PENAPIS AKTIF ELEKTRONIKA: TEORI DAN PRAKTEK

Agfianto Eko Putra

Kata Pengantar

Segala puja dan puji hanya kami haturkan kepada Alloh aza wa jalla yang telah memberikan karunia-Nya, sehingga penulisan buku ini dapat diselesaikan.

Berawal dari kebutuhan akan buku elektronika yang dapat digunakan sebagai buku acuan teoritis sekaligus praktis, terutama untuk mereka para hobist, mahasiswa jurusan elektro dan lain yang terkait baik jenjang D3 maupun S1. Maka kami memberanikan diri untuk membuat buku dengan judul “Penapis Aktif Elektronika: Teori dan Praktek” ini untuk memenuhi kebutuhan itu. Selain itu, buku ini juga merupakan kumpulan hand-out dan materi kuliah yang telah diberikan penulis selama mengajar mata kuliah ”Tapis Elektronika” di Program Studi Diploma III Elektronika dan Instrumentasi, FMIPA, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Buku acuan yang digunakan dalam menyusun buku sebagian besar mengambil dari karangan M. Berlin (”Design of Active Filters, With Experiments) dan Don Lancaster (”Active Filter CookBook”). Terutama untuk lampiran (daftar resistor dan kapasitor standar, penurunan persamaan yang digunakan dan koefisien Tanggapan Butterworth) disediakan sebagai pelengkap buku yang sepenuhnya diambil dari buku karangan M. Berlin. Diharapkan buku ini dapat menjadi sumbangan untuk melengkapi khasanah buku elektronika di Indonesia umumnya dan koleksi buku Anda khususnya.

Pada akhir tiap-tiap bab (kecuali Bab 2), diberikan praktek untuk membantu memahami teori yang telah dijelaskan sebelumnya, hanya saja praktek ini secara nyata membutuhkan peralatan yang relatif mahal, seperti osiloskop dua kanal dan generator fungsi. Namun Andapun bisa mencobanya tanpa memiliki peralatan tersebut menggunakan simulasi melalui perangkat lunak Electronic Workbench versi 5 atau yang lebih baru.

Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis yang telah membesarkan dan mendidik hingga seperti sekarang ini juga kepada istri dan anak-anakku yang telah membuat hidup ini lebih kompleks sekaligus indah, serta kepada pak Rouf sebagai Kepala Lab. Elektronika dan Instrumentasi, FMIPA, UGM atas fasilitas laboratoriumnya yang telah kami pergunakan selama penyelesaian buku ini, juga tidak lupa kepada para asisten penulis yang telah dengan senang hati dan bersusah-payah membantu menyelesaikan buku ini, baik pengeditan teks, gambar hingga uji-coba rangkaian serta semua pihak yang telah mendukung penulis untuk menulis dan menerbitkan buku ini. Serta ucapan terima kasih atas perhatian Anda karena telah (akan) membaca (dan sekaligus membeli) buku ini.

Juli 2002

Agfianto Eko Putra

back cover: Buku ”Penapis Aktif Elektronika: Teori dan Praktek” ini ditujukan bagi para hobist maupun mahasiswa D3 dan S1 jurusan atau program studi Elektronika atau Elektronika dan Instrumentasi agar dapat digunakan untuk membantu mengetahui sekaligus memahami tentang seluk-beluk Penapis Aktif Elektronika secara teori dan praktek. Cakupan buku (terdiri atas 8 bab) ini meliputi antara lain:

1. Dasar-dasar penggunaan penguat operasional sebagai dasar rangkaian penapis aktif

2. Dasar-dasar penapis (low-pass, high-pass, band-pass dan notch)3. Penapis aktif lolos-rendah dan tinggi Order Pertama 4. Penapis VCVS Order Kedua 5. Penapis Ragam-umpanbalik Order Kedua 6. Penapis-penapis Order Tinggi 7. Penapis aktif Notch dan Lolos-pita 8. Penapis Peubah-kondisi (state variable)

Daftar Pustaka

Berlin, M., 1977, ”Design of Active Filters, with Experiments”, Howard W Sams & Co., Inc., Indiana, USA;

Lancaster, Don, 1975, “Active Filter Cookbook”, Howard W Sams & Co., Inc.,

Indiana, USA;

Daftar gambar yang bisa digunakan untuk COVER

Daftar Isi

Bab I: Penguat Operasional Sebagai Blok Pembangun Dasar I.1. Pendahuluan I.2. Dasar-dasar Penguat Operasional (op-amp) I.3. Penguat Inversi (Inverting Amplifier)

I.4. Penguat Non-Inversi (Non-inverting Amplifier)I.5. Pengikut Tegangan (Voltage Follower)I.6. Penguat Penjumlah (Summing Amplifier)I.7. Integrator

I.8. Memilih op-amp yang Sesuai Praktek Bab I: Penguat Operasional Eksperimen-01: Penguat Inversi (Inverting amplifier)

Eksperimen-02: Penguat Non-Inversi (Non-Inverting amplifier)Eksperimen-03: Pengikut Tegangan (Voltage Follower)Eksperimen-04: Penguat Penjumlah (Summing Amplifier)Eksperimen-05: Cara Kerja Integrator Op-amp

Bab II: Dasar-dasar Penapis

II.1. Penapis Lolos-Rendah (Low-Pass Filter ) II.2. Penapis Lolos -Tinggi (High Pass Filter)II.3. Penapis Lolos-Pita (Bandpass Filter)II.4. Penapis Notch (The Notch Filter)

Bab III: Penapis Aktif Lolos-Rendah dan Lolos-Tinggi Order Pertama III.1. Penapis Aktif Lolos–Rendah Order Pertama (1st Order Low–Pass Active Filter)III.2. Konsep Penskalaan (Scaling)III.3. Penapis Aktif Lolos–Tinggi Order Pertama (1st Order High – Pass Active Filter)

Praktek Bab III: Penapis Aktif Orde Pertama (1st Order) Eksperimen-01: Penapis aktif lolos-rendah order pertama dengan penguatan unitas Eksperimen-02: Penapis lolos-rendah order pertama dengan penguatan positif Eksperimen-02: Konsep penskalaan frekuensi Eksperimen-04: Penapis Lolos-tinggi Order Pertama Penguatan Unitas

Bab IV: Penapis Voltage–Controlled–Voltage–Source (VCVS) Order Kedua

IV.1. Penapis Lolos–Rendah VCVS IV.2. Penapis Lolos–Tinggi Vcvs

Praktek Bab IV: Penapis Aktif VCVS Eksperimen-01: Penapis Butterworth lolos-rendah VCVS order kedua (2nd order) penguatan unitas Eksperimen-02: Penapis Butterworth lolos-rendah VCVS “komponen sama” (equal component)

Bab V: Penapis Order Kedua Ragam–Umpanbalik (2nd Order Multiple–Feedback Filters)

V.1. Penapis Lolos–Rendah Ragam–Umpanbalik V.2. Penapis Lolos-Tinggi Ragam-Umpanbalik V.3. Beberapa Komentar

Praktek Bab V: Penapis Lolos-rendah dan Lolos-Tinggi Ragam Umpan-balik Eksperimen-01: Penapis lolos-rendah order kedua dengan penguatan passband unitas Eksperimen-02: Penapis lolos-tinggi order kedua dengan penguatan passband unitas

Bab VI: Penapis-Penapis Order Tinggi

VI.1. Peng-Kaskade-An (Cascading)VI.2. Penapis Order Ketiga VI.3. Penapis Order Keempat (4th)VI.4. Penapis Order Kelima (5th)VI.5. Penapis Order Keenam (6th ) VI.6. Pemilihan Order Pernapis

Praktek Bab VI: Penapis-penapis aktif order Tinggi Eksperimen-01: Penapis lolos-rendah Butterworth order ketiga Eksperimen-02: Penapis lolos-tinggi Butterworth order keempat Eksperimen-03: Penapis lolos-rendah Butterworth order kelima

Bab VII: Penapis-Penapis Aktif Lolos-Pita (Band Pass) Dan Notch

VII.1. Penapis Lolos-Pita Ragam-Umpanbalik VII.2. Penapis Pita-Lebar (Wideband Filter)VII.3. Penapis-Penapis Notch

Praktek Bab VII: Penapis-penapis aktif Lolos-pita dan Notch Eksperimen-01: Penapis aktif ragam umpan-balik Eksperimen-02: Efek pengkaskade-an bagian lolos-pita order kedua, 1-kutub yang identik Eksperimen-03: Penapis pita-lebar, dengan cara mengkas-kadekan bagian penapis lolos-rendah dan lolos-pita Eksperimen-04: Penapis Notch Twin-T menggunakan op-amp tunggal Eksperimen-05: Penapis Notch yang dibentuk dari bagian lolos-pita dan penguat penjumlah

Bab VIII: Penapis Peubah-Kondisi

VIII.1. Penapis Peubah-Kondisi VIII.2. Penapis Peubah-Kondisi Penguatan Unitas VIII.3. Penapis Peubah-Kondisi 4 Op-Amp VIII.4. Penapis Notch Peubah-Kondisi VIII.5. Penapis-Penapis Komersial

Praktek Bab VIII: Penapis Peubah Kondisi (State Variable)Eksperimen-01: Penapis Peubah-kondisi penguatan unitas Eksperimen-02: Penapis Peubah-Kondisi 4 op-amp Eksperimen-03: Penapis Notch Peubah-Kondisi