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.

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

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

Saya bangga artikel ini mendapat perhatian dari perancang aslinya yaitu Hugh Dean. Ini komentar beliau. Salah seorang pembaca blog ini yang tidak mau disebut namanya, telah membuat amplifier AKSA 55 berdasarkan schematic yang ada pada blog ini. Ini implementasinya:

Saudara Taufik yang komentarnya ada di bawah, mengirimkan foto hasil implementasinya kepada saya. Fotonya seperti ini:

Pembahasan dan cara pembuatannya ada di sini. Update 22 Maret 2015 Still4given (member ditaudio.com) yang ingin membuat amplifier ini, mengalami masalah pengaturan arus bias karena memakai transistor Q4 yang berbeda dengan schematic di atas. Oleh karena itu saya memodifikasi rangkain bias servo untuk mengakomodasi berbagai macam transistor untuk Q4, contohnya: 2SC3423, 2SC3503, MJE340. Schematicnya ada di bawah ini:

Still4given memakai 2SC3423 pada Q4 dan trimpot 200 Ohm. Menurutnya rangkaian bias servo sebenarnya bisa bekerja dengan Q4 memakai 2SC3423 tanpa modifikasi lainnya. Ini hasinya implementasinya:

Komentarnya bisa dibaca di sini.