Rumus Band Pass Filter dan Contoh Perhitungan

Penting untuk menyadari bahwa sebuah Band Pass Filter akan mencapai performa yang optimal jika memiliki bandwidth yang sempit, sekaligus memiliki nilai faktor kualitas yang tinggi. Alasannya sederhana: semakin sempit bandwidth-nya, semakin efektif Band Pass Filter dalam memilih frekuensi yang ingin dilewatkan.

 

Rangkaian Band Pass Filter Orde 1

Band Pass Filter (BPF) orde 1, memiliki karakteristik peralihan dengan tingkat penurunan sebesar -6 dB per oktav (-20 dB per dekade). Filter ini terbentuk dari penggabungan rangkaian High Pass Filter dengan Low Pass Filter orde 1, yang disusun secara seri.

 

Perlu diperhatikan bahwa Band Pass Filter memiliki dua frekuensi cut-off, yaitu frekuensi cut-off rendah (FCL) yang dihasilkan dari rangkaian High Pass Filter, serta frekuensi cut-off tinggi (FCH) yang ditentukan oleh rangkaian Low Pass Filter.

 

Band Pass Filter dengan Rangkaian RC

Band Pass Filter (RC) merupakan struktur sirkuit yang dirancang khusus untuk melewati sinyal dalam rentang frekuensi tertentu, sambil secara efektif menahan sinyal di luar jangkauan tersebut.

Band Pass Filter (BPF) atau Filter Penyaring Lolos Pita adalah sebuah komponen dalam elektronika yang bertujuan untuk memungkinkan sinyal dalam suatu rentang frekuensi tertentu untuk melewati sambil menolak atau melemahkan sinyal di luar rentang tersebut.

 

Salah satu aplikasi umum Band Pass Filter adalah dalam sistem penguat audio, pengendali nada (tone control), dan penyaring crossover untuk speaker. Dalam konteks ini, filter ini digunakan untuk menyaring dan mengatur rentang frekuensi yang diteruskan sesuai kebutuhan.

 

Band Pass Filter memiliki kemampuan unik dalam melewatkan sinyal yang berada antara batas frekuensi bawah dan batas frekuensi atas yang telah ditentukan. Ini berarti bahwa sinyal di luar rentang tersebut akan ditolak atau dilemahkan.

 

Rangkaian Band Pass Filter (Tapis Lolos Antara) dapat dibentuk melalui gabungan Tapis Lolos Bawah (Low Pass Filter) dan Tapis Lolos Atas (High Pass Filter). Dalam hal ini, Band Pass Filter memiliki kapabilitas untuk mengizinkan sinyal di rentang frekuensi tertentu untuk berlalu.

 

Rentang frekuensi yang memungkinkan adalah antara batas atas (Wh) dan batas bawah (Wl), yang dikenal sebagai bandwidth filter. Bandwidth, pada dasarnya, adalah perbedaan antara frekuensi cut-off rendah (fc lower) dan frekuensi cut-off tinggi (fc higher). BW = fH – fL.

 

Band Pass Filter ideal juga dapat digunakan untuk mengisolasi atau menyaring frekuensi spesifik dalam rentang frekuensi tertentu, seperti dalam kasus pembatalan derau (noise cancellation).

 

Karakteristik Band Pass Filter, juga dikenal sebagai SECOND-ORDER FILTER atau filter dengan dua kutub, terdiri dari komponen reaktif berupa kapasitor dalam desain rangkaian. Terdapat satu kapasitor dalam rangkaian LOW PASS dan satu lagi dalam rangkaian HIGH PASS.

Rumus Band Pass Filter

Rumus atau persamaan yang digunakan pada Band Pass Filter pada dasarnya sama dengan rumus yang digunakan dalam Low Pass Filter dan High Pass Filter. Berikut ini adalah Rumus Band Pass Filter.

 

f = 1/2πRC

 

Dimana :

 

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)

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 dalam rangkaian adalah masing-masing 10KΩ, Hitunglah kedua nilai kapasitor yang digunakan pada rangkaian tersebut.

 

Penyelesaian

 

Perhitungannya dibagi menjadi dua tahapan perhitungan yaitu 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 f H yaitu 20kHz dengan resistor R2 10KΩ dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :

 

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 fH adalah 796pF.***