Pengertian High Pass Filter

High Pass Filter (HPF) adalah filter yang melewatkan sinyal masukan dengan frekuensi yang di atas frekuensi cut-off (𝑓_𝐶), dan melemahkan sinyal masukan dengan frekuensi lebih rendah dari frekuensi cut-off (idealnya tidak ada). Gambar 5.102.a menunjukan respon frekuensi ideal. Gambar 5.102.b menunjukan respon frekuensi praktik dari High Pass Filter.

Gambar 5.102 Respon Frekuensi HPF; a) Ideal; b) Praktik

Rangkaian HPF aktif

Dengan menghubungkan rangkaian HPF pasif ke terminal inverting atau non-inverting op-amp maka akan menghasilkan HPF aktif orde pertama. Rangkaian HPF pasif yang terhubung dengan terminal non-inverting dengan gain 1x dan fc = 1/2πRC ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 5.103 Rangkaian HPF aktif

HPF aktif dengan penguatan/Gain tegangan

Cara kerjanya sama dengan HPF pasif, tetapi sinyal masukan diperkuat pada keluaran. Besaran penguatan tergantung pada gain dari penguat. Magnitudo penguatan pass band-nya sama dengan 1 + (R3/R2). Di mana R3 adalah resistor umpan balik dalam satuan Ω (ohm) dan R2 adalah resistor masukan. Rangkaian HPF aktif dengan penguatan ditunjukkan di bawah ini.

Gambar 5.104 Contoh Rangkaian HPF aktif

Penguatan Tegangan:

Av = Amax (f/fc) / √{1 + (f/fc)²}

Dimana;

f = frekuensi kerja

f_c = frekuensi cut-off

A_max = Penguatan pass-band = 1 + (R3/R2)

Pada frekuensi rendah, misalnya saat frekuensi kerja < frekuensi cut-off maka penguatan tegangan < penguatan pass-band Amax. Pada frekuensi tinggi, misalnya saat frekuensi kerja > frekuensi cut-off maka penguatan tegangan = penguatan pass-band Amax. Jika frekuensi kerja = frekuensi cut-off maka penguatan tegangan = 0,707 Amax.

Contoh:

Asumsikan nilai frekuensi cut-off = 10 KHz, penguatan pass-band Amax = 1,5 dan nilai kapasitor = 0,02 µF.

Dari rumus awal fc = 1 / (2πRC), kita  dapat menurunkannya menjadi R = 1 / (2πfcC)

R = 1/ (2π * 10000 * 0,02 * 10^-6) = 795,77 Ω

Penguatan pass-band Amax = 1 + (R3/R2) = 1,5

R3 = 0,5 R2

Jika kita asumsikan nilai R2 = 10KΩ maka R3 = 5 kΩ

Pengutan tegangan dapat dihitung dengan rumus sbb:

| Vout / Vin | = Amax * (f/fc) /√[1 + (f/fc)²]

Dengan rumus di atas, kita dapat menghitung penguatan tegangan dengan asumsi frekuensi kerja antara 10 Hz sampai 100 KHz.

Berikut adalah beberapa aplikasi dari high pass filter aktif:

1. Speaker system: High pass filter digunakan dalam speaker system untuk membatasi output rendah dari speaker dan mencegah kerusakan pada driver speaker saat memberikan sinyal yang terlalu kuat pada frekuensi rendah.
2. Pengolahan audio: High pass filter digunakan dalam pengolahan audio untuk menghilangkan frekuensi rendah yang tidak diinginkan dalam sinyal audio, seperti noise atau hum.
3. Pemrosesan sinyal: High pass filter digunakan dalam pemrosesan sinyal untuk memisahkan sinyal frekuensi tinggi dari sinyal frekuensi rendah dalam suatu sinyal kompleks.
4. Komunikasi nirkabel: High pass filter digunakan dalam komunikasi nirkabel untuk memblokir sinyal frekuensi rendah dan memperkuat sinyal frekuensi tinggi agar dapat ditransmisikan melalui saluran komunikasi dengan lebih efisien.
5. Elektronik instrumen: High pass filter digunakan dalam berbagai jenis instrumen elektronik seperti oscilloscope dan spectrum analyzer untuk menganalisis dan mengukur sinyal frekuensi tinggi.

Gambar 5.105 Rangkaian Percobaan HPF aktif

Video: