RSS

Membedah Amplifier Juara I Kompetisi Chip Amplifier


Sebuah group Facebook yang dinamakan “DIY AUDIO CHIP AMPLIFIER” telah mengadakan kompetisi DIY CHIPAMP BLIND TEST pada tanggal 6 Agustus 2016. Adapun yang dinilai adalah sebagai berikut: tonal, sound stage, dan image. Perangkat yg digunakan untuk pengujian:
– Speaker:
— AudioKitchen, Impedance nominal 8 ohm, Sensitivity 86dB/WM, Bandwidth freq. 60-20,000Hz

– Kabel RCA: Vermouth Seranede Balance Interconnect
– Kabel Speaker: Vermouth Seranede II with Rhodium Banana to Banana
– Payer(Source): DAC Ifi micro iDSD

PosterKompetisi

Foto-foto dan pembahasan tentang kompetisi tersebut, bisa dibaca pada group tersebut. Namun di sini akan dibahas rancangan juara pertama, yang di raih oleh Sdr. Cahyana Kuhminarta yang memakai IC LM3886 mode non-inverting. Fotonya sebagai berikut:

 

ChipampJuara1

Rancangan tersebut terdiri dari: trafo toroid, PSU (Power Supply), CMBJT (Capacitance Multiplier Bipolar Junction Transistor), GC LM3886, dan Speaker Protector. Yang tidak biasa adalah pemakaian CMBJT.

Fungsi CMBJT adalah mengurangi tegangan ripple power supply menjadi sangat kecil. Tegangan outputnya tidak teregulasi, sehingga tegangannya akan turun jika arus bebannya meningkat, namun tegangan ripple nya tetap sangat kecil. Capacitance multiplier yang populer saat ini di diyaudio.com adalah rancangan PMI yang merupakan penyederhanaan dari rancangan Mr. Evil yang memakai output Mosfet. Namun saya ingin membuat rancangan dengan transistor yang mudah didapat dan murah. Maka jadilah CMBJT ini.

CMBJT tersebut sudah dicoba pada beberapa amplifier misalnya F5 rancangan Nelson Pass, Blameless 100 dan Perkutut amplifier rancangan saya dengan hasil yang sangat memuaskan. Umumnya terjadi peningkatan kualitas suara pada frekuensi mid dan high secara signifikan.

CMBJT tersebut bisa didapatkan di tokopedia, juga tersedia CMBJT yang tergabung dengan power supply pada satu PCB. Silakan hubungi seller-nya yaitu Daniel Suroyo.

Selamat buat para pemenang. Semoga ajang kompetisi ini bisa menjadi ajang tahunan agar kreativitas bangsa Indonesia lebih meningkat.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 8 Agustus 2016 in Uncategorized

 

Orang-orang Penting Yang Mempengaruhi Saya Dalam Perancangan Amplifier


Saat saya membuat amplifier VSSA versi saya, saya terkejut. Hasilnya tidak saya sangka-sangka. Suaranya sangat “airy“. Padahal amplifier saya sepuluh tahun sebelumnya yang bandwidth full power mencapai 120kHz, tidak se-“airy” ini. Saya menjadi penasaran apa yang menyebabkannya, apakah karena topologinya (CFA = current feedback amplifier) atau karena slew rate-nya yang sangat tinggi. Demikian pikiran lugu saya saat itu.

VSSA memiliki topologi CFA yang dipatenkan pada tahun 1984. Namun saya mengenal topologi ini pada tahun 2013 melalui VSSA tersebut. Topologi ini memiliki keunggulan mudah untuk mendapatkan slew rate tinggi, namun kelemahannya PSRR cukup kecil dan DC Offset yang mudah bergeser (drift) jika tidak memakai DC servo. Kebetulan saat itu saya sedang belajar simulasi dengan LTSpice. Dadod (Damir), seorang anggota forum diyauido, mengajari saya cara menggunakan Tian Probe untuk menghitung phase margin dan gain margin. Bonsai (Andrew) menjelaskan banyak hal kepada saya, dan blog-nya sangat menarik. Hasil simulasi VSSA versi saya ada di artikel lain di blog saya.

Untuk memenuhi rasa penasaran, saya merancang amplifier dengan topologi VFA (voltage feedback amplifier), topologinya sama dengan Blameless-nya Douglas Self. Sengaja saya buat slew rate nya sangat tinggi untuk membuktikan apakah slew rate yang “bertanggung jawab” atas suara “airy” atau bukan. Ternyata suaranya bisa “airy“!

Kemudian saya mengikuti thread tentang AKSA 55 clone. Di sana saya mengenal Hugh Dean, perancang AKSA 55 yang asli. Skematik AKSA 55 tidak dipublikasikan seluruhnya. Beberapa orang berusaha menebak skema aslinya dan membuat clone-nya. Menurut Hugh Dean, amplifier yang dia sukai adalah yang cacat harmonik keduanya dominan, makin besar orde harmoniknya, makin kecil amplitudonya. Berdasarkan “petunjuk” tersebut saya membuat simulasinya. Menurut Hug Dean, saya detektif yang bagus, hehehe.

Pada dasarnya saya penggemar suara “amplifier” seakurat mungkin, tapi saya ingin tahu juga selera orang lain. Jadi saya merancang banyak amplifier dengan berbagai macam topologi dan konsep yang berbeda-beda. Dari sekian banyak orang yang mencoba amplifier saya, kebanyakan suka yang cacat harmonik keduanya dominan.

Tentu saja masih banyak orang-orang yang memiliki kontribusi dalam pemahaman saya mengenai amplifier baik secara langsung atau tidak langsung. Untuk orang-orang Indonesia, misalnya: Bapak Yustinus (AudioKitchen) yang bersedia meminjamkan speaker Celestial rancangannya yang paling top. Bapak Hardy Nanda yang bersedia mengajari saya tentang proses yang terjadi di studio rekaman. Orang-orang yang membuat rancangan saya baik yang gratis maupun yang komersial dengan kritik dan sarannya.

Merancang amplifier itu menyenangkan!

 

 

 

 
8 Komentar

Ditulis oleh pada 29 Mei 2016 in Uncategorized

 

Amplifier Big Pelatuk


Kit amplifier buatan lokal yang cukup bagus beberapa tahun yang lalu adalah Blazer. Misalnya Blazer X6 yang memakai topologi VAS dari Hitachi dengan output CFP (Complementary Feedback Pair) / Sziklai. Hasil simulasi Blazer X6 cukup baik dibandingkan kit-kit amplifier buatan lokal yang ada di toko-toko elektronika pada umumnya. Namun karena penguatan tegangan (gain)-nya cukup kecil yaitu 33x, maka banyak yang komplain karena kit yang lain memiliki gain yang sangat tinggi. Padahal gain yang kecil tersebut agar kualitas suaranya cukup baik (THD cukup kecil, bandwidth lebih lebar, signal to noise ratio lebih tinggi, dll). Jika volume penuh amplifier belum clip maka diperlukan penguat tambahan sebelum amplifier yang biasa disebut pre-amplifier.

Namun saya melihat rancangan Blazer yang memakai topologi VAS dari Hitachi tersebut kurang optimal. Saya ingin membuat rancangan yang juga memakai VAS dari Hitachi, hampir sama murahnya, tapi kualitasnya lebih baik. Juga dengan transistor yang mudah dicari.  Lalu saya buat simulasinya. Ternyata hasil simulasinya jauh lebih baik. Schematiknya seperti ini:

Big_Pelatuk_SCH

Topologinya tidak perlu saya jelaskan karena sudah pernah saya bahas pada artikel sebelumnya. Hasil simualsinya sebagai berikut:

Phase Margin: 73 derajat
Gain Margin: 14 dB
Slew Rate: 63 V/uS
THD pada 182W/8Ohm, 1kHz -> 0.003131%
THD pada 182W/8Ohm, 20kHz -> 0.009777%
PSRR pada 1kHz -> 104 dB

Hasil simulasi tersebut masih bisa ditingkatkan dengan memilih transistor yang lebih baik, terutama transistor VAS nya. Tentu saja jadinya tidak “low cost“. Power supply sebesar +-63VDC atau memakai trafo 45VAC CT minimal 5A untuk mono. Daya maksimal sekitar 350Watt rms pada 4 Ohm.

Arus biasnya optimal pada 60mA atau kalau diukur tegangan pada resistor R48 sekitar 13mV.

Semula amplifier ini saya namakan “Low cost Hitachi VAS 350“. File simulasi dengan LTSpice bisa di download di group facebook “DIY Audio Indonesia” dengan nama “Hitachi VAS low cost.asc“. Sedangkan schematic dan layout PCB  bisa di download di group tersebut dengan nama “Low cost Hitachi VAS 350.zip“. Layout PCB saya rancang agar mudah dibuat oleh pemula.

Nama amplifier ini sekarang resmi berubah menjadi Big Pelatuk Amplifier. Rencananya, versi komersialnya akan tersedia dengan sedikit perubahan. Tentu saja lebih baik.

 
11 Komentar

Ditulis oleh pada 21 Mei 2016 in Uncategorized

 

Amplifier Perkutut-Pro


Masih banyak orang ingin merakit amplifier murah dengan daya yang relatif tinggi. Namun sayangnya saya belum menemukan rancangan amplifier yang sederhana, murah, dan berkualitas cukup baik. Masih banyak kit amplifier yang dirancang secara asal sehingga THD pada frekuensi tinggi sangat tinggi. Bagi yang pernah merakit amplifier gainclone seperti LM1875, LM3886, atau semacamnya mungkin tidak sanggup untuk mendengarkan kit amplifier transistor daya tinggi yang umum dijual di toko-toko, berlama-lama.

Rancangan amplifier saya yang sederhana seperti Emprit, AKSA 55 clone, Perkutut, tidak bisa dimodifikasi secara sederhana untuk menghasilkan daya tinggi namun kualitas suaranya tetap sama. Apalagi kali ini saya ingin memakai transistor yang mudah dicari di toko-toko. Pemakaian transistor yang mudah didapat tersebut tidak optimal dan makin menurunkan kualitas suara yang dihasilkan.

Setelah mencoba beberapa kali akhirnya saya memutuskan untuk memakai topologi Perkutut dengan modifikasi bagian VAS dengan memakai Hawksford cascode. Ini bisa menurunkan THD secara signifikan. Agar THD tidak berubah terlalu besar pada beban impedansi rendah, saya memutuskan untuk memakai output triple emitter follower (TEF). Amplifier ini saya namakan Perkutut-Pro dan hanya bisa dibebani dengan impedansi paling kecil sebesar 4 Ohm. Power supply bisa dari +-63VDC sampai +-77VDC.

Big-big Perkutut sch

Bagian input terdiri dari transistor Q1 dan Q2 yang difungsikan sebagai penguat diferensial atau LTP (Long Tailed Pair). Karena tidak memakai cermin arus maka DC Offset sulit menjadi kecil dengan pemakaian nilai resistor yang standard. Untuk itu diperlukan pengaturan DC Offset yaitu dengan R8. Q1 dan Q2 perlu ditempelkan dan diikat agar DC Offset stabil terhadap suhu.

Untuk bagian VAS (Voltage Amplification Stage), memakai Hawksford cascode, yaitu Q3, Q4, dan LED1. LED1 harus led warna hijau, yang memaksa tegangan kolektor-emitor Q4 tetap. Ini mengakibatkan berkurangnya efek Early Voltage.  Q3 bisa diganti dengan transistor video yang memiliki Cob kecil, namun sulit dicari di toko-toko. Penggunaan VAS seperti ini akan menurunkan THD secara signifikan, seperti pada amplifier Blameless 1200 dan Elang Amplifier rancangan saya.

Bagian output memakai triple emitter follower (TEF), sehingga input impedansinya tinggi dan mengurangi cacat pada bagian VAS. Namun sayangnya TEF ini mudah berosilasi kalau rancangannya tidak benar dan perancangan arus biasnya juga sulit untuk presisi. Ada beberapa cara kompensasi TEF, bisa pada transistor pre-driver-nya atau pada transistor driver-nya. Saya lebih suka memakai kompensasi pada transistor drivernya karena tidak mempengaruhi slew rate secara signifikan.  Rangkaian kompensasi tersebut adalah R34, C19 dan R35, C20.

Untuk bias servonya sendiri memakai 2 transistor Q5 dan Q6. Q5 ditempelkan pada pendingin transistor driver Q11 dan Q12 yang berupa lembaran aluminium. Sedangkan Q6 ditempelkan pada pendingin transistor final. Arus bias diatur dengan R25 sebesar 30mA atau 6,6mV pada resistor 0,22Ohm 5watt.

Hasil Simulasi

Power Supply 77VDC
Phase Margin = 77 derajat
Gain Margin = 12 dB
THD pada 280W/8Ohm, 1kHz -> 0.006826%
THD pada 280W/8Ohm, 20kHz -> 0.009644%
Slew Rate = 58 V/uS
PSRR pada 1kHz -> 113 dB

Daya maksimal sekitar 560W rms pada 4 Ohm. Diperlukan trafo 55VAC CT 10A.

Power Supply 63VDC
Phase Margin = 76 derajat
Gain Margin = 11 dB
THD pada 182W/8Ohm, 1kHz -> 0.005477%
THD pada 182W/8Ohm, 20kHz -> 0.008397%
Slew Rate = 44 V/uS
PSRR pada 1kHz -> 112 dB

Daya maksimal sekitar 350W rms pada 4 Ohm. Diperlukan trafo 45VAC CT 10A.

Contoh Layout

Big-big Perkutut top


Big-big Perkutut bottom

 

 
16 Komentar

Ditulis oleh pada 2 Februari 2016 in Audio

 

Tag: ,

AX16(AX14) Modification


Saya mengikuti thread ini di forum diyaudio. Lalu saya lihat schematic AX16 rancangan dari Apex. Saya tidak tahu kalau AX16 itu adalah AX14 yang ditambahkan proteksi arus lebih (over current). Saya tertarik untuk membuat simulasinya tanpa menyertakan rangkaian proteksi tersebut. Ini file simulasinya.

Kemudian saya memodifikasinya agar THD-nya lebih kecil dan slew rate –nya lebih tinggi. Sehingga jadinya seperti ini, termasuk layout PCB nya. Namun atas saran dari salah seorang anggota forum tersebut, akhirnya skematik dan PCB layoutnya menjadi seperti ini.

Untuk men-download file-file tersebut, kita harus mendaftar menjadi anggota forum tersebut.

Cara Kerja AX16(AX14) Modifikasi

Amplifier ini memakai topologi Lin atau Blameless (istilah dari Douglas Self). Yaitu bagian input memakai penguat diferensial atau Long Tail Pair (LTP), diikuti penguat tegangan utama atau Voltage Amplification Stage (VAS) dan terakhir adalah bagian output sebagai penguat arus.

Bagian LTP dibentuk oleh transistor Q1 dan Q5 yang memiliki kriteria low noise dan hFE-nya tinggi. Arus LTP ditentukan oleh sumber arus tetap Q3. Arus kolektor Q3 = (tegangan maju LED merah – VBE) / R7 yaitu sekitar 3,7mA. R9 untuk mengatur DC Offset. Beban LTP memakai cermin arus Q2 dan Q4 sehingga penguatan tegangan pada LTP cukup tinggi. D1 digunakan sebagai clamping agar saat clipping tidak terjadi “sticky” atau sinyalnya seolah-olah lengket ke power supply selama beberapa saat.

Untuk VAS-nya sendiri memakai konfigurasi Baxandall super-pair, Q7 dan Q9, suatu jenis kaskade yang ditemukan oleh Baxandall. VAS seperti ini sering dipakai Yamaha pada amplifiernya. VAS tersebut dibebani oleh sumber arus tetap yang dikonfigurasikan juga sebagai Baxandall super-pair, yaitu Q6 dan Q8. Sebenarnya sumber arus tetap ini bisa memakai satu transistor saja, namun saya tidak ingin mengubah terlalu banyak. Besarnya sumber arus tetap ini sekitar 6,4mA.

Kompensasi amplifier ini memakai kompensasi Transitional Miller Compensation (TMC), yaitu C6, C7, dan R16. Agar mendapatkan phase margin dan gain margin yang baik, maka ditambahkan C8 dan R19.

Kemudian bagian output memakai double emitter follower, Q11, Q12, Q13, dan Q14. Q11 dan Q12 bekerja pada kelas A, sedangkan Q13 dan Q14 bekerja pada kelas AB. Agar arus biasnya stabil, maka dipakai bias servo Q10. Arus bias sekitar 110mA yang diatur oleh R23.

Amplifier ini sudah dicoba oleh salah seorang anggota forum tersebut. Hasilnya seperti ini.

Pengaturan DC Offset dan Arus Bias

Sebelum amplifier dinyalakan, atur R23 agar tahanannya maksimal. Lalu Input SL1 dihubungsingkat dan pada output tidak dihubungkan apapun. Hidupkan amplifier. Atur R23 agar tegangan antara emitor Q13 dan Q14 sebesar 48mV sampai 52mV. Ini akan menghasilkan arus bias sekitar 110mA. Setelah itu atur R9 agar tegangan antara OUTPUT dan GROUND nol volt, maksimal +-10mV.

Matikan amplifier dan SL1 dikembalikan seperti sebelumnya. Amplifier siap digunakan.

Selamat mencoba.

 

 
16 Komentar

Ditulis oleh pada 16 Desember 2015 in Audio

 

Tag: ,

15V Dual Power Supply


IC op-amp seringkali memerlukan powersupply +-15VDC yang teregulasi. Biasanya op-amp hanya membutuhkan arus tak lebih dari 20mA. Jarang sekali rangkaian yang memakai banyak IC op-amp, sehingga power supply dengan kemampuan 200 mA sudah mencukupi.

IC regulator 7815 dan 7915 paling sederhana namun redaman noise-nya masih terlalu rendah untuk keperluan rangkaian audio. IC regulator LM317 dan LM337 lebih umum dipakai karena memiliki redaman noise yang cukup tinggi dan mudah didapat. Jadi saya putuskan untuk memakai IC regulator ini.

Diagram skematiknya ada di bawah ini.

DualPSU_sch

R1 dan C1 adalah rangkaian snubber lilitan sekunder trafo. Penyearah memakai dioda 1A biasa sehingga memerlukan snubber C2-5. Jika memakai dioda fast reverse recovery time maka C2-5 tidak diperlukan. Setelah disearahkan, tegangan difilter dengan R2-3 dan C10-11 agar tegangan ripple menjadi semakin kecil.

R6 dan R10 dipasang salah satu. Jika tidak diperlukan tegangan positif dan tegangan negatif yang sama persis, maka gunakan R6. Sebaliknya gunakan R10 agar tegangan positif bisa diatur sama dengan tegangan negatif. Tegangan output tidak perlu presisi 15VDC tapi noise-nya harus cukup kecil.

Layout PCB

DualPSU_top


DualPSU_bottom

Diperlukan trafo 18V CT 500mA.

 

 
15 Komentar

Ditulis oleh pada 1 Desember 2015 in Uncategorized

 

OTL Amplifier


Jaman dulu, sekitar sampai tahun 80an, masih banyak amplifier pabrikan yang memakai output capacitor karena pemakaian catu daya tunggal. Amplifier ini dinamakan OTL (Output Transformerless) atau amplifier dengan output tanpa memakai trafo. Pada jaman itu masih banyak amplifier bekerja di kelas B.

Jika Anda ingin bernostalgia membuat amplifier OTL tapi dengan transistor jaman sekarang dan bekerja pada kelas AB, maka amplifier ini adalah jawabannya.

OTL AMPLIFIER SCH

Sedikit banyak, mungkin Anda sudah familiar dengan skema di atas. Perbedaannya utama amplifier ini dengan amplifier OTL jaman dulu ada dua hal. Yang pertama adalah pemakaian VAS dua transistor Q2 dan Q3 dalam konfigurasi CFP (Complementary Feedback Pair) atau Sziklai. Yang kedua adalah Q4 yang berfungsi sebagai bias servo. Ini merupakan suatu keharusan jika membuat amplifier kelas AB dengan output transistor bipolar. Q4 harus ditempel dalam satu pendingin dengan Q5, Q6, Q7, dan Q8.

R3 digunakan untuk mengatur tegangan TP1 setengah dari tegangan catu daya. Jadi karena catu dayanya memakai tegangan 70VDC maka tegangan TP1 menjadi 35VDC. R14 digunakan untuk mengatur arus bias transistor Q7 dan Q8. Atur R14 agar tegangan antara TP2 dan TP1 sebesar 23mV sehingga arus biasnya menjadi sekitar 70mA.

Kompensasi amplifier ini memakai kapasitor Miller C6 dan lead compensation C7. Gainnya sebesar 1 + (R10 / R9).

Pemakaian elco di jalur sinyal tidak terhindarkan, yaitu pada C15. Ini akan meningkatkan cacat di frekuensi rendah. Namun kualitas elco jaman sekarang jauh lebih baik daripada jaman dulu. Pastikan untuk memakai elco yang bagus untuk C15 ini.

R26 adalah resistor 4.7 Ohm 1 Watt yang diparalel dengan induktor 1uH yang dibuat dengan kawat email dengan diameter 1mm digulung ke spidol yang diameternya 15mm sebanyak 9 lilitan, dililit dengan rapat.

Hasil Simulasi

Phase Margin = 75 derajat.
Gain Margin = 15 dB
THD pada 46W/8Ohm, 1kHz -> 0.003279%
THD pada 46W/8Ohm, 20kHz -> 0.016453%
Slew Rate = 64 V/uS
PSRR 1khz = 85 dB

Layout PCB

OTL AMPLIFIER TOP

OTL AMPLIFIER BOTTOM

Cara Setting

Setelah amplifier dihidupkan, atur R3 agar tegangan TP1 terhadap ground setengah tegangan catu daya (sekitar 35VDC). Lalu atur R14 agar tegangan TP2 terhadap TP1 sebesar 23mV. Sekali lagi periksa tegangan TP1 terhadap ground, atur kembali jika berubah.

Selamat mencoba.

 
5 Komentar

Ditulis oleh pada 16 November 2015 in Audio

 

Tag: ,

 
Ikuti

Kirimkan setiap pos baru ke Kotak Masuk Anda.

Bergabunglah dengan 52 pengikut lainnya

%d blogger menyukai ini: