RSS

Merancang Amplifier Untuk Sound System Yang Terdistribusi (Bagian I)

09 Nov

Pada artikel sebelumnya, telah disebutkan bahwa Indonesia mengikuti standard 100V. Kali ini akan saya rancang amplifier yang memenuhi standard tersebut dengan cara BTL (Bridge Tie Load). Karena sepsifikasi amplifier ini tidak mengutamakan kualitas suara yang tinggi, tapi lebih mementingkan kehandalan dan efisiensi maka saya bisa membuat rancangan amplifier yang sangat sederhana dengan komponen yang sangat mudah didapat.

Agar amplifier yang di BTL bisa menghasilkan tegangan keluran 100V rms maka perlu tegangan power supply +-77V. Beban maksimal yang direncanakan adalah 30 Ohm sehingga daya keluarannya maksimal 333W rms, sehingga amplifier tanpa BTL harus mampu dibebani impedansi 15 Ohm. Amplifier tanpa BTL akan menghasilkan daya 166W rms pada 15 Ohm. Dasar rancangannya adalah Perkutut Amplifier.

Distributed Amp Basic

Schematic diatas adalah amplifier yang belum di BTL. Perbedaannya dengan Perkutut Amplifier ada dua. Pertama, sumber arus tetap penguat diferensial memakai resistor yang ditetapkan sebesar 1,56mA. Kedua, adalah pembatas arus transistor final Q11 dan Q12. Arus emitor transistor final dibatasi sekitar 2,8A. Karena memakai 2 pasang transistor final, maka arus puncak dibatasi sekitar 5,6A.Ini adalah rangkain proteksi sederhana untuk transistor final sehingga transistor final aman terhadap beban yang terlalu kecil. Namun untuk proteksi hubung singkat, rangkaian ini tidak mencukupi. Dibutuhkan fuse/sekering pada jalur power supply nya.

Hasil simulasi rangkaian ini adalah:

Phase Margin = 83 derajat. Gain Margin = 14 dB.

THD pada 164W, 15 Ohm, 1kHz sebesar 0,03%.

Slew rate = 11 V/uS sehingga bandwidth full power sekitar 25 kHz (Layak disebut penguat audio, ada kit amplifier yang saya simulasikan bandwidth full power hanya mencapai beberapa kHz).

Amplifier yang di BTL dengan pre-amp, schematic nya seperti ini:

Distributed Amp

Cara BTL amplifier ini dengan menambahkan resistor R24. Penguatan tegangan amplifier sebesar 32x atau 30 dB akan menghasilkan daya maksimal saat tegangan input sebesar 1,56V rms. Tegangan input sebesar ini memerlukan penguat tegangan tambahan sehingga pas jika dihubungkan dengan peralatan lainnya. Untuk itu dipakai op-amp NE5532 sebagai pre-amp. U1A sebagai penguat tegangan non-iverting dengan penguatan tegangan 7,6x atau 17,7 dB. Sedangkan U1B sebagai buffer (penguat tegangan dengan penguatan 1x). Buffer ini digunakan agar impedansi input nya tinggi. R5 sebagai pengatur volume harus yang bertipe logaritmik.

Pada artikel selanjutnya akan dibahas power supply untuk rancangan ini.

 
48 Komentar

Ditulis oleh pada 9 November 2014 in Audio

 

Tag: ,

48 responses to “Merancang Amplifier Untuk Sound System Yang Terdistribusi (Bagian I)

  1. kang fawzee

    10 November 2014 at 17:44

    Mau tanya, mana yang lebih bagus untuk mendapatkan output yang lebih besar dengan menaikkan tegangan sampai +100v 0 -110V dengan memBTL dua buah power dengan tegangan tetap rendah.

     
    • anistardi

      10 November 2014 at 18:05

      Performa yang terukur lebih baik cara BTL, karena trafo pada output amplifier membatasi bandwidth dan menambah cacat. Tapi perlu diingat, speaker yang digunakan bukan tipe yang cacatnya rendah. Jadi hasil akhir (yang terdengar) sangat mungkin tidak ada perbedaan. Untuk memutuskan apakah pakai trafo atau BTL sebaiknya dasar utama adalah harga, ketersedian komponen, dan apakah kabel transmisi perlu terisolasi dengan amplifier.

       
      • kang fauzee

        12 November 2014 at 06:00

        Trim’s pak atas jawabannya, mungkin pertanyaan saya di atas agak membingungkan karena kurang kata ATAU setelah +100v 0 -110v…..

        Jadi maksud pertanyaan saya, manakah yang lebih bagus sebuah power dengan tegangan rail -110v 0 +110v yang di rangakai biasa (tidak BTL) ataukah dua buah power yang dirankai BTL dengan tegangan rail -55v 0 + 55 volt, yang mana kedua2nya bisa menghasilkan tegangan output pada speaker 100volt.

         
      • anistardi

        12 November 2014 at 08:22

        Maaf saya salah mengerti pertanyaannya.
        Sistem 100V adalah sistem yg menghasilkan tegangan 100V RMS pada daya maksimalnya. Jadi tegangan puncak ke puncak bukan + 100 dan – 100V tapi +141,4V dan -1,41,4V. Tegangan puncak = akar dua dikali tegangan RMS. Jadi tegangan power supply nya harus sedikit lebih tinggi daripada +141,4V dan -141,4V. Ini karena transistor memiliki tegangan saturasi dan jika tidak memakai tegangan power supply yang teregulasi, tegangan power supply akan turun saat dibebani. Tentu saja akan lebih sederhana kalau tidak memakai BTL. Tapi sulit mencari transistor driver dan final yang tegangan VCE maksimal lebih besar dari 300V. Transistor 2SC5200 memiliki VCE maksimal 250V, jika power supply nya ideal bisa dipakai untuk tegangan power supply +-125V. Namun karena power supply nya tidak teregulasi maka maksimal hanya bisa memakai tegangan power supply +-110V dengan memperhitungkan jika ada kenaikan tegangan dari PLN. Untuk kualitas suaranya jika dirancang dengan baik tidak ada bedanya jika dengan atau tanpa BTL.

         
  2. kang fauzi

    12 November 2014 at 10:00

    Trimakasih pak atas penjelasannya, sangat memberikan pengetahuan tambahan buat saya.

     
  3. kang fauzi

    12 November 2014 at 10:07

    mau tanya lagi pak, selain pertimbangan rugi2 daya pada kabel, apakah pertimbangan lain untuk memutuskan memakai sistem BTL ?
    Misalkan ada power stereo yang telah siap dioperasikan secara BTL dengan tegangan +- 70vdc yang akan mendrive 4 buah speaker yang disusun sehingga Rdc = 8 Ohm. manakah yang lebih baik jika power tersebut dibuat stereo yang masing2 mendrive 2 buah speaker dengan susunan menjadi Rdc = 4 Ohm.

     
  4. kf

    13 November 2014 at 07:26

    makasih pak, saya pahami dulu, teorinya betul2 mantap dan sangat terhitung, namun agak berbeda yang terjadi di lapangan saat ini, saya tidak pernah melihat yang menggunakan trafo, mereka hampir seluruhnya bahkan yang buildup pun mereka hanya menggunakan kombinasi speaker.

     
  5. kf

    15 November 2014 at 12:35

    Wah apa yang bapak tampilkan semua terukur sesuai spesifikasi, mantap…

     
  6. kf

    15 November 2014 at 19:22

    mau tanya pak mohon diberi penjelasan, dalam skema BTL di atas, bapak menambahkan pre amp dengan salah satu alsannya adalah untuk meningkatkan gain, mengapa tidak menaikkan gain dari powernya sendiri dengan jalan memperbesar R umpan bali sedemikian hingga didapat penguatan yang sama besar dengan penggunaan preamp.
    Menurut saya, menambah pre-amp rentan dengan penambahan noise.
    trima-kasih.

     
    • anistardi

      16 November 2014 at 06:34

      Menaikkan gain pada amplifier akan menaikkan THD dan mempersempit bandwidth. Apalagi amplifiernya hanya memiliki open loop gain yang kecil. Gain amplifier umumnya antara 20x sampai 40x. Banyak orang Indonesia merancang dan memodifikasi gain amplifier sampai 300x sehingga THD naik sampai 6% di frekuensi tinggi. Ini karena mereka tidak tahu THD itu apa. THD 6% ini jauh lebih buruk daripada rancangan amplifier tahun 1950an! Untuk noise tidak masalah jika perancangan PCB nya baik. Saya sudah berkali-kali bikin amplifier dengan pre-amp dan tidak punya masalah dengan noise.

       
  7. kf

    16 November 2014 at 14:15

    Terima-kasih banyak pak atas ilmunya, sangat bermanfaat bagi saya, walaupun saya jarang ngoprek system audio, namun ilmu yang seperti bapak sampaikan sangat bermanfaat bagi desain sebuah sistem amplifier.

     
  8. kf

    16 November 2014 at 14:19

    Saya sangat mengagumi desain power BTL di atas karena tidak menggunakan preamp sebagai BTL, namun menggunakan R24 sebagai pembalik fasa, yang ingin saya tanyakan apakah dua buah power di atas satu inverting dan satunya non inverting ??

     
    • anistardi

      16 November 2014 at 18:58

      Cara BTL seperti ini sudah umum, bukan ide saya. Amplifier yang menerima input adalah non-inverting, sedangkan yang satu lagi inverting dengan inputnya mengambil output dari amplifier yang lain.

       
  9. kf

    16 November 2014 at 14:21

    Mau tanya mohon penjelasan, apakah akan beda spesifikasi (THD, Respons Frequency, bandwith, HIFI dll) bila dua buah power di susun dengan penguatan inverting dengan non inverting ??

     
    • anistardi

      16 November 2014 at 19:06

      Umumnya THD amplifier inverting sedikit lebih kecil daripada yang non-inverting. Sedangkan Signal to Noise Ratio (S/N ratio) lebih besar amplifier yang non inverting. Dengan asumsi penguatannya sama. Perbedaan ini sangat kecil sehingga seringkali tidak bisa dibedakan oleh telinga.

      Untuk frekuensi respon dan bandwidth tergantung kondisi open loop dan besarnya penguatan closed loop, jika amplifier tersebut memakai global negative feedback. Untuk memahami ini harus mempelajari terlebih dahulu sistem kontrol dengan umpan balik, diagram Bode, dsb.

       
  10. gedexs

    19 Januari 2015 at 18:56

    matur suwun / terima kasih banyak atas pencerahannya Pak Bimo….salam

     
  11. gedexs

    19 Januari 2015 at 19:40

    O…iya maaf sebelumnya Pak saya kepingin power amp saya multi fungsi bisa stereo dan bisa BTL…bisakah pak Bimo kirim,i saya gambarnya untuk pemasangan swicth nya…terima kasih sebelum dan sesudahnya

     
  12. noise

    25 Februari 2015 at 12:52

    Pak kalo boleh, tolong di buatkan layoutnya (yang BTL) , aku pengen nyoba

     
  13. Arief Arbi

    22 Mei 2015 at 16:41

    Pak Anis, apakah rangkaian BTL diatas bisa dipasangkan pada PA Blazer.
    Mohon pencerahannya.
    Thanks
    Arief.

     
    • anistardi

      22 Mei 2015 at 17:31

      Blazer macam2, silakan dilihat schematiknya….

       
      • Arief Arbi

        31 Desember 2015 at 10:29

        Salam pak Anis, saya punya pa blazer 500w 2buah dan skrg terpasang stereo. Untuk mem- BTL pa tsb apakah bisa menggunakan rangkaian diatas?
        Mohon bantuannya pak.
        Thanks

         
      • anistardi

        31 Desember 2015 at 11:22

        Kalau power supplynya +-63VDC sampai +-77VDC bisa di BTL agar memenugi standard 70V atau 100V line distribution.

         
  14. sirah

    9 Juni 2015 at 07:21

    Saya mohon share untuk power ampli toa dan pak Anis merujuk keUrl ini. kebbanyakan orang disekitar saya menggunakan ocl untuk dorong speaker toa, apakah power ini bisa lebih bagus dari ocl untuk dorong speaker toa. ats bimbingannya terimakasi pak Anis

     
    • anistardi

      9 Juni 2015 at 10:30

      Silakan. Perlu diperhatikan impedansi speakernya. Rancangan ini hanya ditujukan untuk speaker yang impedansinya tinggi.

       
  15. sirah

    11 Juni 2015 at 02:20

    pak Anis kalau ada layout pcbnya tolong dimuat ngge pak Anis. saya pingin belajar power amps untuk toa

     
  16. sirah

    17 Juni 2015 at 00:23

    seumpama nggak pakek trafo switching apa bisa buat dorong langsung speaker toa pak Anis

     
    • anistardi

      17 Juni 2015 at 09:39

      saya tidak mengerti maksud pertanyaannya. Buat apa trafo switchingnya?

       
  17. sirah

    19 Juni 2015 at 03:31

    maaf pak Anis, trafo pada output speaker

     
  18. sirah

    19 Juni 2015 at 03:34

    saya pingin sekali rakit buat dorong speaker toa dimushalla.

     
  19. sirah

    19 Juni 2015 at 03:39

    maksud saya nggak pakai trafo pada outputnnya. dari output power ampli langsung ke speaker toa. apa sudah bisa dorong speaker toa apabila tanpa tambahan trafo pada output. sudah pingin banget mencoba pak Anis

     
    • anistardi

      19 Juni 2015 at 07:51

      untuk speaker impedansi rendah (4-16 ohm) bisa memakai amplifier umum, tapi untuk speaker impedansi tinggi bisa memakai amplifier BTL dengan power supply +-77VDC seperti yang dijelaskan pada artikel ini

       
  20. sirah

    20 Juni 2015 at 01:54

    nggeh pak Anis. tapi saya pingin banget mencoba rancangan pak Anis

     
  21. sirah

    20 Juni 2015 at 01:57

    saya akan coba rancangan pak Anis tanpa btl

     
  22. sirah

    4 Juli 2015 at 15:21

    pak Anis mohon modifan ocl buat dorong speaker toa untuk imedansi rendah.mohon nggeh pak Anis

     
    • anistardi

      4 Juli 2015 at 16:26

      Impedansinya berapa dan daya maksimal speakernya berapa? Apa hanya satu speaker atau bagaimana? Jarak antara amplifier dan speaker jauhnya berapa?

       
  23. sirah

    5 Juli 2015 at 17:53

    pakai 2 speaker pak Anis impedansi 8 ohm, power amp ocl sekitar 100watt-150watt. jarak antara power ampli dan speaker 14 meter.

     
    • anistardi

      5 Juli 2015 at 19:58

      Pakai Perkutut Amplifier saja.

       
  24. sirah

    5 Juli 2015 at 23:11

    nggeh pak Anis. terimakasih banyak pak Anis

     
  25. sirah

    6 Juli 2015 at 13:44

    pak Anis untuk transistor tipe 2SC1845 dantransistor tipe2sa1360 saya belum bisa mendapatkanya. untuk penggantinya pakai transistor tipe apa pak Anis buat PA Perkutut design pak Anis

     
  26. sirah

    6 Juli 2015 at 20:30

    terimakasih banyak Pak Anis. sehat selalu. Amiin

     
  27. sirah69

    27 September 2015 at 07:25

    siip

     
  28. Yusuf rohmani

    11 November 2015 at 02:24

    Pak Anis.saya ingin coba konsep bapak ini untuk paging di sekolahan (saya guru).yg ada sekarang pk trafo output disignnya sampai 1500wat peak.rate nya pada 1200watt.untuk mengkover 45 ruang.tiap ruang sudah ada matching dari 100v ke 25v(40wat.imp 16ohm).problema sekarang pada maintenance system ini pak.berat sekali(pk terafo kotak).saya percaya dengan konsep anda semuanya akan lebih sederna efisiensinya tinggi.namun dengan skema BTL yg bapak berikan 333watt saya hitung hanya untuk 8 ruang saja 333÷40=8.3 ruang,mohon sarannya pak.matur nuwun

     
    • anistardi

      11 November 2015 at 06:43

      Agar bisa menghasilkan daya 1200 watt rms maka amplifier tersebut harus mampu dibebani 8 Ohm saat di BTL. Untuk Itu saya sarankan memakai amplifier Blameless 1200 yang ada di blog saya. Amplifier tersebut sudah disempurnakan oleh Dian Arif yang juga menjual kitnya.

       

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: