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.

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 Q1 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.

    

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%

Test dengan sinyal kotak 60kHz dengan capacitor filter pada input dilepas dan output pada keluaran amplifier sebelum inductor. Beban resistor daya 8,2 Ohm. Tegangan output sebesar 6Vpp. Terlihat sinyal output sama persis bentuknya dengan sinyal input. Sayangnya frekuensi generator yang digunakan kurang baik. Namun ini sudah menunjukkan bahwa slew rate amplifier ini sangat tinggi dibandingkan dengan kit amplifier lainnya.

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.

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.