Bengkeltv.id – Pengertian Band Pass Filter (BPF) Lengkap dengan Cara Kerjanya. Band Pass Filter (BPF) adalah komponen elektronik yang sangat penting dan sering digunakan dalam berbagai sistem pengolahan sinyal, terutama dalam bidang komunikasi, audio, serta teknologi lainnya yang melibatkan analisis dan pemrosesan frekuensi. Filter ini berfungsi untuk membiarkan frekuensi dalam rentang tertentu melewati dengan sedikit atau tanpa distorsi, sementara frekuensi di luar rentang tersebut akan dibatasi atau diblokir sepenuhnya. Dengan kemampuan ini, Band Pass Filter memainkan peran krusial dalam mengisolasi sinyal yang diinginkan dan mengurangi gangguan dari sinyal yang tidak relevan.
Pada dasarnya, Band Pass Filter dirancang untuk bekerja dengan cara memfilter sinyal berdasarkan dua titik frekuensi utama, yaitu frekuensi batas bawah (lower cutoff frequency) dan frekuensi batas atas (upper cutoff frequency). Sinyal yang memiliki frekuensi di antara kedua batas ini akan diteruskan, sedangkan sinyal dengan frekuensi yang lebih rendah atau lebih tinggi dari rentang tersebut akan diredam atau dihilangkan.
Dalam artikel ini, kita akan mengulas lebih lanjut mengenai pengertian Band Pass Filter (BPF), cara kerjanya secara mendalam, serta berbagai penerapannya dalam teknologi modern, seperti pada sistem komunikasi nirkabel, pemrosesan audio, serta perangkat elektronik lainnya. Pembahasan ini bertujuan untuk memberikan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana BPF berfungsi dalam memfilter sinyal dan bagaimana filter ini diterapkan dalam berbagai bidang teknologi untuk meningkatkan kualitas dan keKalianlan sistem pengolahan sinyal.
Pengertian Band Pass Filter (BPF)
Filter Penyaring Lolos Pita, atau yang lebih dikenal dengan nama Band Pass Filter (BPF), adalah sebuah filter frekuensi yang dirancang untuk memungkinkan sinyal yang berada dalam rentang frekuensi tertentu untuk diteruskan, sementara sinyal yang berada di luar rentang tersebut akan ditolak atau dilemahkan.
BPF bekerja dengan cara membiarkan sinyal yang frekuensinya terletak antara batas frekuensi bawah dan batas frekuensi atas untuk melewatinya, sementara sinyal di luar rentang tersebut akan dipersempit atau dihentikan sama sekali. Salah satu aplikasi umum dari Band Pass Filter adalah pada penguat audio, pengendali nada (tone control), dan sistem crossover pada speaker, di mana hanya rentang frekuensi tertentu yang diperlukan untuk dilewatkan.
Pada beberapa rangkaian, misalnya dalam pengolahan audio, sering kali hanya dibutuhkan rentang frekuensi tertentu, bukan dari 0 Hz atau tidak berakhir pada frekuensi yang sangat tinggi. Dalam hal ini, Band Pass Filter berperan untuk menyaring sinyal yang sesuai dengan kebutuhan tersebut.
Band Pass Filter Pasif, atau dikenal juga dengan sebutan Tapis Lolos Antara, dapat dibuat dengan menggabungkan dua jenis filter: Tapis Lolos Bawah (Low Pass Filter) dan Tapis Lolos Atas (High Pass Filter). Kombinasi ini menghasilkan sebuah rangkaian yang memungkinkan hanya rentang frekuensi tertentu yang lolos, sementara frekuensi lainnya akan teredam.
Rangkaian Band Pass Filter (Tapis Lolos Antara)
Setelah memahami pengertian Band Pass Filter (BPF), perlu diketahui bahwa filter ini berbeda dengan Low Pass Filter yang hanya memungkinkan sinyal frekuensi rendah untuk lewat dan melemahkan frekuensi tinggi, atau High Pass Filter yang hanya memungkinkan sinyal frekuensi tinggi untuk lewat dan melemahkan frekuensi rendah. Band Pass Filter memiliki kemampuan untuk melewatkan sinyal dalam rentang frekuensi tertentu yang berada di antara dua batas frekuensi yang telah ditentukan.
Rentang frekuensi ini, yang terletak antara batas atas (Wh) dan batas bawah (Wl), sering disebut sebagai bandwidth atau lebar pita dari filter ini.
Secara umum, bandwidth didefinisikan sebagai rentang frekuensi antara dua titik batas frekuensi yang ditentukan (fc), yaitu 3dB di bawah puncak resonansi atau titik maksimum pusat, yang mana sinyal di luar rentang ini akan dilemahkan. Dengan kata lain, bandwidth (BW) dihitung sebagai selisih antara frekuensi cut-off yang lebih tinggi (fc higher) dan frekuensi cut-off yang lebih rendah (fc lower), sehingga dapat ditulis sebagai BW = fH – fL.
Agar Band Pass Filter berfungsi dengan baik, frekuensi cut-off dari Low Pass Filter harus lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi cut-off dari High Pass Filter. Band Pass Filter yang ideal sangat berguna untuk mengisolasi atau menyaring frekuensi tertentu dalam rentang frekuensi yang diinginkan, seperti dalam aplikasi pembatalan derau (noise cancellation).
Selain itu, Band Pass Filter juga dikenal sebagai filter orde kedua (second-order filter) atau dua kutub, karena terdiri dari dua komponen reaktif, yakni kapasitor, dalam desain rangkaiannya. Satu kapasitor terdapat pada rangkaian Low Pass Filter, dan satu lagi pada rangkaian High Pass Filter.
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, Band Pass Filter pada dasarnya terdiri dari dua jenis filter, yaitu Low Pass Filter (Tapis Lolos Bawah) dan High Pass Filter (Tapis Lolos Atas).
Berikut ini adalah rangkaian dasar dari Band Pass Filter:
Rumus Band Pass Filter
Pada dasarnya, rumus atau persamaan yang digunakan dalam Band Pass Filter sama dengan rumus yang digunakan dalam Low Pass Filter. Berikut ini adalah rumusnya:
f = 1/2πRC
Keterangan:
- f = Frekuensi dalam satuan Hz
- π = 3,14
- R = Nilai resistor dalam satuan Ohm (Ω)
- C = Nilai kapasitor dalam satuan Farad (F)
Contoh Perhitungan Band Pass Filter (BPF)
Sudah memahami Pengertian Band Pass Filter (BPF)? selanjutnya sebuah Tapis Lolos Antara (Band Pass Filter) direncanakan menggunakan komponen RC (resistor dan kapasitor) untuk memungkinkan frekuensi antara 1kHz (1.000Hz) hingga 20kHz (20.000Hz) melewatinya.
Dalam rangkaian tersebut, kedua resistor memiliki nilai 10KΩ masing-masing. Kita akan menghitung nilai kedua kapasitor yang digunakan dalam rangkaian ini.
Penyelesaian
Perhitungannya dibagi menjadi dua tahapan perhitungan yaitu tahapan bagian HIGH PASS FILTER dan tahapan bagian LOW PASS FILTER.
1. Tahap Tapis Lolos Tinggi (High Pass Filter)
Untuk menghitung nilai Kapasitor C1 yang diperlukan untuk memperoleh frekuensi cut-off fL sebesar 1kHz dengan resistor R1 sebesar 10KΩ, kita dapat menggunakan rumus perhitungan berikut:
- C1 = 1 / (2πfL R1)
- C1 = 1 / (2 x 3,14 x 1.000 x 10.000)
- C1 = 1 / (2 x 3,14 x 1.000 x 10.000)
- C1 = 15,9 nF
Dengan demikian, nilai Kapasitor yang diperlukan untuk mencapai frekuensi cut-off fL sebesar 1kHz adalah 15,9nF.
2. Tahap Tapis Lolos Rendah (Low Pass Filter)
Untuk menghitung nilai Kapasitor C2 yang diperlukan untuk memperoleh frekuensi cut-off fH sebesar 20kHz dengan resistor R2 sebesar 10KΩ, kita dapat menggunakan rumus perhitungan berikut:
- C2 = 1 / (2πfH R2)
- C2 = 1 / (2 x 3,14 x 20.000 x 10.000)
- C2 = 1 / (2 x 3,14 x 20.000 x 10.000)
- C2 = 796pF
Dengan demikian, nilai Kapasitor yang diperlukan untuk mencapai frekuensi cut-off fH sebesar 20kHz adalah 796pF.
Band Pass Filter (RC)
Band Pass Filter (RC) yaitu suatu rangkaian yang dibuat secara khusus untuk melewatkan sebuah pita frekuensi tertentu dan bisa menahan isyarat yang berada diluar jalur pita frekuensi itu sendiri.
Jenis filter yang satu ini memiliki tegangan keluaran maksimal pada sebuah frekuensi tertentu yang disebut dengan frekuensi resonasi (ωr).
Apabila frekuensinya mengalami perubahan dari frekuensi resonasi (ωr) maka tegangan keluarannya juga akan menurun.
Ada sebuah frekuensi yang melebihi frekuensi resonasi (ωr) dan satunya masih dibawah (ωr) yang dimana gainnya masih tetap 0,707 Ar.
Frekuensi tersebut mempunyai tKalian (ωh) frekuensi cut-off dan (ωl) frekuensi cut-off bawah, sedangkan pita frekuensi diantara (ωh) dan (ωl) adalah bandwidth (B).
Rangkaian Band Pass Filter (RC)
Nilai frekuensi cut-off diatas ditentukan oleh High Pass Filter sebagai berikut.
Frekuensi cut-off dibawah ditentukan oleh Low Pass Filter sebagai berikut.
Sehingga besarnya bandwidth adalah :
Karakteristik Band Pass Filter (RC)
Filter Band Pass termasuk dalam kategori pita sempit atau pita lebar. Filter pita sempit adalah filter yang memiliki bandwidth lebih kecil daripada sepuluh kali frekuensi resonansinya (B < 0,1ωr).
Jika bandwidth-nya lebih besar dari sepuluh kali frekuensi resonansi, maka filter tersebut termasuk dalam kategori pita lebar.
Perbandingan antara frekuensi resonansi dan lebar pita disebut faktor kualitas (Q) dari rangkaian tersebut.
Nilai Q menggambarkan tingkat selektivitas dari rangkaian. Semakin tinggi nilai Q, semakin selektif pula rangkaian filter tersebut.
Pada beberapa filter pita sempit, nilai Q dari rangkaian dapat melebihi 10, sementara pada beberapa filter pita lebar, nilai Q-nya kurang dari 10.
Filter Band Pass ini terdiri dari High Pass Filter dan Low Pass Filter seperti yang ditunjukkan dalam gambar rangkaian di atas.
Penutup
Sebagai penutup, Band Pass Filter (BPF) merupakan komponen yang sangat penting dalam berbagai aplikasi elektronik dan komunikasi. BPF dirancang untuk hanya memungkinkan frekuensi tertentu, yang berada dalam rentang yang telah ditentukan, untuk melewati filter, sementara frekuensi lainnya di luar rentang tersebut akan diblokir atau diminimalkan. Fitur ini menjadikan BPF sangat efektif dalam mengurangi gangguan dan noise, serta meningkatkan kualitas sinyal yang diterima. Penggunaannya yang luas di berbagai bidang, mulai dari perangkat audio, radio, televisi, hingga sistem komunikasi nirkabel dan radar, menjadikan BPF komponen yang tidak dapat dipisahkan dalam perkembangan teknologi modern.
Dengan kemampuannya yang unik untuk menyaring dan menyesuaikan frekuensi, BPF memainkan peran kunci dalam menjaga kejelasan dan efisiensi sistem yang bergantung pada transmisi sinyal yang stabil. Memahami cara kerja dan penerapan Band Pass Filter, serta pilihan jenis dan parameter filter yang tepat, sangatlah penting dalam merancang sistem elektronik yang optimal.
Ini memungkinkan para insinyur dan perancang untuk menciptakan perangkat yang tidak hanya lebih efisien tetapi juga lebih efektif dalam menghadapi tantangan komunikasi dan pengolahan sinyal di dunia yang semakin terhubung ini. Demikian ulasan dari bengkeltv.id mengenai Pengertian Band Pass Filter (BPF). Semoga bermanfaat untuk Kalian.
