RSS

Merancang Amplifier Dengan Lin Topologi

21 Jan

Sekarang ini topologi amplifier yang sering dipakai adalah Lin topologi, yaitu amplifier yang inputnya memakai konfigurasi diferensial atau sering disebut Long Tailed Pair (LTP). Merancang amplifier semakin mudah dengan adanya software simulasi. Contohnya adalah LTSpice yang bisa di download gratis. Penggunaan software simulasi akan mendekati hasil sebenarnya jika model-model komponen yang digunakannya cukup presisi. Software simulasi ini hanya acuan dasar dalam membuat konsep rancangan. Sisanya adalah pemilihan komponen yang tepat (bukan asal harganya mahal) dan rancangan PCB yang memperhatikan kaidah-kaidah elektronik secara benar (baca artikel “Tata Letak” pada blog ini).

Dasar Lin topologi bisa dilihat pada gambar di bawah ini.

Linn Topologi

Lin Topologi

Q1 dan Q2 adalah penguat diferensial atau LTP dengan sumber arus 3.2mA. Sumber arus dipakai yang ideal agar memudahkan pemahaman. Dari LTP diumpankan ke Q3 yang bekerja sebagai Voltage Amplification Stage (VAS). VAS adalah sebagai penguat tegangan yang utama. Beban dari VAS adalah sumber arus 10mA untuk mengumpan penguat arus push-pull Q4, Q5, Q6, dan Q7. Baik Q4, Q5 dan Q6, Q7 dirangkai sebagai darlington atau emitor follower (EF). EF ini harus dibias agar tidak terjadi cacat crossover dengan tegangan V1. Cacat crossover paling rendah terjadi saat arus R3 atau R6 adalah 26mV/R3 atau 79mA. Penguatan tegangan secara keseluruhan adalah 1 + (R9/R8).

C4 adalah sebagai kompensasi agar penguatan VAS menurun pada frekuensi tinggi, sehingga amplifier tidak menjadi osilator (menghasilkan sinyal tapi tidak ada input sinyal yang diberikan). Kriteria amplifier stabil adalah ketika phase margin (PM) dan gain margin lebih besar daripada nol. Namun karena toleransi komponen, perubahan arus kerja karena perubahan suhu, dan sebagainya maka perancang menginginkan PM dan GM yang cukup tinggi. Nilai minimum dari PM dan GM bisa berbeda-beda antar perancang, tergantung tingkat kepercayaan diri dan pengalaman dari perancang tersebut. (Ada text book yang menyebutkan PM 45 derajat cukup stabil untuk audio amplifier, tapi disainer kebanyakan menginginkan PM minimum 60 derajat). PM dan GM bisa dicari pada software simulasi dengan “Tian Probe”, yaitu penguatan loop terbuka dikurangi penguatan loop tertutup.

Gambar dari hasil “Tian Probe” ada di bawah ini.

tian probe

PM didapatkan saat kursor pada 0 dB dan hasilnya adalah 180 – phasenya. Sedangkan GM didapat saat kursor pada 180 derajat, gain yang didapat adalah GM nya. Dari sini terlihat PM = 70 derajat dan GM = 23 dB. Ini cukup stabil menurut saya.

Kemudian penguatan loop tertutupnya seperti di bawah ini.

close loop

Penguatannya turun -3dB pada 556kHz, lebih dari cukup untuk audio amplifier.

Kemudian cacat pada 1kHz dengan tegangan output 7,32V peak adalah 0.001117%. Di bawah ini gambar sebaran spektrum frekuensi di keluarannya.

FFT 1kHz

Terakhir adalah cacat pada 20kHz dengan tegangan output 7,32V peak adalah 0.021753%. Di bawah ini gambar sebaran spektrum frekuensi di keluarannya.

FFT 20kHz

Dengan dasar topologi yang sederhana saja bisa menghasilkan performa amplifier yang bagus jika diimplementasikan dengan benar. Banyak cara untuk meningkatkan performa amplifier ini. Misalnya dengan mengganti R1 dengan cermin arus, atau menyisipkan resistor di emitor Q1 dan Q2. Untuk VAS nya bisa memakai konfigurasi darlington atau cascode, dan lain sebagainya.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 21 Januari 2014 in Audio

 

Tag: , ,

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: