Blog_Qu Dunia_Qu

Apa itu filter?

Dalam pemrosesan sinyal, filter juga berarti penyaringan. Dalam hal ini Filter adalah sebuah alat atau proses untuk menyaring suatu komponen atau fitur yang tidak diinginkan dari sebuah sinyal dengan cara menghapus komponen yang tidak diinginkan tersebut. Jadi, filter menangkap frekuensi yang dibutuhkan dan membuang frekuensi yang tidak dibutuhkan. Tujuannya adalah mengurangi kebisingan. Filter tidak hanya digunakan pada frekuensi domain, dalam pengolahan gambar pun filter dapat digunakan.

Adapun Jenis-Jenis Filter:

1.Filter Low Pass

Adalah sebuah rangkaian yang tegangan keluarannya tetap dari dc naik sampai ke suatu frekuensi cut-off fc. Bersama naiknya frekuensi di atas fc, tegangan keluarannya diperlemah (turun).
Low Pass Filter adalah jenis filter yang melewatkan frekuensi rendah serta meredam/menahan frekuensi tinggi. Bentuk respon LPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.

Gambar respon LPF

· Pita Lewat: Jangkauan frekuensi yang dipancarkan

· Pita Stop : Jangkauan frekuensi yang diperlemah.

· Frekuensi cutoff (fc) : disebut frekuensi 0.707, frekuensi 3-dB, frekuensi pojok, atau frekuensi putus.

Berikut adalah contoh kasus Low pass filter, yaitu induktif low pass filter dan kapasitif low pass filter

2.Filter High Pass

Filter High Pass memperlemah tegangan keluaran untuk semua frekuensi di bawah frekuensi cutoff fc. Di atas fc, besarnya tegangan keluaran tetap. Garis penuh adalah kurva idealnya, sedangkan kurva putus-putus menunjukkan bagaimana filter-filter high pass yang praktis menyimpang dari ideal.
Pengertian lain dari HighPassFilter yaitu jenis filter yang melewatkan frekuensi tinggi serta meredam/menahan frekuensi rendah. Bentuk respon HPF seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.

Berikut adalah contoh kasus high pass filter, yaitu induktif high pass filter dan kapasitif low pass filter

Filter Band Pass hanya melewatkan sebuah pita frekuensi saja seraya memperlemah semua frekuensi di luar pita itu. Pengertian lain dari Band Pass Filter adalah filter yang melewatkan suatu range frekuensi. Dalam perancangannya diperhitungkan nilai Q(faktor mutu).

Gambar Band Pass Filter seperti berikut ini:

dengan
Q=faktormutu
fo=frekuensicutoff
B=lebarpitafrekuensi

Membuat bandpass filter dari sebuah low-pass dan high-pass filter dapat digambarkan dengan menggunakan diagram blok:

capacitive bandpass filter       

 v1 1 0 ac 1 sin  

r1 1 2 200      

 c1 2 0 2.5u     

 c2 2 3 1u       

 rload 3 0 1k     

.ac lin 20 100 500      

 .plot ac v(3)   

 .end    

Yaitu filter band elimination menolak pita frekuensi tertentu seraya melewatkan semua frekuensi diluar pita itu.Bisa juga disebut Band Reject merupakan kebalikan dari Band Pass, yaitu merupakan filter yang menolak suatu range frekuensi. Sama seperti bandpass filter, band reject juga memperhitungkan factor mutu.

Membuat bandpass filter dari sebuah low-pass dan high pass filter dapat digambarkan dengan menggunakan diagram blok:

“Twin-T” band-stop filter.

The impressive band-stopping ability of this filter is illustrated by the following SPICE analysis:

twin-t bandstop filter 

v1 1 0 ac 1 sin  

r1 1 2 200      

 c1 2 0 2u        

r2 2 3 200     

  c2 1 4 1u        

r3 4 0 100       

c3 4 3 1u       

 rload 3 0 1k     

.ac lin 20 200 1.5k    

 .plot ac v(3)    

.end     

Response of “twin-T” band-stop filter.

Analog Filter

Analog filter adalah blok bangunan dasar pemrosesan sinyal yang banyak digunakan dalam elektronik. Pada analog filter kebanyakan aplikasi adalah pemisahan sinyal audio sebelum aplikasi untuk bass, mid-range dan tweeter pengeras suara, yang menggabungkan dan kemudian pemisahan beberapa percakapan telepon ke satu saluran; pemilihan dipilih stasiun radio di sebuah radio penerima dan penolakan orang lain.

Analog filter telah memainkan peran penting dalam pengembangan elektronik. Terutama di bidang telekomunikasi, filter telah sangat penting dalam sejumlah terobosan teknologi dan telah menjadi sumber keuntungan yang sangat besar bagi perusahaan-perusahaan telekomunikasi. Seharusnya tidak mengejutkan, oleh karena itu, bahwa perkembangan awal filter erat terhubung dengan jalur transmisi. Jalur transmisi memunculkan teori filter, yang awalnya mengambil bentuk yang sangat mirip, dan aplikasi utama dari filter ini untuk digunakan pada jalur transmisi telekomuniasi. Namun, kedatangan sintesis jaringan teknik sangat meningkatkan tingkat kontrol perancang.

Digital Filter

Digital Filter adalah sebuah sistem yang melakukan operasi matematika pada sampel, diskrit waktu sinya untuk megurangi atau meningkatkan aspek-asoek tertentu dari sinyal. sinyal analog dapat diproses oleh penyaring digital dengan terlebih dahulu menjadi digital dan dipresentasikan sebagai urutan angka, kemudian dimanipulasi secara matematis dan kemudian direkonstruksi sebagai sinyal analog baru.

###Karakteristik Digital Filter

Filter digital dicirikan oleh fungsi transfer, atau dengan kata lain, dengan perbedaan persamaan. Analisis matematis dari fungsi transfer dapat menggambarkan bagaimana ia akan menanggapi segala masukan.

Dengan demikian, merancang Penyaring terdiri dari spesifikasi berkembang sesuai dengan masalah (misalnya, kedua-filter dengan lowpass urutan tertentu frekuensi cut-off), dan kemudian menghasilkan fungsi transfer yang memenuhi spesifikasi.

Pada fungsi transfer untuk linear, waktu-invariant, filter digital dapat dinyatakan sebagai fungsi transfer dalam Z-domain, jika kausal mempunyai bentuk :

Beberapa keunggulan dari filter digital setelah melalui proses pengolahan sinyal adalah :

· Pengaturan frekuensi cuplikan sehingga daerah kerja yang dapat dipilih sangat lebar(meliputi frekuensi rendah dan frekuensi tinggi)

· Respon fasa yangbenar-benar linear

· Karena menggunakan programmable processor,maka respons frekuensi dapat dipilih secara langsung dan secara otomatis

· Bebrapa sinyal masukan dapat disimpan untuk keperlan selanjutnya

· Berkembanya teknologi piko memungkinkan penggunaan hardware yang lebih kecil,konsumsi daya yang kecil,menekan biaya produksi,dan single chip.

###Perbedaan Analog and Digital Filter

Analog filter

* Analog filter terdiri dari komponen elektronik yang tidak sempurna, nilai-nilai yang ditetapkan untuk batas toleransi (misalnya nilai-nilai resistor sering memiliki toleransi terhadap + / - 5%) dan yang mungkin juga berubah dengan temperatur dan drift dengan waktu. Sebagai urutan filter analog meningkat, dan dengan demikian komponen menghitung, efek dari kesalahan komponen variabel sangat dibesar-besarkan.

*Analog filter tidak memiliki kemampuan dalam desain filter, karena filter respon impulse yang terbatas memerlukan unsur penundaan.

*Analog Filter mempunyai bandwith yang lebih daripada digital filter.

Digital Filter

* Dalam filter digital, nilai-nilai koefisien disimpan dalam memori komputer, membuat mereka jauh lebih stabil dan dapat diprediksi.

* Filter digital dapat digunakan dalam desain filter respon impulse yang terbatas.

* Digital filter juga cenderung lebih terbatas dalam bandwidth dari analog filter.

Contoh Penggunaan Matlab pada Analog dan Digital filter :

1.Kita akan merancang sebuah LPF dengan frekuensi cut off sebesar 2000 Hz.

Frekuensi sampling yang ditetapkan adalah 10000 Hz. Orde filter ditetapkan sebesar 32.

Maka langkah pembuatan programnya adalah sebagai berikut:

fs=10000;
[x,fs]=wavread(’a.wav’);
Wn = .20;
N = 32;

LP = fir1(N,Wn);

[H_x,w]=freqz(LP);

len_f=length(H_x);

f=1/len_f:1/len_f:1;

plot(f,20*log10(abs(H_x)))

grid

Hasilnya adalah respon frekuensi seperti Gambar 5 berikut


















Gambar 5. Respon Frekuensi Low Pass Filter

2. Kita akan merancang sebuah Band Pass Filter (BPF) dengan frekuensi cut off sebesar 2000 Hz (untuk daerah rendah) dan 5000 Hz (untuk daerah tinggi). Frekuensi sampling yang ditetapkan adalah 10000 Hz. Orde filter ditetapkan sebesar 32. Beberapa bagian program diatas perlu modifikasi seperti berikut.

Wn1 = [.20, .50];

BP = fir1(N,Wn1);

Hasilnya akan didapatkan respon frekuensi seperti pada Gambar 6 berikut ini.
Gambar 6. Respon Frekuensi Band Pass Filter