Volume 20 Nomor 2 .
E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676
Jurnal Teknik Elektro dan Informatika
PENGARUH BEBAN RESISTIF MENGGUNAKAN FAKTOR PENGALI
TERHADAP PENGUATAN FILTER RC FREKUENSI RENDAH ORDE
PERTAMA
Winarno.
Ari Santoso.
Jurusan Teknik Elektro.
Fakultas Teknik.
Universitas Muhammadiyah Surabaya Jl.
Sutorejo No 59.
Surabaya 60113.
Jawa Timur.
Indonesia .
Departemen Teknik Elektro.
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Keputih.
Sukolilo.
Surabaya 60111.
Jawa Timur.
Indonesia E-mail : .
winarno@ft.
um-surabaya.
id, .
santoso@ee.
ABSTRAK
Beban resistif yang dipasang pada sisi output circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama mempengaruhi penguatan atau gain circuit pada frekuensi cut off.
Perubahan penguatan circuit diindikasi oleh perubahan magnitudo dalam yccyaA.
Perubahan magnitudo sangat signifikan ketika beban resistif dengan nilai resistansi sangat rendah digunakan di circuit.
Selain itu menentukan nilai resistansi beban resistif dengan tepat sangat penting karena berpengaruh pada kemampuan circuit untuk mentransfer daya listrik dari input ke output.
Paper ini menyajikan perhitungan menggunakan model matematika sederhana dengan faktor pengali nilai resistansi beban resistif untuk mendapatkan penurunan gain terendah pada circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama.
Simulasi menunjukkan implementasi nilai resistansi beban resistif menggunakan faktor pengali 3 mampu memberikan penurunan gain terendah.
Dengan nilai resistansi input 3.
9 maka nilai resistansi beban resistif yang dibutuhkan adalah 3900 .
Kata kunci: beban resistif.
LPF, gain, frekuensi cut off, faktor pengali ABSTRACT Resistive load connected to the output side of first order low pass passive RC filter affects the gain of circuit at the cut off frequency.
Gain change of circuit indicated by magnitude change in Proper resistance value for resistive load is important key related to ability to transfer power from input to output of first order low pass passive RC filter.
Lower resistance lowering gain of circuit.
This paper presents calculation using simple mathematical model with multiplier for resistive load to achieve lower gain of circuit.
Simulation shows the implementation of multiplier by factor of 3 giving lower gain of circuit.
Using the circuit input resistance of 3.
9 so we need the load resistance of 3900 .
Keywords: resistive load.
LPF, gain, cut off frequency, multiplier PENDAHULUAN Filter adalah circuit elektronik yang difungsikan untuk meloloskan frekuensi tertentu dan melemahkan atau menolak frekuensi yang Kapasitor dan induktor di circuit filter berkontribusi menyebabkan penggeseran fasa atau phase shift tegangan output dari tegangan input dikenal dengan istilah lagging dan leading.
Selain itu kedua komponen pasif ini mempunyai komponen parasitik didalam strukturnya yang Diterima Redaksi: 2 Oktober 2.
Selesai Revisi: 29 Oktober 2.
Diterbitkan Online: 30 Oktober 2025 Volume 20 Nomor 2 .
20-27 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika mampu mempengaruhi performance filter.
Pengaruh performance circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama dievaluasi sangat detil di .
Rugi daya atau power losses dihasilkan karena ada selisih amplitudo arus charging dengan menggunakan metode analisis statis.
penelitian ini pengaruh komponen parasitik di Pengabaian karena frekuensi yang digunakan sebesar 100 yayc termasuk kategori frekuensi Jadi pengaruh komponen parasitik di performance filter tidak signifikan.
Komponen parasitik di struktur kapasitor elektrolit harus dipertimbangkan dalam mendesain filter jika frekuensi kerja yang digunakan termasuk kategori frekuensi sangat tinggi .
Filter pasif melibatkan hanya komponen elektronik pasif sementara filter aktif melibatkan selain komponen elektronik pasif juga melibatkan komponen elektronik lain sebagai penguat sinyal atau amplifier .
Operational amplifier adalah salah satu komponen elektronik yang difungsikan sebagai penguat sinyal input atau tegangan input.
Selain itu transistor juga mempunyai kemampuan menguatkan sinyal Filter dikelompokkan dalam low pass filter (LPF), high pass filter (HPF), band pass filter (BPF), band stop filter (BSF).
Implementasi filter di circuit tertentu bekerja dengan frekuensi radio (RF filte.
Filter menemukan implementasi di circuit komunikasi wireless .
, power konverter .
, radar di sistem kontrol autonomous vehicle .
dan lain Ae lain.
Di radar, salah satu modul di sistem kontrol autonomous vehicle , umumya digunakan filter jenis LPF .
Filter ini diletakkan setelah sub block mixer.
Filter RC frekuensi rendah orde pertama adalah salah satu filter paling sederhana.
Filter ini disusun dari kombinasi komponen elektronik pasif resistor dan kapasitor yang disambung secara seri dan termasuk low pass filter (LPF), gambar 2 .
Pada sisi kiri circuit adalah tegangan input ycO dan pada sisi kanan circuit adalah tegangan output ycO .
Filter ini difungsikan untuk menguatkan sinyal atau tegangan input ycO dengan frekuensi dibawah frekuensi cut off dan melemahkan sinyal atau tegangan input ycO dengan frekuensi diatas frekuensi cut off .
Ada dua zona kerja di filter ini yaitu zona dimana frekuensi diloloskan disebut passband dan zona dimana frekuensi dilemahkan atau ditolak disebut Frekuensi cut off atau frekuensi corner adalah frekuensi yang terletak pada zona transisi antara pass band dan stop band.
Filter RC frekuensi rendah orde pertama mengalami penurunan gain sebesar Oe3 yccyaA pada frekuensi cut off.
Penurunan gain berlanjut mengikuti kenaikan frekuensi kerja circuit sebesar Oe20 yccyaA ycyyceyc yccyceycaycayccyce .
Penurunan gain sebesar Oe3 yccyaA adalah penurunan gain untuk filter ideal dan hanya ada di teori .
Untuk circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama phase shift yang terjadi adalah Oe45 .
Tujuan dari penelitian ini adalah mengusulkan metode paling sederhana yang dapat digunakan untuk menentukan nilai resistansi beban resistif di circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama.
Analisis statis dan dinamis dilakukan di penelitian ini.
METODE PENELITIAN
Gambar 1 menunjukkan flowchart penelitian di paper ini.
Gambar 1 flowchart penelitian Tahap pertama dimulai dengan membuat model matematika berdasar circuit yang dibuat.
Di tahap Diterima Redaksi: 2 Oktober 2.
Selesai Revisi: 29 Oktober 2.
Diterbitkan Online: 30 Oktober 2025 Volume 20 Nomor 2 .
20-27 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika menggunakan metode Laplace.
Banyaknya faktor pengali yea yang digunakan ada ditahap ini.
Simulasi direalisasi menggunakan bahasa pemrograman Mathlab setelah pembuatan model Analisis menggunakan bode plot dilakukan untuk mendapatkan error terkecil dari plot yang dihasilkan.
Dengan membandingkan antara plot tanpa beban resistif dan dengan beban resistif menggunakan faktor pengali kita dapatkan nilai yea yang dapat digunakan untuk menentukan besar nilai resistansi beban resistif yang dibutuhkan.
Di tahap ini proses dilakukan sebanyak nilai yea yang kita tentukan.
Gambar 2 .
menunjukkan komponen elektronik pasif resistor R dan kapasitor elektrolit C dikonfigurasi membentuk circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama.
Kedua komponen elektronik pasif ini dihubungkan secara seri dan impedansi input circuit merupakan penjumlahan antara resistansi resistor R dan reaktansi kapasitif kapasitor elektrolit C.
Gambar 2 .
menunjukkan modifikasi circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama dengan memasang beban resistif ycI pada sisi output circuit.
Komponen elektronik pasif ycI membentuk sambungan pararel dengan kapasitor elektrolit C.
Tegangan output ycO adalah tegangan pada beban resistif ycI .
filter dengan beban resistif ycI Konversi Laplace untuk kedua komponen elektronik pasif resistor R dan kapasitor elektrolit C kita dapatkan ycI = ycI A A A A A A A A A A A A A A A A .
ya= A A A A A A A A A A A A A A A A .
ycya Menggunakan hukum II Kirchoff kita dapatkan persamaan sebagai berikut ycO ( ) = ycO ( ) ycO ( ) A A A A A A A A A A .
ycO ( ) = ycyceyciycaycuyciycaycu ycnycuycyycyc ycycaycycycaycu ycycuycoyc ycO ( ) = ycyceyciycaycuyciycaycu ycyycayccyca ycyceycycnycycycuyc ycycaycycycaycu ycycuycoyc ycO ( ) = ycyceyciycaycuyciycaycu ycyycayccyca ycoycaycyycaycycnycycuyc ycycaycycycaycu ycycuycoyc Dengan mensubstitusi persamaan .
dan persamaan .
ke persamaan .
kita dapatkan persamaan sebagai berikut ycO ( ) = ya( ) ycI ya( ) ycO ( ) = ya( ) ycI Vin Vout ycya ycO .
A A A A A A A A A .
ycya ( ) = ya( ) A A A A A A A A A A A A .
ya( ) = ycyaycO
( )
Dengan mensubstitusi persamaan .
ke persamaan .
kita dapatkan persamaan sebagai ycO ( ) = ycyaycO Gambar 2 .
filter tanpa beban resistif ycI
( )ycI ycO
( )
dan rasio tegangan output ycO ( ) terhadap tegangan input ycO ( ) kita dapatkan persamaan sebagai berikut ycO ()=ycO ( ) .
cyaycI .
Diterima Redaksi: 2 Oktober 2.
Selesai Revisi: 29 Oktober 2.
Diterbitkan Online: 30 Oktober 2025 Volume 20 Nomor 2 .
20-27 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika ycO () A A A A A A A A A A A .
ycO () ycyaycI 1 Persamaan untuk tegangan output ycO ycO ( ) =ycO ( ) ( ) ycyaycI 1 Parameter yang digunakan di penelitian ini ditunjukkan oleh tabel 1.
Frekuensi resonansi 100 yayc ycycaycc ycyceyca .
Tabel 1 parameter yang digunakan Parameter Nilai Satuan Persamaan .
adalah fungsi transfer dari Resistor 1 tegangan output ycO ke tegangan input ycO untuk Kapasitor yuNya filter RC tanpa beban resistif ycI .
Menggunakan Frekuensi yayc cara yang sama kita dapatkan fungsi transfer dari tegangan output ycO ke tegangan input ycO untuk filter RC dengan beban resistif ycI sebagai 3.
HASIL DAN DISKUSI
Merujuk ke persamaan .
dan persamaan ycO () ycI A A A A A A .
kita dapatkan nilai resistansi beban resistif ycI ycO () ycyaycI ycI ycI ycI dengan 6 faktor pengali.
Kita dapatkan persamaan tegangan output ycO ycO ( ) =ycO ( ) ( ) ycI ycyaycI ycI ycI ycI Merujuk ke persamaan .
dan persamaan .
kita membuat rasio ycI terhadap ycI mendapatkan penurunan gain yc= ycI A A A A A A A A .
A A A A A A A A .
ycI yccycnycoycaycuyca yc ycayccycaycoycaEa ycycaycycnycu ycI ycyceycEaycayccycaycy ycI yc adalah konstanta tanpa satuan.
Kita mengusulkan persamaan rasio yc dengan faktor pengali menggunakan bilangan basis 10 atau bilangan logaritma A A A A A A A A A .
A A A A A .
Tabel 2 menunjukkan nilai resistansi beban resistif ycI dengan 6 faktor pengali Tabel 2 nilai resistansi ycI dengan 6 faktor ycu ycuycnycoycaycn ycyceycycnycycycaycuycycn ycI ycycaycycycaycu Oe1 Oe2 Oe3 ycu = Oe1.
Oe2, .
Oeycu ycycuycycyco ycyyceycuycycycycuycaycu yciycaycnycu ycyceycycayceycycayc Hasil perhitungan nilai resistansi ycI dengan 6 faktor pengali kita dapatkan nilai resistansi beban resistif ycI terendah sebesar 0.
0039 pada ycu = Oe3 dan nilai resistansi beban resistif tertinggi sebesar 3900 pada ycu = 3.
Merujuk ke persamaan .
dan persamaan .
kita dapatkan fungsi transfer tegangan output ycO ke tegangan input ycO untuk filter RC.
Di penelitian ini kita menggunakan faktor pengali ycu = 6 dan kita menentuka nilai Menggunakan parameter di tabel 1 dan tabel 2 kita dapatkan fungsi transfer sebagai berikut yc= ycu ycayccycaycoycaEa yceycaycoycycuyc ycyyceycuyciycaycoycn ycu = 1, 2, .
ycu ycycuycycyco ycyyceycuycycycycuycaycu yciycaycnycu ycyceycycoyceycaycnyco ycu = Oe3.
Oe2.
Oe1, 1, 2, 3.
Diterima Redaksi: 2 Oktober 2.
Selesai Revisi: 29 Oktober 2.
Diterbitkan Online: 30 Oktober 2025 Volume 20 Nomor 2 .
20-27 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika Analisis statis diselenggarakan menggunakan metode bode plot untuk menentukan nilai penurunan gain, perubahan frekuensi cut off.
Fungsi transfer diatas adalah fungsi transfer dari phase shift, dan gradien.
Gambar 3 .
tegangan output ycO ke tegangan input ycO untuk menunjukkan grafik fungsi frekuensi circuit filter filter RC tanpa beban resistif ycI .
Fungsi transfer RC menggunakan metode bode plot masing Ae ini dijadikan sebagai referensi untuk fungsi masing untuk ycu positif dan ycu negatif.
Frekuensi di satuan radian per second pada sumbu X.
transfer yang lain Magnitudo di satuan dB pada sumbu Y.
Fungsi transfer dibawah adalah fungsi transfer dari tegangan output ycO ke tegangan input ycO untuk filter RC dengan beban resistif ycI .
ya( ) = ycO () ycO () yc 545.
Untuk nilai resistansi beban resistif ycI = 39 kita dapatkan fungsi transfer sebagai berikut ya( ) = ycO () ycO () yc 600.
Untuk nilai resistansi beban resistif ycI = 390 kita dapatkan fungsi transfer sebagai berikut .
ycO () ya( ) = ycO () yc 551.
ycO () ya( ) = ycO () yc 546.
Untuk nilai resistansi beban resistif ycI = 0.
kita dapatkan fungsi transfer sebagai berikut ycO () ya( ) = ycO () yc 6001.
Untuk nilai resistansi beban resistif ycI = 039 kita dapatkan fungsi transfer ycO () ya( ) = ycO () yc 55100.
Untuk nilai resistansi beban resistif ycI = 0039 kita dapatkan fungsi transfer ya( ) = ycO () ycO () yc 546099.
Magnitude .
B) Phase .
Untuk nilai resistansi beban resistif ycI = 3900 kita dapatkan fungsi transfer sebagai berikut tanpa beban R2 R2=0.
39 ohm R2=0.
039 ohm R2=0.
0039 ohm Frequency .
Gambar 3 .
penurunan gain untuk ycu positif .
penurunan gain untuk ycu negatif Gambar 3 .
menunjukkan penurunan gain untuk ycu positif.
Penurunan gain circuit filter RC tanpa beban resistif ycI terjadi tepat ketika grafik memotong pada Oe45 .
Dengan menarik garis vertikal keatas kita dapatkan penurunan gain sebesar Oe3.
01 yccyaA.
Grafik ini berimpit dengan grafik yang dihasilkan oleh circuit filter RC dengan beban resistif sebesar 3900 .
Dengan teknik zoom terdapat selisih magnitudo antara Diterima Redaksi: 2 Oktober 2.
Selesai Revisi: 29 Oktober 2.
Diterbitkan Online: 30 Oktober 2025 Volume 20 Nomor 2 .
20-27 E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676 Jurnal Teknik Elektro dan Informatika dua grafik tersebut.
Kita dapatkan selisih magnitudo OI sebesar kapasitif kapasitor elektrolit C pada sisi output circuit menjadi sangat kecil yang berkontribusi menurunkan tegangan output ycO .
Penurunan OI= Oe3.
02 Oe (Oe3.
01 ) = Oe0.
01 yccyaA tegangan output ycO yang diakibatkan oleh penurunan reaktansi kapasitif kapasitor elektrolit Frekuensi cut off , penggeseran fasa, dan gradien C sangat signifikan jika dibandingkan dengan yang terjadi antara dua grafik ini besarnya sama penurunan tegangan output ycO circuit filter RC masing Ae masing 546 ycycaycc ycyceyca .
Oe45 dan tanpa beban resistif ycI .
Tabel 3 menunjukkan Oe20 yccyaA yccyceycaycayccyce .
Dengan selisih magnitudo penurunan tegangan output ycO oleh nilai sangat kecil ini berarti agar circuit filter RC resistansi beban resistif ycI .
dengan beban resistif ycI mampu mentransfer Tabel 3 penurunan tegangan output ycO daya listrik dari input ke output secara maksimum maka nilai resistansi beban resistif ycI adalah tegangan ycO 1000 kali lebih besar dari resistansi input circuit B) (%) ycI .
Semakin kecil selisih magnitudo yang dihasilkan maka nilai resistansi beban resistif ycI semakin tepat.
Merujuk ke persamaan .
dan persamaan .
, faktor pengali ycu yang digunakan adalah variabel bebas dan dipilih sedemikian hingga nilai magnitudo, frekuensi cut off, dan phase shift mendekati atau sama dengan magnitudo, frekuensi cut off, dan phase shift circuit filter RC tanpa beban resistif ycI .
Gambar 3 .
menunjukkan penurunan gain untuk ycu Beban resistif 0.
0039 memberikan penurunan gain tertinggi sebesar Oe63 yccyaA.
Penurunan tegangan output ycO oleh nilai Dengan teknik zoom terdapat selisih magnitudo resistansi beban resistif 0.
0039 mendekati antara grafik dengan beban resistif 0.
0039 dan 100 % .
Dikondisi ini kapasitor elektrolit C grafik tanpa beban resistif.
Kita dapatkan selisih seperti dihubung singkat atau short circuited.
magnitudo OI sebesar Analisis dinamis diselenggarakan menggunakan OI= Oe63 yccyaA Oe (Oe3.
01 yccyaA ) = Oe59.
99 yccyaA sinyal input dengan frekuensi sebesar 100 yayc.
Tiga fungsi transfer masing Ae masing fungsi Penurunan gain Oe59.
99 yccyaA sangat signifikan.
transfer tanpa beban resistif, 3900 , dan Selain itu beban resistif 0.
0039 juga 0039 digunakan untuk validasi penurunan menaikkan frekuensi cut off pada Oe45 sebesar tegangan output ycO .
Kita menggunakan tiga 546000 ycycaycc ycyceyca .
Selisih frekuensi cut off i fungsi transfer sebagai perwakilan fungsi transfer yang dihasilkan antara circuit dengan beban yang lain untuk mendapatkan gambar sinyal 0039 dan circuit tanpa beban resistif output yang mudah dianalisis.
Gambar 4 menunjukkan validasi tiga nilai resistansi 3900 , 0.
0039 , dan tanpa beban resistif.
OI= 546000 Oe 546 = 545454 ycycaycc ycyceyca Magnitudo nilai resistansi beban resistif 3900 Dengan selisih frekuensi cut off yang signifikan berimpit dengan magnitudo tanpa beban resistif.
ini berarti kapasitor elektrolit C di circuit filter Magnitudo nilai resistansi beban resistif RC dengan beban resistif ycI bekerja dengan 0.
0039 flat atau datar pada nilai terendah 0, frekuensi sangat tinggi dibandingkan dengan ditunjukkan oleh grafik warna merah.
Nilai kapasitor elektrolit C di circuit filter RC tanpa puncak grafik sekitar 0.
637 dan nilai terendah beban resistif ycI .
Di kondisi ini nilai reaktansi grafik sekitar Oe0.
Diterima Redaksi: 2 Oktober 2.
Selesai Revisi: 29 Oktober 2.
Diterbitkan Online: 30 Oktober 2025 Volume 20 Nomor 2 .
E Ae Link P-ISSN 1858-2109 E-ISSN 2656-5676
Jurnal Teknik Elektro dan Informatika
KESIMPULAN DAN SARAN
Gambar 4 validasi nilai resistansi Tabel 4 menunjukkan perubahan magnitudo dan frekuensi cut off disebabkan oleh perubahan nilai resistansi beban resistif ycI .
Table 4 perubahan magnitudo dan frekuensi cut B) .
ad/se.
( .
B/decad.
Pemilihan beban resistif ycI yang akan dipasang pada sisi output circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama harus dilakukan dengan selektif.
Selektifitas dibutuhkan karena beban resistif berpengaruh ke gain dan frekuensi cut off.
Simulasi menunjukan implementasi nilai resistansi beban resistif ycI menggunakan faktor pengali 3 atau 1000 kali lebih besar dari nilai resistansi input ycI mampu menghasilkan penurunan gain terendah dengan frekuensi cut off dan phase shift yang sama dengan circuit filter RC frekuensi rendah orde pertama tanpa beban Menggunakan nilai resistansi input 9 maka kita butuh nilai resistansi beban resistif sebesar 3900 .
DAFTAR PUSTAKA