Pengertian Band Stop Filter, Rangkaian dan Cara Kerjanya

Baca Cepat Buka

Finoo.id – Pengertian Band Stop Filter, Rangkaian dan Cara Kerjanya. Sebuah rangkaian elektronika yang digunakan untuk mentransmisikan data pasti dilengkapi dengan filter di dalamnya guna mencegah kesalahan dalam penerimaan data.

Pada artikel ini, akan dibahas tentang pengertian filter band stop. Mari simak penjelasannya di bawah ini.

Pengertian Band Stop Filter

Filter Penolak Pita (Band Stop Filter atau BSF) adalah jenis filter frekuensi yang menolak dan memblokir frekuensi yang berada di antara dua titik cut-off.

Sementara itu, semua frekuensi yang berada di bawah titik cut-off yang ditentukan dan semua frekuensi yang berada di atas titik cut-off tersebut akan dilewatkan.

Dengan kata lain, band stop filter akan membiarkan lewat semua frekuensi yang berada di luar rentang antara kedua titik cut-off tersebut.

Band Stop Filter juga sering disebut sebagai Notch Filter, yang pada dasarnya merupakan kombinasi dari Low Pass Filter (LPF) dan High Pass Filter (HPF) yang terhubung secara paralel.

Pola hubungan ini berbeda dengan Band Pass Filter (BPF), di mana Low Pass Filter dan High Pass Filter terhubung secara seri.

Selain itu, Band Stop Filter juga dikenal dengan sebutan Band-Elimination Filter atau Band Reject Filter.

Karakteristik Band Stop Filter

Perlu diketahui bahwa karakteristik Band Stop Filter (BSF) berbeda dengan karakteristik Band Pass Filter (BPF).

Ketika sinyal input diterapkan, frekuensi rendah akan melewati Tapis Lolos Bawah (Low Pass Filter) dalam rangkaian BSF.

Demikian pula, frekuensi tinggi akan melewati Tapis Lolos Atas (High Pass Filter) dalam rangkaian BSF, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa fL merupakan frekuensi cut-off pada Low Pass Filter, sedangkan fH merupakan frekuensi cut-off pada High Pass Filter. Sementara itu, frekuensi tengah (frekuensi pusat) atau fc =√(fL x fH).

Rangkaian Band Stop Filter

Band Stop Filter pada dasarnya terdiri dari dua filter, yaitu Low Pass Filter (Tapis Lolos Bawah) dan High Pass Filter (Tapis Lolos Atas), yang kemudian dihubungkan secara paralel.

Berikut ini adalah contoh rangkaian dasar dari Band Stop Filter:

Band Stop Filter Aktif

Pada filter ini, frekuensi yang melewati filter akan mengalami perubahan, tetapi nilai attenuasi tetap berada dalam rentang tertentu yang menuju tingkat yang sangat rendah.

Filter ini memiliki sifat yang berkebalikan dengan Band Pass Filter. Filter ini juga dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu stop band sempit dan stop band lebar. Berikut penjelasannya:

1. Band Stop Filter Bidang Lebar

Filter ini terdiri dari rangkaian High Pass Filter (HPF) dan Low Pass Filter (LPF) yang akan digabungkan dalam rangkaian penjumlahan. Sedangkan Band Stop Filter dengan karakteristik sempit lebih dikenal untuk menolak frekuensi tertentu.

Berikut ini adalah rangkaian dan output dari Band Stop Filter dengan karakteristik lebar:

Respon output dari filter ini dapat digunakan untuk menentukan nilai batas atas (fH) dan nilai batas bawah (fL) frekuensi.

Rumus yang digunakan dalam merancang rangkaian gabungan antara LPF, HPF, dan rangkaian penjumlahan digunakan untuk menentukan nilai komponen pasif yang digunakan dalam merancang filter lebar ini.

Keterangan:

fH = Frekuensi batas atas (frekuensi cut-off rangkaian Low Pass Filter)
fL = Frekuensi batas bawah (frekuensi cut-off rangakaian High Pass Filter)
fCLPF = Nilai resistor (R) dan kapasitor (C) pada sisi rangkaian Low Pass Filter
RCHPF = Nilai resistor (R) dan kapasitor (C) pada sisi rangkaian High Pass Filter

2. Band Stop Filter Bidang Sempit

Rangkaian yang digunakan dalam filter ini menggunakan model sirkuit twin-T. Biasanya filter ini digunakan dalam peralatan medis.

Rangkaian filter bidang ini memiliki rentang frekuensi yang akan ditolak oleh rangkaian Notch Filter (fN), yang rumusnya adalah sebagai berikut:

Filter ini merupakan kombinasi antara Low Pass Filter RC dan High Pass Filter RC dengan menggunakan konfigurasi twin-T.

Berikut ini adalah contoh rangkaian filter bidang dengan karakteristik sempit:

Kelebihan:

Tidak ada masalah beban, karena memiliki tahanan input yang tinggi dan tahanan output yang rendah. Filter aktif ini tidak memberatkan sumber input.
Harga yang lebih ekonomis, karena filter aktif umumnya lebih terjangkau daripada filter pasif. Hal ini dikarenakan pemilihan variasi op-amp yang murah dan tanpa menggunakan induktor yang biasanya memiliki harga mahal.
Penguatan dan frekuensi dapat dengan mudah diatur, selama op-amp masih memberikan penguatan dan sinyal input tidak terlalu besar seperti pada filter pasif. Filter aktif ini pada dasarnya lebih mudah diatur.

Band Stop Filter Pasif

Filter ini memiliki kebalikan dari Band Pass Filter, di mana terdiri dari dua rangkaian paralel LC yang ditempatkan pada jalur sinyal. Tujuannya adalah untuk membentuk impedansi tinggi pada frekuensi sinyal yang tidak diinginkan.

Selain itu, digunakan rangkaian seri untuk membentuk impedansi rendah ke tanah pada frekuensi yang sama untuk melakukan penolakan.

Filter ini sering ditemukan pada amplifikasi frekuensi antara (IF) pada radio tua dan penerima TV.

Filter ini mampu menghasilkan kurva respon frekuensi yang kompleks yang diperlukan oleh penerima untuk mengolah sinyal suara dan gambar dengan benar.

Penyesuaian frekuensi tertentu dapat dicapai melalui kombinasi Band Stop Filter dan Band Pass Filter yang diimplementasikan dalam sirkuit ini.

Aplikasi Band Stop Filter

Berikut ini adalah beberapa pemanfaatan rangkaian band stop filter dalam berbagai bidang:

Amplifier Gitar Listrik: Rangkaian band stop filter digunakan dalam amplifier gitar listrik untuk mengurangi dengungan pada frekuensi 60 Hz yang sering terjadi. Hal ini membantu meningkatkan kualitas suara yang dihasilkan oleh amplifier gitar dan meningkatkan performa peralatan tersebut. Filter ini juga digunakan dalam aplikasi akustik lainnya seperti mandolin dan instrumen lain yang menggunakan amplifier.
Pengurangan Statis pada Radio: Rangkaian band stop filter digunakan untuk mengurangi gangguan statis pada radio, yang merupakan masalah umum dalam kehidupan sehari-hari.
Peredam Derau pada Telepon dan DSL: Filter yang disebut Notch Filter digunakan dalam teknologi telepon dan layanan internet DSL untuk meredam derau pada saluran komunikasi. Hal ini membantu menghilangkan gangguan yang dapat mengurangi kinerja DSL.
Pembersihan Sinyal dalam Komunikasi Elektronik: Rangkaian band stop filter digunakan untuk menghilangkan noise (harmonisa) yang mengganggu sinyal asli dalam komunikasi elektronik. Filter ini membantu memperbaiki kualitas sinyal output dan mencegah kesalahan dalam pemrosesan sinyal.
Teknologi Komunikasi Optik: Rangkaian band stop filter digunakan dalam teknologi komunikasi optik untuk menghilangkan frekuensi cahaya yang mengganggu dan menyebabkan distorsi pada berkas cahaya dalam serat optik. Contoh penggunaannya adalah dalam spektroskopi Raman (Raman spectroscopy).
Aplikasi Bidang Medis: Filter yang disebut band reject filter sering digunakan dalam instrumen medis untuk menghilangkan derau saluran (line noise) pada perangkat ECG.
Pemrosesan Gambar dan Sinyal: Band stop filter sangat berguna dalam pemrosesan gambar dan sinyal untuk menolak noise yang tidak diinginkan.
Sistem Audio Berkualitas Tinggi: Band stop filter digunakan dalam aplikasi audio berkualitas tinggi, seperti sistem PA (Public Address systems), untuk mencapai reproduksi suara yang lebih jernih dan bebas dari gangguan frekuensi tertentu.

Rumus Band Stop Filter

Pada dasarnya, rumus yang digunakan dalam Band Stop Filter sama dengan rumus yang digunakan dalam Low Pass Filter dan High Pass Filter.

Berikut ini adalah rumus yang digunakan dalam penyaringan frekuensi menggunakan Band Stop Filter:

f = 1/2πRC

Keterangan:

f = Frekuensi dalam satuan Hz
π = 3,14
R = Nilai resistor dalam satuan Ohm (Ω)
C = Nilai kapasitor dalam satuan Fahad (F)

Contoh Perhitungan Band Stop Filter

Akan dilakukan perancangan filter pada sebuah rangkaian elektronik yang menggunakan band stop filter dengan komponen resistor dan kapasitor (RC) agar dapat melewatkan frekuensi di bawah 300Hz dan di atas 1kHz.

Pada rangkaian ini, digunakan kapasitor dengan nilai 0,1µF. Berapakah nilai resistor yang akan digunakan dalam rangkaian elektronik ini?

Penyelesaian:

Perhitungan dilakukan dalam dua tahap, yaitu perhitungan menggunakan tahap low pass filter dan perhitungan menggunakan tahap high pass filter.

Perhitungan Low Pass Filter:

FL = 1 / 2πRLC
300Hz = 1 / (2 x 3,14 x RL x (0,1 x 10-6))
RL = 1 / (2 x 3,14 x 300 x (0,1 x 10-6))
RL = 5.308Ω atau sekitar 5,3kΩ

Jadi, nilai resistor yang diperlukan untuk mencapai frekuensi cut-off fL adalah 5.308Ω atau sekitar 5,3kΩ.

Perhitungan High Pass Filter:

fH = 1 / 2πRHC
1000Hz = 1 / (2 x 3,14 x RH x (0,1 x 10-6))
RH = 1 / (2 x 3,14 x 1000 x (0,1 x 10-6))
RH = 1.592Ω atau sekitar 1,6kΩ

Jadi, nilai resistor yang diperlukan untuk mencapai frekuensi cut-off fH adalah 1.592Ω atau sekitar 1,6kΩ.

Perhitungan Frekuensi Center:

fC = √(fL x fH)
fC = √(300 x 1000)
fC = √300.000
fC = 547,72Hz

Jadi, frekuensi center atau fC dari rangkaian band stop filter tersebut adalah 547,72Hz.

Baca Juga :

Penutup

Sebagai penutup, dalam artikel finoo.id ini kita telah memahami pengertian dari Band Stop Filter, sebuah alat yang penting dalam sistem komunikasi dan elektronik.

Band Stop Filter, juga dikenal sebagai Filter Penolakan Pita, adalah elemen penting yang mampu memblokir frekuensi tertentu dalam suatu rentang, sementara memungkinkan frekuensi lainnya melewati sistem dengan sedikit atau tanpa distorsi.

Filter ini memiliki peran penting dalam banyak aplikasi, mulai dari pemrosesan sinyal dan pengendalian sistem, hingga teknologi audio dan komunikasi nirkabel.

Dengan memahami cara kerja dan manfaatnya, kita dapat merancang dan menerapkan solusi yang lebih efisien dan efektif dalam berbagai bidang teknologi.

Meski cukup kompleks dalam desain dan operasionalnya, namun pemahaman terhadap Band Stop Filter ini akan sangat berguna dalam dunia elektronika dan teknologi informasi.

Teruslah belajar dan eksplorasi lebih jauh mengenai teknologi ini dan lainnya. Ingatlah selalu, setiap pengetahuan baru adalah sebuah langkah maju dalam perjalanan kita untuk memahami dunia yang semakin teknologis ini.