RSS

Mengatur Arus Bias Pada Amplifier Kelas AB

Banyak anggapan bahwa cara mengatur bias transistor (bipolar) final adalah dengan mengukur tegangan antara basis dan emitor atau antara basis dan basis transistor final pasangannya (NPN dan PNP). Tegangan antara basis dan emitor disebut VBE. Transistor saat mulai mengalirkan arus kolektor, tegangan VBE nya mulai dari 0,5V sampai 0,6V. Saat terjadi saturasi (arus kolektor tidak bisa bertambah lagi/maksimal), tegangan VBE nya sekitar 1V. Tegangan VBE ini besarnya bervariasi bahkan pada satu tipe transistor. Padahal yang dicari adalah arus kolektor, walaupun ada hubungannya antara arus kolektor dengan tegangan VBE, namun karena tegangan VBE bervariasi maka tidak bisa diandalkan pengukurannya.

Orang yang pertama kali mempublikasikan penelitian tentang arus bias optimal, untuk mendapatkan cacat crossover terkecil adalah Dr. Bernard M. Oliver, presiden direktur perusahaan Hewlett Packard bidang riset dan pengembangan. Penelitian ini diterbitkan tahun 1971 pada jurnal perusahaan tersebut. 

Pada artikel ini akan saya bahas secara sederhana penelitian tersebut. Saya berikan simulasi rangkaian sederhana transistor final emiter follower di bawah ini.

emitter_follower-push-pull

Gambar 1. Rangkaian simulasi

Jika saat tidak ada sinyal arus kolektor Q1 dan Q2 adalah nol, maka ini disebut kelas B. Jika diberi sinyal akan terjadi cacat crossover seperti ini.

sinyal input

Gambar 2. Sinyal input

Sinyal output

Gambar 3. Sinyal output

Pada gambar 3 terlihat bentuk sinyal output tidak sempurna saat tegangan melewati titik 0V. Ini disebut cacat crossover. Lalu berapa arus kolektor yang optimal agar cacat crossover ini menjadi minimal? Menurut penelitian tersebut, juga dijabarkan secara lebih sederhana pada buku “Designing Audio Power Amplifiers” karangan Bob Cordell, cacat crossover minimal saat tegangan pada R adalah 26mV. R yang dimaksud adalah total resistansi emitor (R1) ditambah resistansi internal emittor (RE) ditambah resistansi efektif basis dilihat pada emitor (R3/hFE). RE = 26mV/IS (eVg/kT - 1) pada 20 derajat Celsius , pengertian tentang RE silakan baca pada buku teks elektronika yang digunakan sebagai bahan ajar di universitas. Karena adanya RE dan R3 (jika dipasang), maka arus bias optimal terjadi saat tegangan pada R1 sedikit lebih kecil dari 26mV. Jika arus bias ini diperbesar maka cacat akan meningkat dan akhirnya cacat crossover akan hilang saat kedua transistor dibias menjadi kelas A.

emitter_follower-push-pull1

Gambar 4. Arus bias optimal

Menurut buku “Audio Power Amplifier Design” edisi ke-6 karangan Douglas Self, arus bias optimal nilainya berkurang jika transistor final di paralel. Makin banyak yang diparalel makin kecil arus bias optimalnya dibandingkan dengan nilai optimal jika tidak diparalel. Namun tidak disebutkan rumus pastinya.

Arus bias optimal untuk amplifier kelas AB dengan transistor mosfet, baik tipe lateral maupun vertikal berbeda dengan transistor bipolar. Pada transistor mosfet ada kencenderungan makin besar arus bias (arus drain), makin kecil cacatnya. Perancang amplifier harus menentukan sendiri nilai optimalnya dengan mempertimbangkan efisiensinya.

Pengaturan arus bias idealnya dengan Distortion Meter. Pada sinyal input kita berikan sinyal  generator dengan bentuk sinus yang cacat harmoniknya kecil. Frekuensi sinyal generator adalah 1kHz. Kemudian pada keluaran amplifier kita berikan beban resitor daya 8,2 Ohm dan pembagi tegangan (attenuator) untuk diumpankan ke Distortion Meter. Tunggu agar pendingin amplifier stabil suhunya dan atur arus bias minimal. Perlahan-lahan naikkan arus bias sambil kita lihat Distortion Meter. Angka pada Distortion Meter akan turun lalu naik kembali. Atur arus bias saat pada Distortion Meter menunjukkan angka paling kecil.

Untuk mengukur cacat harmonik, bisa juga memakai sound card yang cacat harmoniknya kecil dengan memakai software tertentu, misalnya ARTA.

Jurnal penelitian tersebut bisa di download di sini.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Juli 6, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: , , ,

Simple Pre-amp

Karena adanya casing amplifier yang membutuhkan volume control dan input selector, maka saya bikin rancangan pre-amp yang sederhana. Input selector memakai relay 12V agar perkabelan menjadi rapi. Keluaran dari input selector langsung ke potensiometer sebagai volume control. Dari volume control ke op-amp sebagai penguatan tegangan yang penguatannya sekitar 4x. Rangkaiannya bisa dilihat di bawah ini.

simple pre-amp

Op-amp yang saya gunakan adalah LM4562, namun bisa memakai op-amp lain asalkan slew rate nya lebih besar dari 6V/uS dan low noise. Potensiometernya harus yang bertipe logaritmik. Penguatan tegangannya bisa diganti dengan merubah nilai R4 dan R7, sesuaikan dengan sensitivitas input amplifier yang digunakan.

Implementasinya seperti ini.

CAM00299-2

 

 

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Juni 25, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: ,

Blameless 150

Topologi Lin sangat terkenal dan banyak dipakai baik pada amplifier DIY dan pabrikan. Rancangannya mudah dipahami dan bisa menghasilkan cacat harmonic (THD) yang sangat kecil. Rancangan topologi Lin yang paling terkenal di dunia DIY adalah P3A yang dirancang oleh Rod Elliot. Bahkan kit legendaris di Indonesia yaitu OCL 150 masih terkenal sampai sekarang yang rancangannya lebih kuno daripada P3A. Kepopuleran OCL 150 sangat mungkin disebabkan karena pembuat kit amplifier di Indonesia kurang mengikuti perkembangan tehnologi dan kurang menguasai perancangan amplifier, sehingga jarang ada kit amplifier yang lebih baik. Setelah P3A, amplifier DX series rancangan Destroyer X menjadi terkenal. Amplifier DX ini rancangannya sudah lebih modern, namun cacat harmonik (THD) pada frekuensi 20 kHz belum mendapatkan perhatian sampai saat Samuel Gorner memberikan komentar pada buku Douglas Self. Pada buku “Audio Power Amplifier Design” edisi ke-6, Douglas Self memuat komentar Samuel Gorner tersebut. Rancangan amplifier DIY dengan topologi Lin yang paling baru adalah Honey Badger yang dirancang oleh Ostripper. Sedangkan kit amplifier legendaris yang memakai topologi ini adalah AKSA 55 yang artikelnya dimuat pada blog ini.

Saya tertarik untuk mengimplementasikan rancangan amplifier dengan topologi Lin ini dalam amplifier yang sebenarnya. Maka saya buat simulasinya terlebih dahulu. Konsep amplifier ini adalah bagaimana membuat amplifier dengan daya maksimal sekitar 150 watt rms pada 4 Ohm dengan cacat harmonik (THD) sekecil-kecilnya dan slew rate setinggi-tingginya. Saya pilih daya maksimal 150 watt karena lebih mudah implementasinya dan daya sebesar itu cukup buat sebagian besar orang buat digunakan di rumah sebagai home audio walaupun bisa juga untuk tweeter amplifier pada aplikasi public address. Daya sebesar ini membutuhkan catu daya sebesar +-45V. Rancangannya ada di bawah ini.

Blameless 150

Nilai komponennya belum bisa saya berikan karena amplifier ini masih di test dan mungkin akan saya komersialkan PCB atau KIT nya.

Cara kerja rancangan ini sederhana. Q11 dan Q12 adalah penguat diferensial atau LTP dengan sumber arus tetap Q5 dan Q10 sebesar 4mA. Beban LTP adalah cermin arus EFA yang dibentuk oleh Q13, Q14, dan Q15. Sedangkan bagian VAS menggunakan enhanced beta (istilah dari Douglas Self) yaitu Q1 dan Q6. Q7 digunakan untuk membatasi arus kolektor Q7 jika pada bagian output terjadi masalah. Pada operasi normal Q7 tidak bekerja. Beban VAS memakai sumber arus tetap sebesar 8,8mA oleh Q2. Bagian output memakai double emitter follower yang mudah implementasinya (Q16, Q17, Q18, dan Q19). Agar performanya mendekati triple emitter follower, maka digunakan transistor driver yang memiliki hFE yang sangat tinggi. Kompensasi amplifier ini memakai TMC agar cacat harmonik pada frekuensi 20 kHz kecil. Kompensasi TMC dibentuk dari C23, C24, dan R40. Pada bagian input diberi capacitance multiplier Q8 dan Q9 agar PSRR nya meningkat.

Hasil simulasinya adalah sebagai berikut:

Phase Margin  66 derajat. Gain Margin  8 dB.

THD pada 71W/8Ohm,   1kHz   -> 0.000318%

THD pada 71W/8Ohm,   20kHz -> 0.000307%

THD pada 142W/4Ohm,   1kHz -> 0.000323%

THD pada 142W/4Ohm, 20kHz -> 0.000584%

THD pada 182W/2Ohm,   1kHz -> 0.000481%

THD pada 182W/2Ohm,  20kHz-> 0.001595%

PSRR pada 100Hz -> 118 dB

Slew Rate sebesar 90V/µS

Walaupun cacat harmonik pada beban 2 Ohm sangat kecil, tidak dianjurkan membebaninya dengan impedansi sekecil 2 Ohm karena bisa menyebabkan transistor final bekerja di luar batas kemampuannya (melanggar Safe Operating Area / SOA). Jika ingin memakai speaker 2 Ohm disarankan menambah transistor final menjadi 3 pasang atau menggunakan transistor final yang memiliki power dissipation sebesar 230 Watt seperti MJL4281A dan MJL4302A.

Ini foto implementasinya.

Blameless 150_1

Prototype bisa berfungsi dengan baik. Namun kualitas frekuensi tinggi masih kalah dengan VSSA. Setelah berkali-kali melakukan simulasi agar mendapatkan cacat harmonik terendah pada frekuensi 20 kHz, maka hasil simulasi langsung diterapkan. Hasilnya kualitas frekuensi tinggi meningkat. Saya putuskan rancangan ini layak untuk dijadikan kit. Tunggu paling lama sebulan akan tersedia PCB nya.   PCB sudah tersedia. Informasi pemesanan lihat di sini.

Hasil simulasi terbaru:

THD pada 71W/8Ohm,   20kHz -> 0.000287%

THD pada 142W/4Ohm, 20kHz -> 0.000537%

 

Power Supply

Blameless 150 ini menggunakan power supply +-45V DC. Trafo yang 32V CT 8A cukup, namun karena 8A tidak umum, maka digunakan yang 10A. Schematic power supply yang disarankan bisa dilihat di bawah ini.

PowerSupply Blameless 150

Usahakan titik-titik ground sedekat mungkin, kalau bisa satu titik. Hubungan ke casing harus pada satu titik di casing tersebut. Kabel-kabelnya memakai ukuran AWG 18.

 
4 Komentar

Ditulis oleh pada Juni 25, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: , ,

Speaker Protection

Seperti yang sudah dibahas pada artikel sebelumnya, kali ini saya akan implementasikan pada rangkaian yang sebenarnya. Rangkaian untuk melindungi speaker ini berdasarkan rancangan dari Douglas Self yang sudah saya sesuaikan dengan keperluan saya. Adapun fiturnya adalah:

-          Tundaan waktu relay ON pertama kali dihidupkan.

-          Relay OFF secepat-cepatnya begitu trafo diputus dari sumber listrik.

-          Deteksi tegangan DC pada output amplifier.

-          Saklar muting, bisa diganti dengan thermostat.

Schematicnya bisa dilihat di bawah ini:

SPeaker Protector

Pertama kali rangkaian dihidupkan, R3 mengisi muatan C1 sehingga tegangan C1 naik dari 0V sampai 16,56V terus berhenti karena Q4 menjadi ON disebabkan adanya D1 dan D2. Waktu yang dibutuhkan untuk pengisian C1 sampai Q4 ON sekitar 4,7 detik. Makin besar nilai C1 makin lama waktu pengisiannya. Jika Q4 ON maka Q8 juga akan ON sehingga relay juga ON. Tipe relay yang digunakan adalah relay 12V dengan resistansi koil sekitar 400 Ohm.

Saat koil relay diberi arus listrik, maka terjadi tegangan balik EMF (Electromotive Force) yang besarnya sekitar -120V. Tegangan ini bisa menyebabkan transistor Q8 rusak. Umumnya pada koil relay diberi proteksi seduah dioda agar tegangan EMF ini menjadi -0,6V saja. Namun di sini diberi proteksi dioda penyearah dan diode zener 15V. Sehingga tegangan EMF pada koil relay sebesar -15,6V dan karena relay diseri maka total tegangan EMF menjadi -31,2V. Ini masih aman buat transistor Q8. Membiarkan tegangan EMF agak tinggi gunanya untuk mempercepat waktu ON relay.

Untuk mematikan relay saat tegangan listrik diputus digunakan D3 dan D4 sebagai penyearah. Jika ada tegangan AC maka transistor Q1 ON sehingga transistor Q2 menjadi OFF sehingga tegangan C1 tidak terganggu. Saat tidak ada tegangan AC, maka transistor Q1 OFF dan transistor Q2 OFF dengan sedikit tundaan oleh R5 dan C2. Diberi sedikit tundaan agar jika tegangan AC hilang sesaat atau turun sesaat karena sesuatu hal, maka transistor Q2 tetap ON.

Output amplifier difilter dengan R17, R18, C5, dan C6 agar yang keluar hanya tegangan DC nya saja. Tegangan DC ini dideteksi oleh transistor Q5 dan Q6 yang saya rancang agar membuat ON transistor Q7 jika tegangannya lebih besar dari 1,8V dan kurang dari -1,8V. Namun kenyataannya saya ukur batas tegangannya adalah 2,1V dan -1,8V. Ini karena toleransi komponen. Tegangan tersebut cukup untuk memproteksi speaker. Jika transistor Q7 ON, maka transistor Q3 juga ON lalu membuang muatan C1 melalui D12. Karena C1 kehilangan muatan maka relay menjadi OFF.

Transistor Q9 untuk mengurangi daya relay. Relay 12V biasanya tetap ON jika diberi tegangan minimal 7V. Namun agar respon ON relay cepat, relay diberi tegangan yang sedikit lebih tinggi. Saat transistor Q8 ON, transistor Q9 juga ON dan menghubungsingkatkan R12. Kemudian  C4 diisi muatannya oleh R13. Saat tegangan C4 nilainya mendekati tegangan emitor transistor Q9, maka transistor Q9 menjadi OFF sehingga tegangan relay menjadi turun karena adanya R12.

Implementasinya ada dibawah ini.

CAM00292~2

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Juni 12, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: ,

49 Watt Lateral Mosfet Amplifier

Beberapa keuntungan penggunaan Lateral Mosfet dalam audio amplifier adalah sebagai berikut:

  1. Lateral Mosfet memiliki temperature coefficient positif pada arus drain di bawah 200mA dan temperature coefficient negatif pada arus drain di atas 200mA (nilai tepatnya lihat datasheet masing-masing lateral mosfet tersebut). Hal ini menyebabkan tidak perlunya sensor suhu untuk membuat arus bias stabil. Jika arus drain di atas 200mA dan suhu naik maka arus drain akan turun.
  2. Lateral Mosfet aman terhadap secondary breakdown. Proteksi terhadapa lateral mosfet cukup dengan VI limiter.
  3. Lateral Mosfet sangat handal dan jarang rusak, namun proteksi dengan sekering terhadap arus lebih tidak boleh diabaikan.
  4. Tidak ada cacat karena pengaruh kecepatan ON/OFF pada kelas AB.
  5. Besarnya arus bias tidak kritis.
  6. Lateral Mosfet memiliki bandwidth yang jauh lebih lebar (>= 250 MHz) daripada transistor bipolar.

Namun selain keuntungan tersebut, lateral mosfet juga memiliki beberapa kerugian dibandingkan dengan transistor bipolar, yaitu:

  1. Arus bias lateral mosfet lebih tinggi, umumnya antara 100 – 200 mA untuk kelas AB.
  2. Resistansi drain – source yang cukup tinggi menyebabkan tegangan saturasi drain – source yang cukup besar. Ini menyebabkan maksimal daya yang dihasilkan untuk tegangan power supply yang sama, lebih kecil daripada transistor bipolar.
  3. Transkonduktansi (arus keluaran dibagi tegangan masukan) lateral mosfet lebih kecil, sehingga untuk penggunaan pada rangkaian yang sama, lateral mosfet kurang linier.
  4. Lebih rentan terhadap osilasi. Untuk meredam osilasi biasanya dipakai resistor pada gate. Kadang-kadang perlu rangkaian zobel yang sangat dekat dengan masing-masing kaki source, umumnya dengan 1 Ohm dan 1nF.
  5. Harga lateral mosfet sangat tinggi.

Implemansi amplifier yang sederhana namun berkualitas tinggi dengan menggunakan lateral mosfet adalah sebagai berikut.

LTP_LATERAL

Ini adalah amplifier dengan umpan balik tegangan. Bagian input memakai LTP yang dibentuk oleh Q3 dan Q4. Sumber arus LTP menggunakan Q1 dan Q2, yaitu sebesar 3mA. Kemudian beban LTP memakai cermin arus Q7 dan Q8. R1 dan R2 menurunkan penguatan tegangan LTP dan menaikkan slew rate nya. R7 dan R8 untuk mengatasi ketidaksamaan VBE dari Q7 dan Q8.
Bagian VAS memakai konfigurasi darlington atau beta enhanced (istilah dari Douglas Self), yang dibentuk oleh Q9 dan Q6. Konfigurasi ini akan menurunkan cacat dibandingan dengan satu transistor. Beban VAS memakai sumber arus Q5 yang besarnya adalah 18,4mA. Arus sebesar ini adalah untuk men-drive kapasitansi gate-source lateral mosfet yang cukup tinggi. Sehingga akan menghasilkan slew rate yang tinggi. Q5 dan Q6 perlu dipasang pada pendingin. Jika arus VAS kecil maka lateral mosfet perlu di drive oleh transistor bipolar yang dikonfigurasikan sebagai emitter follower. Namun rancangan ini diusahakan sesederhana mungkin, jadi pemilihan arus VAS yang tinggi diutamakan.
Arus bias diatur oleh R16 sebesar 200mA. Cara pengaturan arus bias adalah dengan mengukur tegangan pada R23 atau R24 dengan sekering tidak dipasang. Setelah arus bias diatur, pasang kembali sekeringnya.
Penguatan tegangan sebesar 1 + (R19 / R13) yaitu 23x atau 27dB.

Hasil Simulasi

Total Harmonic Distortion (THD)

Kondisi

0.001227%

30Watt rms, 8Ohm, 1kHz

0.025938%

30Watt rms, 8Ohm, 20kHz

Slew rate sebesar 75V/µS.
Daya maksimal 49 Watt rms pada 8 Ohm atau 75 Watt rms pada 4 Ohm.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Mei 13, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: , , ,

Retro Amplifier

Saat transistor ditemukan, rancangan amplifier meniru amplifier tabung dengan memakai transformator (trafo), baik pada input dan outputnya. Amplifier semacam ini bisa kita temukan pada radio jaman dulu dan masih dipraktekkan di sekolah pada tahun 1980-an. Kemudian disadari bahwa transistor memiliki penguatan arus yang besar dan bekerja pada tegangan yang jauh lebih rendah daripada tabung sehingga tidak ada alas an untuk penggunaan trafo pada jalur sinyalnya. Muncullah sebutan OTL (Output Transformator Less). Karena penggunaan tegangan power supply tunggal, maka penghilangan trafo menyebabkan speaker tidak bisa dihubungkan secara langsung ke amplifier. Tegangan output amplifier umumnya setengah dari tegangan power supply. Speaker dihubungkan dengan kapasitor (elco) untuk mencegah tegangan DC membakar spul speaker. Amplifier semacam ini popular pada tahun 1970-an.

Amplifier tersebut memakai satu transistor pada inputnya (singleton). Ini adalah salah satu contohnya dengan memakai transistor yang modern.

RETRO_AMP

Transistor input Q8 dibias oleh diode zener D1 melalui R15. Basis Q8 sekitar 35,8V dengan R14 ke output yang berfungsi sebagai resistor umpan balik, maka tegangan output menjadi 33,7V hampir setengan tegangan power supply yang besarnya 70V. Q1 sebagai VAS dengan beban resistor R2 dan R6 yang di bootstrap menentukan besarnya arus kolektor VAS tersebut sebesar 5mA. Q2 sebagai VBE multiplier untuk memberikan arus bias pada transistor keluaran agar bekerja pada kelas AB. Arus bias diatur dengan R5 sebesar 76mA. Q3, Q4, Q6, dan Q7 dikonfigurasikan sebagai CFP atau Sziklai. Agar arus bias stabil terhadap suhu, Q2, Q3, dan Q4 harus dipasang pada satu pendingin kecil yang terpisah dari pendingin Q6 dan Q7.

C3 sebagai kompensasi Miller sengaja nilainya dipilih agak kecil agar slew rate nya tinggi. Agar amplifier lebih stabil dipasang C4 sebagai lead kompesasi.

Penguatan tegangan sebesar 1 + (R14/R13) yaitu 32,4 kali atau 30,2dB.

 

Hasil simulasi

Performa rangkaian ini yang di dapat dengan simulasi adalah sebagai berikut:

Phase Margin sebesar 88 derajat dan Gain Margin sebesar 13 dB. Jadi amplifier ini stabil.

Total Harmonic Distortion (THD) Kondisi
0.002700% 45 Watt rms, 8Ohm, 1kHz
0.023482% 45 Watt rms, 8Ohm, 20kHz

Slew rate sebesar 35V/µS. Daya maksimal 55 Watt rms pada 8 Ohm dan 75 Watt rms pada 4 Ohm.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Mei 13, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: , ,

AKSA 55 Dalam Simulasi

Amplifier AKSA 55 dirancang oleh Hugh Dean, orang Australia yang memiliki isteri orang Semarang, Jawa Tengah. Amplifier ini sangat terkenal pada waktu itu dan sampai sekarang masih dibicarakan. Rangkaiannya sederhana tapi Hugh Dean berhasil mengoptimalkannya, baik pemilihan nilai dan jenis komponen, perancangan jalur PCB dan tata letak komponen. Amplifier ini dijual berupa kit dan harganya cukup murah pada waktu itu. Namun banyak orang menganggap bahwa kualitas suaranya menyamai amplifier yang harganya berkali-kali lipat. Inilah contoh rancangan amplifier yang hebat.

Walaupun sudah cukup lama amplifier ini dibuat dan sekarang sudah tidak dijual lagi, tapi Hugh Dean tetap tidak mau membagi schematic AKSA 55 ke publik. Ia hanya memberikan rancangan konseptual yang beberapa nilai komponen tidak disebutkan. Rancangan konseptualnya ada di http://www.diyaudio.com/forums/everything-else/35899-attention-aksa-55-hugh-thinking-let-us-see-schematics-forum-34.html#post1652112

Saya akan mensimulasikan rancangan Hugh Dean tersebut, tentu saja dengan nilai komponen versi saya sendiri, karena saya belum pernah melihat schematic aslinya atau kit aslinya. Rancangan tersebut ada di bawah ini.

AKSA

Saya tidak punya model transistor 2SC1819, maka saya ganti 2SC3503. Kriteria utama dari transistor VAS ini adalah nilai Cob yang rendah dan Early Voltage yang tinggi sehingga transistor untuk penguat video sangat cocok. Kemudian walaupun saya memiliki model transistor 2N5401 namun setelah saya ganti dengan BC560C menghasilkan performa yang lebih baik.

Nilai R1 harus cukup tinggi agar PSRR tinggi tapi harus cukup rendah agar arus kolektor pada transistor LTP cukup tinggi agar menghasilkan slew rate yang tinggi. Kompromi dilakukan dengan memilih nilai R1 sebesar 15K ohm. Kemudian dicari nilai R2 agar arus kolektor Q1 dan Q2 sama sehingga THD menjadi minimal. R9 dan R10 menentukan arus kolektor dari Q3 agar mampu men-drive transistor output Q5, Q6, Q7, dan Q8 yang dikonfigurasikan sebagai emitter follower. Arus kolektor Q3 harus cukup tinggi sehingga slew rate nya tinggi, namun juga harus cukup rendah agar beban Q3 tidak terlalu rendah sehingga THD menjadi tinggi. Kompromi dilakukan dengan memilih arus kolektor Q3 sekitar 6,5mA.

Untunglah hFE dari Q5 dan Q6 cukup tinggi sehingga transistor VAS tidak terlalu terbebani.

Q4 sebagai sensor suhu agar arus kolektor Q7 dan Q8 stabil harus dipasang pada pendingin utama. Q3, Q5, dan Q6 tidak memerlukan pendingin. Q5 dan Q6 akan menjadi hangat, jika diberi pendingin cukup dengan pendingin yang paling kecil. Arus kolektor Q7 dan Q8 diatur oleh R8 sebesar 55mA sampai 60mA untuk meminimalkan cacat crossover.

Hasil simulasi adalah sebagai berikut.

Phase margin sebesar 81 derajat dan gain margin sebesar 14 dB. Jadi amplifier ini stabil.

THD pada 1 kHz dengan daya 39 Watt rms pada beban 8 ohm adalah 0.001531%.

THD pada 20 kHz dengan daya 39 Watt rms pada beban 8 ohm adalah 0.005736%.

Slew rate nya sebesar 35V/uS sehingga power bandwidth menjadi sekitar 185 kHz.

Amplifier ini menggunakan tegangan power supply sebesar +-35V sehingga daya maksimalnya menjadi 55 Watt rms pada 8 Ohm dan 70 Watt rms pada 4 Ohm.

Walaupun amplifier sederhana ini menghasilkan performa yang cukup baik pada simulasi, namun diperlukan implementasi yang tepat agar performanya mendekati hasil simulasi. Mungkin hasil simulasi ini mendekati atau bahkan mungkin melebihi dari performa AKSA 55, tetapi tanpa pemilihan jenis komponen yang tepat dan perancangan tata letak komponen dan jalur PCB yang optimal, akan sulit menandingi kualitas suara AKSA 55.

 Update 20 April 2014

AKSA update

Saya sedikit modifikasi rangkaian ini agar DC offset lebih kecil dengan merubah nilai resistor R3 dan nilai C6 disesuaikan dengan perubahan ini. Lalu ditambahkan C14 agar perubahan kondisi dari aktif ke pasif Q7 dan Q8 lebih cepat. Hasilnya THD sedikit lebih kecil.

Contoh Layout

AKSA components

AKSA coper

Saya bangga artikel ini mendapat perhatian dari perancang aslinya yaitu Hugh Dean. Ini komentar beliau.

 
4 Komentar

Ditulis oleh pada April 19, 2014 in Audio, Uncategorized

 

Tag: ,

 
Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.