Desain Filter Aktif - · PDF fileRealisasi Filter Aktif • Setelah mendapatkan aproksimasi...
Transcript of Desain Filter Aktif - · PDF fileRealisasi Filter Aktif • Setelah mendapatkan aproksimasi...
Desain Filter Aktif
Asep NajmurrokhmanJurusan Teknik Elektro
Universitas Jenderal Achmad Yani
13 November 2012 1
Realisasi Filter Aktif
• Setelah mendapatkan aproksimasi filter akan diperoleh fungsi transfer filter
• Langkah berikutnya adalah realisasi filter aktif berupa rangkaian elektrik yang membangun filter tersebut
• Filter analog dibuat berdasarkan basis komponennya
13 November 2012 2
Klasifikasi Filter Analog• Passive RLC filters• Operational amplifier RC filters
(op amp active RC filters)• Switched-capacitor (SC) filters• Operational transconductance amplifier
(OTA) filters• Current-conveyor (CC) filters• Microwave filters• Electromechanical filters• Crystal filters
13 November 2012 3
Filter Pasif RLC• Tersusun oleh komponen pasif : resistor,
kapasitor, dan induktor (lilitan dan transformator)• Tidak memerlukan catu daya• Kekurangan :
– Menghasilkan loss pada daerah passband, – Induktor tidak dapat dibuat lebih kecil
• Praktis untuk frekuensi sampai ratusan MHz
13 November 2012 4
Filter Aktif RC• Ukuran dan bobotnya dapat direduksi, khususnya
apabila diimplementasikan dalam bentuk IC• Tersusun oleh resistor, kapasitor, dan op amp• Kelemahan :
– Memerlukan catu daya– Sinyal output dapat terdistorsi apabila sinyal input
terlalu besar– Derau (noise) dibangkitkan dalam komponen aktif
• Beroperasi dalam rentang frekuensi 0,1 Hz – 500 kHz
13 November 2012 5
Realisasi Filter Aktif
13 November 2012 6
Klasifikasi Realisasi Filter Bikuadratik
• Low Q-factor (Q < 2) – tidak terpengaruh dengan toleransi– tidak memerlukan proses tuning – komponen pasif minimal – hanya memerlukan sebuah op amp
• Medium Q-factor (2 < Q < 20) – Dipilih berdasarkan nilai minimum dari perkalian gain dan
sensitivitas (gain-sensitivity product) – proses tuning yang mudah– komponen pasif minimal – hanya memerlukan sebuah op amp
• High Q-factor (20 < Q) – Memerlukan dua buah op amp – Sensitivitas lebih rendah dibandingkan dengan sensitivitas
single-amplifier biquads13 November 2012 7
Lowpass low-Q-factor
13 November 2012 8
Example biquad design
13 November 2012 9
% Given a second-order lowpass transfer function we identifyfp = 2300; wp = 2*pi*fp; Qp = 1.2;
% Choose K < 1 K = 0.6;% Choose 0.1 < P=R3/R1 < 10P = 3.3865; % Choose C4nano = 10^(-9); Cx = 3.3*nano; C4 = Cx;% Compute element valuesC2 = 2*Qp^2*Cx*(1+(1+P^2)/(2*P));R1 = 1/(wp*Cx*Qp*(1+P));R3 = P*R1; R11 = R1/K; R12 = R1/(1-K);% Generate transfer function in terms of element valuesnum = R12;den = [(C2*C4*R11*R12*R3) (C4*R11*R12+C4*R11*R3+C4*R12*R3) (R11+R12)];f = 0:80:8000; w = i*2*pi*f; H = num./polyval(den,w);subplot(2,1,1); drawlplq(0,0,4,5,10,'b')subplot(2,1,2); plot(f,abs(H))13 November 2012 10
Highpass Low-Q-factor
13 November 2012 11
Bandpass low-Q-factor
13 November 2012 12
Bandreject low-Q-factor
13 November 2012 13
Allpass low-Q-factor
13 November 2012 14
Lowpass medium-Q-factor
13 November 2012 15
Highpass medium-Q-factor
13 November 2012 16
Bandpass medium-Q-factor
13 November 2012 17
Bandreject medium-Q-factor
13 November 2012 18
Allpass medium-Q-factor
13 November 2012 19
Lowpass notch medium-Q-factor
13 November 2012 20
Highpass notch medium-Q factor
13 November 2012 21
Lowpass high-Q-factor
13 November 2012 22
Highpass high-Q-factor
13 November 2012 23
Bandpass high-Q-factor
13 November 2012 24
Bandreject high-Q-factor
13 November 2012 25
Lowpass notch high-Q-factor
13 November 2012 26
Highpass notch high-Q-factor
13 November 2012 27
General-purpose realization
KHN filter (Kerwin-Huelsman-Newcomb)13 November 2012 28
Tugas1. Turunkan fungsi transfer masing-masing
filter di atas dan nyatakan konstanta K,p, dan Qp sebagai fungsi dari parameterrangkaian
2. Buktikan bahwa rangkaian berikut adalahsebuah LPF
13 November 2012 29
3. Buktikan bahwa rangkaian berikut adalahHPF
13 November 2012 30