RC filter

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. Problem

7. Pilihan Ganda

8. Percobaan

9. Download File

1. Pendahuluan[Kembali]

Operasi DC dari filter RC merujuk pada perilaku rangkaian saat diberi sumber tegangan DC, yang merupakan kondisi ketika frekuensi sinyal mendekati nol (0 Hz). Dalam kondisi ini, kapasitor akan menunjukkan sifat berbeda dibandingkan saat beroperasi dalam sinyal AC (arus bolak-balik). Secara teoritis, kapasitor bertindak sebagai sirkuit terbuka terhadap arus DC setelah mencapai keadaan tunak (steady-state), karena tidak ada perubahan tegangan yang menyebabkan aliran arus lebih lanjut. Sementara resistor akan tetap mempertahankan sifat resistifnya dalam segala kondisi.

Analisis operasi DC ini sangat penting untuk memahami bagaimana tegangan terbagi dalam rangkaian, bagaimana kapasitor mengisi dan mengosongkan muatannya, serta bagaimana waktu transien berperan dalam performa awal rangkaian sebelum mencapai kondisi tunak. Pengetahuan ini tidak hanya relevan dalam desain filter, tetapi juga dalam perancangan catu daya, rangkaian analog, dan sistem kontrol.

2. Tujuan[Kembali]

1. Memahami cara kerja rangkaian RC saat diberi tegangan DC.

2. Menentukan tegangan DC output ($V_{DC}'$) pada beban (RL) menggunakan hukum pembagi tegangan.

3. Menganalisis pengaruh nilai resistor (R) dan beban (RL) terhadap besar kecilnya tegangan DC output.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

   a. Alat:

• Voltmeter

    Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki kaki Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

• Osiloskop

        alat untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dapat dipelajari

    

• Sumber AC

        Generator AC atau Alternating Current merupakan mesin yang dapat menghasilkan arus bolak balik. pada umumnya AC memiliki dua buah kabel dengan polaritas kutub negatif dan kutub positif.

    b. Bahan:

• Dioda

        Dioda adalah piranti dua terminal yang terbuat dari bahan semikonduktor dengan arah arus tertentu.

• Kapasitor

        Kapasitor adalah sebuah komponen yang berfungsi sebagai penyimpan arus listrik.

• Resistor

    Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 

• Ground

        G

round adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

• Transformator

            Transformator adalah komponen listrik yang digunakan untuk mengubah tegangan listrik arus bolak-balik (AC) dari satu tingkat ke tingkat lainnya, baik itu untuk menaikkan (step-up) atau menurunkan (step-down) tegangan.

4. Dasar Teori[Kembali]

Rangkaian RC digunakan secara luas sebagai bagian dari filter daya untuk menghaluskan tegangan output dari penyearah. Setelah penyearahan dan filtrasi awal menggunakan kapasitor, tegangan output masih mengandung riak (ripple) AC yang tidak diinginkan. Untuk mengurangi riak ini lebih lanjut, digunakan filter RC tambahan, yang terdiri dari resistor seri (R) dan kapasitor ke ground (C), diikuti oleh beban RL.

Dalam operasi DC, kapasitor dianggap sebagai rangkaian terbuka (open-circuit), karena tidak ada arus yang mengalir setelah kapasitor terisi penuh. Oleh karena itu, hanya komponen resistif yang berperan dalam pembagian tegangan DC.

Tegangan output DC yang keluar dari filter RC dapat dihitung menggunakan hukum pembagi tegangan, yaitu:

$$V_{DC}^{\mathrm{\prime }}=\frac{R_L\cdot V_{DC}}{R+R_{\mathrm{L<b><span\; class="katex-display"><span\; class="katex"><span\; aria-hidden="true"\; class="katex-html"><span\; class="base"><span\; class="mord"><span\; class="mfrac"><span\; class="vlist-t\; vlist-t2"><span\; class="vlist-r"><span\; class="vlist"><span\; class="mord"><span\; class="mord"><span\; class="msupsub"><span\; class="vlist-t\; vlist-t2"><span\; class="vlist-r"><span\; class="vlist-s"></span></span><span\; class="vlist-r"><span\; class="vlist"></span></span></span></span></span></span></span><span\; class="vlist-s"></span></span></span></span></span></span></span></span></span></b>}}}$$

Rumus ini menunjukkan bahwa semakin besar nilai RL dibandingkan R, maka VDC′ akan semakin mendekati VDC, yang berarti efisiensi transfer daya lebih tinggi. Sebaliknya, jika R terlalu besar dibandingkan RL, maka banyak tegangan akan jatuh di resistor dan tidak sampai ke beban.

5. Example[Kembali]

1. Low Pass Filter (LPF)

• Tujuan: Mengalirkan sinyal frekuensi rendah, menyaring sinyal frekuensi tinggi.

• Konfigurasi:

  • Input → Resistor (R) → titik output → Kapasitor (C) ke ground

• Aplikasi: Digunakan untuk menghilangkan noise dari sinyal audio.

2. High Pass Filter (HPF)

• Tujuan: Mengalirkan sinyal frekuensi tinggi, menyaring sinyal frekuensi rendah.

• Konfigurasi:

  • Input → Kapasitor (C) → titik output → Resistor (R) ke ground

• Aplikasi: Digunakan dalam rangkaian speaker untuk memisahkan suara tweeter (frekuensi tinggi).

3. Band Pass Filter (BPF)

• Tujuan: Hanya melewatkan sinyal dalam rentang frekuensi tertentu.

• Konfigurasi: Gabungan dari HPF dan LPF secara berurutan.

  • Input → HPF (C1-R1) → LPF (R2-C2) → Output

• Aplikasi: Digunakan dalam sistem komunikasi (radio) untuk memilih sinyal pada frekuensi tertentu.

6. Problem[Kembali]

1. Frekuensi Cut-off Tidak Sesuai

• Masalah: Filter tidak menyaring sinyal pada frekuensi yang diharapkan.

• Penyebab: Nilai resistor (R) atau kapasitor (C) salah pilih atau berubah karena toleransi komponen.

• Dampak: Sinyal yang seharusnya disaring malah ikut lolos, atau sinyal penting ikut teredam.

2. Kapasitor Mengalami Kebocoran atau Rusak

• Masalah: Kapasitor tidak mengisi dan membuang muatan dengan benar.

• Penyebab: Umur kapasitor, suhu tinggi, atau tegangan melebihi batas spesifikasi.

• Dampak: Filter tidak bekerja optimal—frekuensi cut-off bisa bergeser atau fungsi filter gagal total.

3. Impedansi Tidak Sesuai dengan Beban

• Masalah: Terjadi mismatch antara impedansi RC filter dan rangkaian berikutnya (output).

• Penyebab: Tidak mempertimbangkan impedansi beban atau sumber saat mendesain filter.

• Dampak: Distorsi sinyal, penurunan tegangan, atau kehilangan efisiensi penyaringan.

7. Pilihan Ganda[Kembali]

1. Fungsi utama dari RC Low Pass Filter adalah...

A. Menyaring sinyal frekuensi rendah
B. Menghilangkan semua sinyal
C. Melewatkan frekuensi rendah dan memblokir frekuensi tinggi
D. Meningkatkan tegangan input

✅ Jawaban: C

2. Frekuensi cut-off (f₍c₎) pada RC filter ditentukan oleh rumus:

A. $f_c = \frac{1}{2\pi RC}$
B. $f_c = 2\pi RC$
C. $f_c = RC$
D. $f_c = \frac{RC}{2\pi}$

✅ Jawaban: A

3. Jika nilai kapasitor pada RC High Pass Filter bocor atau rusak, kemungkinan besar yang terjadi adalah...

A. Filter tetap berfungsi normal
B. Filter berubah menjadi amplifier
C. Filter gagal menyaring frekuensi rendah
D. Filter hanya menyaring sinyal DC

✅ Jawaban: C

8. Percobaan[Kembali]

figure 15.9

vidio penjelasan rangkaian 15.9

Rangkaian 15.11

vidio penjelasan rangkaian 15.11

9. Download File[Kembali]

donwload rangkaian 15.9 [klik]

donwload rangkaian 15.11 [klik]

donwload vidio penjelasan rangkaian 15.9 [klik]

donwload vidio penjelasan rangkaian 15.11 [klik]

Download Datasheet

• Datasheet osiloskop klik disini
• Datasheet dioda klik disini
• Datasheet resistor klik disini
• Datasheet transformer klik disini
• Datasheet Kapasitor klik disini