RSS

Blameless Amplifier 270 Watt Untuk Public Address (PA)

05 Apr

Amplifier untuk Public Address (PA) atau untuk musik live (audio pro) memiliki prioritas berbeda dalam merancang spesifikasinya. Prioritas itu umumnya adalah (dari yang tertinggi sampai yang terendah):

  1. Efisien
  2. Handal terhadap penggunaan yang salah.
  3. Tahan terhapap lingkungan yang “ekstrem” seperti suhu tinggi, kelembaban tinggi, sumber listrik yang penuh noise, dan sebagainya.
  4. Tahan dioperasikan dalam waktu lama, minimal mampu dioperasikan terus-menerus selama 24 jam.
  5. Kualitas suara yang memadai.

Dari prioritas tersebut amplifier kelas D, H, G, dan AB yang dipilih. Proteksi terhadap beban yang terlalu rendah impedansinya termasuk hubungsingkat di keluarannya hampir merupakan suatu keharusan. Memparalel transistor pada OPS (Output Stage) lebih banyak daripada yang diperlukan sering dilakukan agar transistor tersebut lebih dingin saat bekerja. Penggunaan pendingin yang besar dan kipas juga hampir suatu keharusan. Yang terakhir adalah memperoleh kualitas suara yang memadai setelah prioritas lainnya tercapai. Kali ini saya akan memberikan rancangan amplifier PA namun dengan kualitas suara secara teoritis akan melebihi kualitas kit-kit lokal umumnya. Namun ini hanya ide dasar saja untuk menggambarkan bahwa walaupun memakai rangkaian proteksi namun cacat harmonik tidak terlalu naik tinggi, masih lebih kecil daripada cacat harmonik kit-kit lokal yang tidak menggunakan proteksi. Rangakaiannya di bawah ini.

Blameless_PA1

Bagian Input

Amplifier ini menggunakan topologi Lin, sehingga inputnya adalah penguat diferensial atau Long Tail Pair (LTP), yaitu T1 dan T2. Sumber arus bagi LTP didapat dari T3 dan T4, sebesar 4,2mA. Beban LTP menggunakan cermin arus emitter follower augmented (EFA) T5, T6, dan T7. R1 dan R2 untuk menaikkan slew rate namun penguatan tegangan pada LTP berkurang. R3 untuk mengatur tegangan DC offset amplifier ini. Dari LTP diumpankan ke VAS, T8 dan T18 dengan konfigurasi darlington atau biasa disebut beta enchanced VAS. Beban VAS adalah sumber arus T19 sebesar 10,66mA. Basis T19 diambil dari kolektor T4 melalui R16. Kolektor T4 ini tegangannya sekitar 1,3V sehingga sumber arus ini bisa menggunakan satu transitor. Karena T19 dan T19 melepaskan daya sekitar 460mW maka perlu pendingin kecil (pendingin transistor TO-220 yang paling kecil). T9 membatasi arus transistor VAS maksimal 20mA. Jika bagian output terjadi masalah transistor VAS tidak akan rusak.

Bagian Output

Output amplifier ini memakai topologi double emitter follower yang mudah diimplementasikan, yaitu pasangan T12 dan T14 yang paralel dengan T15 dengan T13 dan T16 yang paralel dengan T17. Transistor driver T12 dan T13 bisa diberi pendingin terpisah atau menjadi satu dengan pendingin transistor T14, T15, T16, dan T17. Sebagai penstabil arus kolektor transistor output digunakan Q3 yang harus dipasang di pendingin utama. Arus kolektor transistor output diatur oleh R20 yaitu sebesar 55mA. Transistor output diproteksi oleh T10, T11, D4, D5, D6, D7, R41, R42, R43, R44, dan R45 yang membentuk multiple slope V-I protection. Proteksi ini tidak terpengaruh terhadap tegangan catu daya. Rangkaian ini akan mendeteksi beban amplifier dan membatasi arus transistor output berdasarkan besarnya beban amplifier.

Beban Amplifier Arus maksimal tiap-tiap transistor output
Hubungsingkat 2 Ampere
1 Ohm 2,7 Ampere
2 Ohm 9 Ampere
3 Ohm ke atas Proteksi tidak bekerja

Kompensasi

Kompensasi amplifier ini menggunakan Transitional Miller Compensation(TMC). Rangkaiannya terdiri dari C2, C3, dan R22. Kompensasi TMC lebih unggul daripada kompensasi Miller biasa yang menggunakan satu kapasitor. Cacat harmonik pada frekuensi tinggi menjadi berkurang. Phase Margin sebesar 67 derajat dan Gain Margin sebesar 12 dB, jadi amplifier ini stabil.

Spesifikasi

Berdasarkan simulasi didapatkan spesifikasi sebagai berikut:

Total Harmonik Distortion (THD) Kondisi
0.000456% 1kHz, 110W rms pada 8 Ohm
0.004614% 20kHz, 110W rms pada 8 Ohm
0.000505% 1kHz, 220W rms pada 4 Ohm
0.012291% 20kHz, 220W pada 4 Ohm

Jika tanpa memakai proteksi pada bagian output, THD akan turun sekitar 10 kalinya. Namun THD sebesar ini masih jauh lebih baik dibandingkan amplifier kit-kit lokal. Slew rate amplifier ini sebesar 35V/µS sehingga power bandwidth mencapai 118 kHz. Daya maksimum sebesar 270 Watt rms pada 4 Ohm. Untuk penggunaan speaker 2 Ohm, harus ditambah satu pasang lagi transistor output, namun THD nya akan naik cukup tinggi.  

Update 7 April 2014

R43 dan R44 diganti menjadi 1K2 untuk memperbaiki performa proteksi bagian output. R46 diganti menjadi 100 Ohm agar transistor driver selalu dalam kondisi bias kelas A. Adapun perubahan tersebut menghasilkan performa sebagai berikut.

Beban Amplifier Arus maksimal tiap-tiap transistor output
Hubungsingkat 2 Ampere
1 Ohm 2,4 Ampere
2 Ohm 4,8 Ampere
3 Ohm 7,2 Ampere

Cacat harmoniknya menjadi sedikit naik.

Total Harmonik Distortion (THD) Kondisi
0.000354% 1kHz, 110W rms pada 8 Ohm
0.005158% 20kHz, 110W rms pada 8 Ohm
0.000448% 1kHz, 220W rms pada 4 Ohm
0.013220% 20kHz, 220W pada 4 Ohm

Slew rate nya turun menjadi 21V/µS.

Update 9 Februari 2015

Oleh karena adanya pengakuan seseorang pada suatu group di sosial media, bahwa dia sudah berhasil mengimplementasikan amplifier ini dan merasa puas hasilnya, maka saya terdorong untuk meningkatkan kualitasnya. Setelah saya punya beberapa pengalaman dalam mengimplementasikan rancangan dengan slew rate yang tinggi, maka saya memiliki keyakinan kuat bahwa implementasi amplifier dengan slew rate yang tinggi tidak terlalu sulit. Hanya butuh ketelitian dalam pembuatan PCB-nya agar amplifier stabil.

Perbaikan kali ini yang utama pada rangkaian kompensasinya agar slew rate nya meningkat. Juga penggantian transistor driver yang lebih baik yang memiliki fT yang tinggi sehingga THD pada frekuensi tinggi bisa lebih kecil lagi. Pada outputnya diberi proteksi tegangan balik dari speaker yang berupa dioda, karena speaker memiliki induktansi yang cukup besar. Rangkaiannya ada di bawah ini.

blameless PA ver2

Hasil Simulasi

Total Harmonik Distortion (THD) Kondisi
0.000571% 1kHz, 126W rms pada 8 Ohm
0.001970% 20kHz, 126W rms pada 8 Ohm
0.000555% 1kHz, 252W rms pada 4 Ohm
0.003786% 20kHz, 252W pada 4 Ohm

Phase Margin = 73 derajat

Gain Margin = 10 dB

Slew Rate = 62 V/µS

PSRR pada 1kHz = 89 dB

Layout Yang Disarankan

Blameless PA PCB

Update 16 Oktober 2015

Saya perbaiki layout PCB nya seperti ini.

BLAMELESS PA ver2 sch

BLAMELESS PA ver2 top

BLAMELESS PA ver2 bottom

Hasil Implementasi

Teman saya telah berhasil membuat amplifier ini dan mengirimkan fotonya kepada saya untuk di muat di blog ini. Tipe transistor final diganti dengan tipe lain, ternyata arus bias tidak bisa kecil. Setelah R27 diganti dengan resistor 820 Ohm, maka arus bias bisa diatur sebesar spesifikasi yang saya sebutkan di atas.

BL270

Review-nya bisa dilihat di group Facebook “DIY Indonesia”.

 
23 Komentar

Ditulis oleh pada 5 April 2014 in Audio

 

Tag: , ,

23 responses to “Blameless Amplifier 270 Watt Untuk Public Address (PA)

  1. budiprastyo

    28 April 2014 at 14:18

    Kiriman PCBnya sudah sampai pak, tapi belum sempet dirangkai, masih selesaikan proyek yang lain..😉

     
  2. Noenk Fachurizy Alienshooter

    11 Juni 2014 at 11:56

    saya jg berharap bisa dapat kiriman pcbnya pak,bea nya berapa??? terimakasih

     
    • anistardi

      11 Juni 2014 at 18:56

      Mohon maaf, untuk PCB rangkaian ini belum saya buat.

       
  3. mizi

    21 Agustus 2015 at 17:45

    salam kenal pak Anis, pcb blameless PA270watt nya sdh ad? gmana cara order. trimks

     
    • anistardi

      21 Agustus 2015 at 20:14

      Salam kenal juga. Amplifier ini tidak saya buat untuk dijadikan kit. Hanya Blameless 150, Blameless 100, dan Perkutut amplifier yang dibuat kit. Untuk pemesanan lihat artikel “About”

       
  4. mizi

    22 Agustus 2015 at 03:55

    Blameless 150 apakah cocok utk lapangan terbuka, dan bs dibebani brp speker.? dan jenis spk ap yg cocok utk lapangan terbuka, sy msh awam utk audio. tapi stlah membaca tulisan bapak membuat sy ingin utk mencoba. utk layout diatas apakah boleh sy coba ke pcb yg akan sy gambar sendiri menggunakan software pcb layout. trimks atas perhatiannya

     
    • anistardi

      22 Agustus 2015 at 07:58

      Blameless 150 dayanya sekitar 100W rms pada 8 ohm atau 150W rms pada 4 ohm. Kalau digunakan pada lapangan depan rumah masih bisa dinikmati🙂 Tapi semua rancangan komersial yang saya buat, skematiknya tidak saya bagikan kepada publik. Silakan buat PCB dari rancangan yang skematiknya saya bagi pada blog ini. Beberapa orang bahkan membuat kit amplifier berdasarkan rancangan saya yang gratis tersebut dengan mencantumkan sumber skematiknya.

       
  5. vx.red

    15 Oktober 2015 at 19:07

    maaf pak Anis skema dengan layout pcbnya kok ga sama ya pak, R3 di skema vr tp di layoutnya resistor.

     
    • anistardi

      15 Oktober 2015 at 23:08

      Terimakasih koreksinya. Versi skemanya tidak sama dengan versi PCB nya. Sekarang sudah saya perbaiki.

       
      • vx.red

        16 Oktober 2015 at 07:18

        oke pak makasih, klo untuk sub wofer ampli ini jg bisa kan pak ?

         
      • anistardi

        16 Oktober 2015 at 07:18

        bisa

         
  6. vx.red

    16 Oktober 2015 at 07:50

    ow iya, pak Anis ngerancang pcbnya pakai softwere apa pak ? saya pakai softwere eagle nyari transistor sanken ko ga ada ya pak ?

     
    • anistardi

      16 Oktober 2015 at 09:58

      Pakai Eagle. Library-nya bisa dicari di internet.

       
      • vx.red

        16 Oktober 2015 at 11:02

        oke pak Anis makasih jawabannya

         
  7. vx.red

    20 Oktober 2015 at 19:44

    pak Anis gmn caranya ya melebarkan ukuran pcb di softwere eagle, padahal skema belemaless susah jd sesuai skema di atas. komponennyakan banyak niatnya mau disamakn dgn layout diatas. softwere eaglenya gak bisa dilebarin ukurannya di komputer saya.

     
    • anistardi

      20 Oktober 2015 at 23:07

      mungkin eagle nya versi freeware

       
  8. vx.red

    21 Oktober 2015 at 06:59

    udah bisa pak Anis, udah donwload yg pro pak

     
    • vx.red

      24 Oktober 2015 at 21:56

      pak Anis mau nanya agar suara bas tambah oke apakah komponen yang harus di rubah

       
      • anistardi

        25 Oktober 2015 at 09:01

        Kurangnya apa pada basnya? Kalau kurang dominan (umum buat orang Indonesia yang suka suara bas menonjol) tinggal ditambah tone control atau equalizer.

         
  9. vx.red

    25 Oktober 2015 at 12:51

    oke pak anis makasih jawabannya

     
  10. cartroot

    12 Juli 2016 at 15:14

    pak anis, bagaimana cara mengatur arus bias dan DC offset nya.

     
    • anistardi

      12 Juli 2016 at 15:27

      Sudah dijelaskan pada artikel tersebut.

       
  11. arsudin

    20 September 2016 at 16:27

    Maaf mau tanya
    Kalau di suplai tegangan 47 vac bisa ga kang
    Apa harus ada yg di rubah
    Trimakasih

     

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: