filter.

Berdasarkan karakteristik ini, rangkaian RL (Resistor Induktor) diatas dapat berfungsi secara efektif sebagai Penyaring Lolos Bawah atau Low Pass Filter yang memblokir sinyal frekuensi tinggi dan memungkinkan sinyal frekuensi rendah melewatinya tanpa hambatan.

Contoh Soal Low Pass Filter

Sebuah rangkaian Low Pass Filter yang terdiri dari resistor 4,7 KOhm terhubung secara seri dengan sebuah kapasitor 47nF dan dihubungkan dengan tegangan input sebesar 10 Volt sinusoidal. Hitunglah tegangan keluaran dari rangkaian Low Pass Filter pada saat frekuensi input sebesar 100 Hz dan 10 KHz ?

Solusi:

Diketahui:

Vin = 10 Volt

R = 4,7 KOhm = 4700 Ohm

C = 47 nF = 47 . 10^-9 F

Ditanya : Vout = .....?

Untuk Frekuensi 100 Hz

Gunakan Persamaan Resistensi Kapasitif untuk menghitung resistansi kapasitor pada frekuensi 100 Hz . maka diperoleh:

Tegangan keluaran rangkaian Low Pass Filter dapat dihitung menggunakan persamaan

Untuk Frekuensi 10 KHz

Gunakan Persamaan Resistensi Kapasitif untuk menghitung resistansi kapasitor pada frekuensi 100 Hz . maka diperoleh:

Tegangan keluaran rangkaian Low Pass Filter dapat dihitung menggunakan persamaan

Jadi, tegangan keluaran rangkaian Low Pass Filter pada frekuensi input 100 Hz adalah 9,9 Volt dan pada frekuensi 10 KHz adalah 0,72 Volt. hal ini membuktikan bahwa rangkaian Low Pass Filter akan meredam sinyal listrik berfrekuensi tinggi dan meloloskan sinyal listrik berfrekuensi rendah.

Referensi :

https://teknikelektronika.com/pengertian-low-pass-filter-lpf-atau-tapis-lolos-bawah/

https://www.gammafisblog.com/2018/10/filter-low-pass-filter-menggunakan.html

http://staff.ui.ac.id/system/files/users/sastra.kusuma/material/03filterpasif.pdf