Pengertian Band Pass Filter – Band Pass Filter atau yang biasa disingkat dengan sebutan BPF yaitu filter yang meloloskan sinyal frekuensi yang dibatasi oleh cut-off-rendah (FCL).
Serta frekuensi cut-off tinggi (FCH) dan meredam sinyal yang ada di bagian bawah frekuensi cut-off rendah dan melebihi cut-off tinggi.
Nah pada artikel kali ini mimin akan membahas mengenai pengertian Band Pass Filter, rangkaian dan rumusnya. Untuk itu simak pembahasannya dibawah ini.
Daftar isi
Pengertian Band Pass Filter
Band Pass Filter (BPF) adalah filter atau penyaring frekuensi yang melewatkan sinyal frekuensi dalam rentang frekuensi tertentu yakni melewatkan sinyal yang berada diantara frekuensi batas bawah hingga frekuensi batas atasnya.
Dengan begitu, Band Pass Filter (Tapis Lolos Atas) ini akan menolak atau melemahkan sinyal frekuensi yang berada diluar rentang yang ditentukan tersebut.
Salah satu aplikasi sederhana Band Pass Filter adalah pada penguat audio, pengendali nada (tone control) dan penyaring crossover speaker.
Pada rangkaian-rangkaian tersebut, terkadang hanya perlu melewatkan rentang frekuensi tertentu yang tidak dimulai dari 0Hz atau memerlukan sinyal yang berakhir pada suatu titik frekuensi tinggi tertentu.
Sebuah Tapis Lolos Antara/Band Pass Filter (BPF) Pasif yang bisa meloloskan rentang atau pita frekuensi tertentu pada dasarnya bisa dihasilkan dengan cara menggabungkan rangkaian Low Pass Filter (Tapis Lolos Bawah) dan ragkaian High Pass Filter (Tapis Lolos Atas).
Rangkaian Band Pass Filter
Berbeda halnya dengan Low Pass Filter yang hanya melewatkan sinyal frekuensi rendah dan melemahkan frekuensi tinggi atau High Pass Filter yang hanya melewatkan sinyal frekuensi tinggi dan melemahkan frekuensi rendah.
Band Pass Filter ini dapat melewatkan sinyal pada pita (sebaran) frekuensi tertentu atau melewatkan sinyal diantara batas frekuensi yang ditentukan.
Rentang frekuensi yang berada diantara frekuensi batas atas (Wh) dan frekuensi batas bawah (WI) ini biasanya dikenal dengan filter Bandwidth.
Bandwidth umumnya didefinisikan sebagai rentang frekuensi yang berada diantara dua titik batas frekuensi yang ditentukan (fc), yakni 3dB dibawah pusat maksimum atau puncak resonansi dan melemahnya frekuensi lain yang berada diluar dua titik batas ini.
Frekuensi yang tersebar luas biasa disebut dengan Bandwidth (BW) yang pada dasarnya merupakan perbedaan antara frekuensi cut-off yang lebih rendah (fc lower) dan poin frekuensi cut-off yang lebih tinggi (fc higher).
Dengan begitu, BW = fH – fL. Agar penyaring atau Band Pass Filter ini bisa berfungsi dengan benar, frekuensi cut-off Low Pass Filter harus lebih tinggi daripada frekuensi cut off High Pass Filter.
Band Pass Filter yang ideal juga bisa digunakan untuk mengisolasi atau menyaring (filter) frekuensi tertentu yang berada pada pita frekuensi tertentu, misalnya untuk pembatalan derau (noise cancellation).
Pada umumnya Band Pass Filter ini dikenal dengan SECOND-ORDER FILTER (dua kutub), ini dikarenakan Band Pass Filter mempunyai dua komponen reaktif yakni kapasitor dalam desain rangkaiannya.
Satu kapasitor pada rangkaian Low Pass Filter dan satunya lagi pada rangkaian High Pass Filter. Nah berikut ini merupakan rangkaian dasar dari sebuah Band Pass Filter.
Rumus Band Pass Filter
Pada dasarnya rumus/persamaan yang digunakan pada Band Pass Filter sama dengan rumus yang digunakan dalam Low Pass Filter. Berikut ini merupakan 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
Sebuah rangkaian Band Pass Filter (Tapis Lolos Antara) yang dirancang dari komponen RC (resistor dan kapasitor) untuk melewatkan frekuensi diantara 1kHz (1.000Hz) hingga 20kHz (20.000Hz).
Kedua resistor yang digunakan pada rangkaian yaitu masing-masing 10KΩ, hitunglah kedua nilai kapasitor yang digunakan pada rangkaian tersebut.
Penyelesaian :
Perhitungan dibagi menjadi dua tahapan perhitungan yakni tahapan bagian High Pass Filter dan tahapan bagian Low Pass Filter.
Bagian High Pass Filter
Nilai kapasitor C1 yang diperlukan untuk memberikan frekuensi cut-off fL yaitu 1kHz dengan resistor R1 10KΩ adalah dihitung melalui perhitungan dibawah ini :
C1 = 1/2πfLR
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
Jadi nilai kapasitor yang diperlukan untuk menghasilkan frekuensi cut off fL adalah 15,9nF
Bagian Low Pass Filter
Nilai kapasitor C2 yang diperlukan untuk memberikan frekuensi cut-off fH yakni 20kHz dengan resistor R2 10KΩ bisa dihitung dengan perhitungan dibawah ini.
C2 = 1/2πfHR
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
Jadi nilai kapasitor yang diperlukan untuk menghasilkan frekuensi cut-off fH 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 tanda (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)
Band Pass Filter termasuk ke dalam golongan pita sempit atau pita lebar. Filter pita sempit yaitu suatu filter yang mempunyai bandwidth lebih kecil jiga dibandingkan sepersepuluh frekuensi resonasinya (B<0,1ωr).
Apabila bandwidth-nya lebih besar sepersepuluh jika dibandingkan dengan frekuensi resonasi, maka filter ini yaitu suatu filter peta lebar.
Perbandingan yang digunakan antara frekuensi resonasi dengan lebar pita disebut dengan faktor kualitas (Q) dari rangkaiannya.
Q dalam hal ini menggambarkan selektifitas dari rangkaian, jika Q mempunyai nilai yang semakin tinggi maka akan semakin selektif juga serangkaian filter tersebut.
Di beberapa filter pita sempit, Q dari rangkaian lebih besar dari 10 serta untuk beberapa filter pita lebar Q yang lebih kecil dari 10.
Band Pass Filter tersebut dari High Pass Filter dan Low Pass Filter seperti pada gambar rangkaian diatas.
Band Pass Filter Aktif
Dalam Band Pass Filter mempunyai dua jenis rangkaian, yakni Band Pass Filter Bidang Lebar dan Band Pass Filter Bidang Sempit.
Untuk bisa membedakan diantara kedua rangkaian ini bisa dilihat dari figure of merit (FOM) atau faktor kualitas (Q).
- Jika Q < 10, maka termasuk dalam Band Pass Filter (BPF) bidang lebar.
- Jika Q > 10, maka termasuk dalam Band Pass Filter (BPF) bidang sempit.
Nah berikut ini merupakan perhitungan faktor kualitas yang digunakan untuk Band Pass Filter :
Dimana
1. Band Pass Filter Bidang Lebar
Syarat Band Pass Filter bidang lebar yakni Q < 10, yang biasanya diperoleh dari 2 rangkaian filter HPF dan LPF yang dihubungkan secara seri dengan urutan tertentu dan frekuensi cut-off tertentu.
Contohnya seperti urutan seri yakni HPF yang disusul dengan LPF, dan L f dari HPF harus lebih kecil jika dibandingkan dengan H f dari LPF.
Untuk lebih jelasnya kalian bisa lihat contoh rangkaian dan perhitungannya dibawah ini.
Rangkaian Band Pass Filter Bidang Lebar
Grafik Output Band Pass Filter Bidang Lebar
Berikut ini merupakan nilai penguatan tegangan absolut Band Pass Filter (BPF) bidang lebar :
2. Band Pass Filter Bidang Sempit
Syarat Band Pass Filter Bidang Sempit adalah Q > 10. Rangkaian yang digunakan bisa seperti pada gambar diatas.
Namun ada juga rangkaian khusus untuk Band Pass Filter (BPF) bidang sempit. Rangkaian khusus ini sebenarnya juga bisa digunakan untuk BPF bidang lebar, namun spesialisnya hanya untuk bidang sempit.
Rangkaian ini disebut dengan multiple feedback filter, ini karena sebuah rangkaian bisa menghasilkan 2 batasan Lf dan Hf.
Persamaan yang digunakan juga berbeda, sedangkan untuk komponen pasif yang digunakan sama seperti komponen pasif dari LPF dan HPF.
Rangkaian Band Pass Filter Bidang Sempit
Perhitungan yang digunakan untuk rangkaian Band Pass Filter (BPF) diatas sama dengan nilai C1=C2=C sehingga untuk nilai resistansinya bisa ditentukan sebagai berikut :
Dimana untuk nilai A F ketika f C yakni :
Perlu diingat bahwa :
dengan 
Ada keuntungan rangkaian Band Pass Filter Bidang Sempit yakni jika ingin mengganti frekuensi centernya f C sehingga tinggal mengganti R2 saja, sehingga menjadi R2 dengan nilai sebagai berikut :
Demikianlah pembahasan mengenai pengertian Band Pass Filter (BPF), rangkaian dan rumusnya. Semoga bisa bermanfaat bagi kita semua. Sekian sampai jumpa, terimakasih 😃
