Fig 12.24

FIG 12.24
Dalam dunia elektronika digital, filter aktif memegang peranan penting dalam memproses sinyal analog. Kemampuan untuk mengontrol karakteristik filter secara digital telah merevolusi desain sistem, menawarkan fleksibilitas dan presisi yang sebelumnya sulit dicapai. Salah satu pendekatan yang inovatif adalah penggunaan konverter D/A (Digital-to-Analog) jenis multiplying dalam konstruksi filter aktif. Dengan cara ini, filter dapat memiliki karakteristik seperti gain, frekuensi pusat, dan faktor-Q yang dapat diatur secara digital, sambil tetap mempertahankan performa rendah noise dan distorsi. Blog ini akan membahas secara spesifik salah satu konfigurasi filter low-pass yang dikendalikan secara digital, seperti yang digambarkan dalam Gambar 12.24. Filter ini menarik karena frekuensi cut-off-nya bergantung pada nilai R DAC dari konverter D/A.
2. TUJUAN[Back]
  • Mengidentifikasi komponen-komponen utama yang membentuk rangkaian filter low-pass pada Gambar 12.24.
  • Menjelaskan dasar teori di balik operasi filter low-pass ini, khususnya bagaimana frekuensi cut-off-nya ditentukan.
  • Memahami prinsip kerja rangkaian secara keseluruhan, dari input analog hingga output yang difilter.
3. ALAT DAN BAHAN[Back]
ALAT
  • Software Proteus 8.17
Proteus Design Suite adalah sebuah paket perangkat lunak (software suite) yang sangat populer dan serbaguna dalam bidang desain dan simulasi elektronik. Secara fundamental, Proteus menawarkan lingkungan terintegrasi untuk mendesain skematik rangkaian elektronik, melakukan simulasi fungsional dari rangkaian tersebut (termasuk simulasi mixed-mode untuk sirkuit analog dan digital), serta merancang layout Papan Sirkuit Tercetak (PCB) yang siap untuk manufaktur. Fitur unggulannya adalah kemampuan Virtual System Modelling (VSM), yang memungkinkan pengguna untuk mensimulasikan mikrokontroler beserta kode firmware-nya secara bersamaan dengan komponen elektronik lainnya, sehingga memungkinkan pengujian dan debugging sistem tertanam (embedded systems) secara virtual sebelum pembuatan prototipe fisik. Dengan perpustakaan komponen yang luas dan alat desain yang intuitif, Proteus menjadi pilihan utama bagi insinyur elektronik, teknisi, maupun pelajar untuk mempercepat proses desain, mengurangi biaya pengembangan, dan meminimalkan kesalahan dalam proyek elektronika.
BAHAN
  • Resistor
  • Kapasitor
  • Op-Amp
  • DAC Converter
Filter low-pass adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi di bawah frekuensi cut-off dan meredam frekuensi di atas frekuensi cut-off. Dalam rangkaian Gambar 12.24, frekuensi cut-off (ω) dari filter low-pass ini ditentukan oleh hubungan yang melibatkan R1, R2, C dan R DAC dari DAC. Persamaan untuk frekuensi cut-off (ω) adalah sebagai berikut:

ω=[R1​/(R1​+R2​)]×[D/(C⋅RDAC​)]

Dari persamaan ini, terlihat jelas bahwa frekuensi cut-off (ω) berbanding lurus dengan nilai input digital D (yang secara implisit mengontrol R DAC atau gain DAC) dan berbanding terbalik dengan nilai kapasitansi C dan resistansi R DAC. Perubahan pada nilai D akan secara langsung memengaruhi nilai R DAC (atau gain dari DAC), yang pada gilirannya akan mengubah frekuensi cut-off filter. Transfer fungsi untuk filter low-pass ini juga diberikan oleh:

Vout​/Vin​=(−R2​/R1​){1/[1+jω((R1​+R2​)⋅RDAC​⋅C/(R1​⋅D))]}

PROSEDUR PERCOBAAN
  • Siapkan semua komponen yang dibutuhkan : LOGISTATE, LOGICPROBE, XOR-GATE, dan IC7483 (4-bit Full Adder)
  • Susun rangkaian sesuai dengan gambar : LOGICSTATE > XOR-GATE > IC7483 > LOGICPROBE
  • Simulasikan rangkaian dengan menekan tombol PLAY.
RANGKAIAN SIMULASI & PRINSIP KERJANYA

Fig 12.24
Rangkaian filter low-pass pada Gambar 12.24 beroperasi dengan memanfaatkan konverter D/A (Digital-to-Analog) jenis multiplying untuk mengontrol frekuensi cut-off secara digital. Sinyal input analog ( V IN ​ ) pertama-tama melewati kombinasi resistor R 1 ​ dan R 2 ​ , yang mengatur impedansi masukan dan pembagian tegangan awal. Inti dari operasi filter ini terletak pada interaksi antara Op-Amp A 1 ​ , kapasitor C, dan DAC. Kapasitor C bersama dengan resistansi yang secara efektif dikendalikan oleh DAC (R DAC ​ ) membentuk elemen penentu frekuensi dalam filter low-pass. Peran krusial DAC adalah sebagai elemen yang memungkinkan frekuensi cut-off (ω) disesuaikan secara digital. Ketika input digital D ke DAC diubah, nilai R DAC ​ juga akan berubah. Perubahan pada R DAC ​ ini secara langsung memengaruhi konstanta waktu rangkaian dan, oleh karena itu, frekuensi cut-off filter, sesuai dengan persamaan ω=[R 1 ​ /(R 1 ​ +R 2 ​ )]×[D/(C⋅R DAC ​ )]. Op-Amp A 2 ​ kemungkinan berfungsi sebagai penguat atau buffer dalam jalur sinyal, sementara output dari DAC (Out 1 dan Out 2) kemungkinan terhubung ke Op-Amp A 1 ​ untuk melengkapi loop feedback yang mengatur respons frekuensi filter. Akhirnya, sinyal output yang telah difilter ( V OUT ​ ) diambil dari keluaran Op-Amp A 1 ​ , menunjukkan bahwa rangkaian ini memanfaatkan DAC sebagai resistor yang dapat diprogram secara digital untuk penyesuaian frekuensi cut-off yang dinamis.

VIDEO SIMULASI & TUTORIALNYA
6. FILE DOWNLOAD [Back]
Berikut ini adalah file Proteus terkait:
Berikut ini adalah datasheet terkait:

Komentar

Posting Komentar