RSS

Big Perkutut Amplifier

25 Des

Banyak orang menanyakan kepada saya, versi daya besar dari Perkutut Amplifier. Rupanya masih banyak yang suka amplifier sederhana namun berkualitas baik. Tentu saja sulit untuk membuat amplifier berdaya besar, sederhana, namun berkualitas baik. Kalau sekedar daya besar dan sederhana sangat mudah alias asal bunyi.

Jika konfigurasi output double emitter follower tetap dipertahankan, maka power supply maksimal sebesar +-63V DC, di atas ini Total Harmonic Distortion (THD) yang dihasilkan terlalu besar. Maka saya putuskan untuk memakai power supply +-63V DC. Konfigurasi output double emitter follower juga kurang baik jika dibebani dengan impedansi kurang dari 4 Ohm. Oleh karena itu, amplifier ini dirancang agar bisa dibebani speaker 4 Ohm dan mampu dibebani beban resistif sampai 3 Ohm sampai full power. Untuk itu diperlukan 4 pasang transistor final 2SC5200 dan 2SA1943. Untuk keperluan audio-pro, maka saya sertakan proteksi Safe Operating Area (SOA) untuk transistor final, yang outputnya bisa digunakan untuk memutus hubungan ke speaker dengan relay di speaker protector -nya.

Kemudian saya coba simulasikan. Ternyata open loop gain terlalu kecil sehingga THD yang dihasilkan cukup besar. Untuk menambah open loop gain, saya tambahkan cermin arus sebagai beban Long Tail Pair (LTP) atau penguat diferensial. Rasanya penambahan dua transistor sinyal kecil masih bisa dibilang “sederhana”. Schematic -nya ada di bawah ini.

Big Perkutut

Perbedaan utama amplifier ini dengan Perkutut Amplifier adalah cermin arus Q2 dan Q4. Cermin arus berfungsi agar arus kolektor kedua transistor LTP Q1 dan Q5 sama besarnya. Jangan lupa untuk menyertakan R5 dan R9 agar cermin arus bisa bekerja optimal sekalipun ada perbedaan karakteristik Q2 dan Q4. (Transistor walaupun tipenya sama, karakteristiknya tidak ada yang sama persis). Selain itu cermin arus menyebabkan impedansi beban LTP meningkat sehingga gain LTP juga meningkat.

R13 berfungsi mengurangi ketidakliniearan transistor VAS Q6 atau sebagai umpan balik negatif yang bersifat lokal. Nilainya tidak bisa terlalu tinggi karena bisa mengurangi open loop gain.

Titik kerja LTP ditentukan oleh sumber arus tetap Q3. LED1 berfungsi sebagai tegangan referensi sehingga dengan R8, arus kolektor Q3 menjadi 3,54mA. R7 untuk mengurangi disipasi daya Q3. Oleh cermin arus, arus dari sumber arus tetap ini dibagi dua sama besarnya. Kalau titik kerja transistor VAS ditentukan oleh R17 dan R18 yaitu sebesar 6,3mA.

Arus bias transistor final optimalnya 60 mA. Ini bisa diatur dengan trimpot R15.

Proteksi SOA

Bersama-sama dengan R42, R43, dan D5 transistor Q18 akan bekerja jika transistor final bekerja di luar batas yang sudah ditentukan. Jika hal ini terjadi, maka Q18 akan ON sehingga Q19 juga ON untuk memutuskan relay yang menghubungkan amplifier dengan bebannya (speaker). Grafik titik kerja proteksi SOA sebagai berikut.

Big Perkutut Protection

Jika kombinasi tegangan antara kolektor dan emitor (VCE)  dan arus kolektor (IC) di atas garis tersebut, maka proteksi ini akan bekerja. Arus minimal ditentukan oleh besarnya R42 yaitu 2 A, sedangkan arus maksimal ditentukan oleh R43 yaitu 4,5 A. Rangkaian proteksi tidak bekerja secara seketika, butuh waktu beberapa puluh mili detik.

Hasil Simulasi

Phase Margin = 87 derajat

Gain Margin = 16 dB

Slew Rate = 76 V/µS

THD pada 162W/8Ohm, 1kHz -> 0.012662%

THD pada 162W/8Ohm, 20kHz -> 0.016203%

THD pada 324W/4Ohm, 1kHz -> 0.017395%

THD pada 324W/4Ohm, 20kHz -> 0.020249%

PSRR pada 1kHz -> 108 dB

Saya simulasikan juga dengan transistor VAS (Q6) yang lebih baik yaitu 2SA1381. Namun transistor ini sangat sulit didapat (dua teman saya menjualnya secara online). Ternyata respon sinyal kotak sedikit ringing. Untuk mengatasinya saya ganti nilai R6 dan R10 menjadi 120 Ohm. Hasilnya seperti ini:

Phase Margin = 86 derajat

Gain Margin = 12 dB

Slew Rate = 77V/µS

THD pada 162W/8Ohm, 1kHz -> 0.005081%

THD pada 162W/8Ohm, 20kHz -> 0.018084%

THD pada 324W/4Ohm, 1kHz -> 0.008546%

THD pada 324W/4Ohm, 20kHz -> 0.019794%

PSRR pada 1kHz -> 107 dB

Konstruksi

Konstruksi yang disarankan secara garis besar mengikuti konstruksi Perkutut Amplifier. C14 sampai C21 dipasang dekat dengan masing-masing transistor final. Jika ada waktu saya akan bikin layout PCB nya.

Peringatan

Jika Anda sama sekali belum pernah membuat amplifier dengan transistor dan belum pernah membuat PCB, harap tidak mengimplementasikan amplifier ini. Mulailah dengan yang lebih mudah dulu seperti Perkutut Amplifier yang sudah terbukti bisa berfungsi dengan baik. Selamat mencoba.

Update 27 Maret 2015

Salah satu pembaca blog saya mengirimkan layout PCB Big Perkutut ke saya, namun belum dicoba karena komponennya belum tersedia semua. Layoutnya seperti ini:

un

Saya harap kalau sudah jadi bisa dikirimkan foto-fotonya dan revuew nya.

Update 25 Agustus 2015

Optimasi agar skematiknya bisa dipakai untuk transistor VAS 2SA1360 atau 2SA1381 dan sedikit perbaikan lainnya. Dan dikarenakan tidak stabilnya arus LED yang terlalu kecil, maka nilai R3 diperkecil sehingga tegangan LED lebih stabil.

BigPerkututVer2

Contoh Layout PCB

Ini sekedar panduan dalam membuat layout PCB dan belum diujicoba. Layout ini sudah diujicoba. R5 dan R9 nilainya 100 Ohm untuk memperbaiki DC Offset.

Big Perkutut ver1 sch

BigPerkututBottom

BigPerkututTop

Versi 77VDC

Saya membuat simulasi yang memakai power supply +-77VDC. Amplifier ini dirancang untuk dibebani speaker dengan impedansi paling kecil sebesar 4 Ohm. Schematicnya ada di bawah ini.

BigPerkututVer3

Hasil simulasi:

Phase Margin = 86 derajat

Gain Margin = 13 dB

Slew Rate = 70 V/µS

THD pada 272W/8Ohm, 1kHz -> 0.005484%

THD pada 272W/8Ohm, 20kHz -> 0.016985%

PSRR pada 1kHz -> 108 dB

Hasil Implementasi

Ini adalah hasil implementasi dari salah seorang teman saya yang dibahas di group facebook “DIY Indonesia”. Dengan ijinnya, fotonya saya tampilkan di sini.

Big_Perkutut

Update 11 Februari 2016

Saya memiliki ide untuk memperkecil THD dan menaikkan slew rate-nya sedikit, sehingga jadinya seperti ini.

BigPerkututver3sch


BigPerkututver3top


BigPerkututver3bottom

Update 3 Juli 2017

Ini untuk menaikkan slew rate nya menjadi 97V/uS.

Skematik:


big perkutut ver4 sch

Layout PCB:


big perkutut ver4 top


big perkutut ver4 bot

Iklan
 
30 Komentar

Ditulis oleh pada 25 Desember 2014 in Audio

 

Tag: ,

30 responses to “Big Perkutut Amplifier

  1. totox ari

    6 Februari 2015 at 19:00

    Tanya ms anistardi,,kalau R19/20 diturunkan nilainya akan bagaimana,,saya baca salah satu blog di internet tentang modif amplifier,nilai resistor yg letaknya di sini di turunkan mjd 1 ohm/5w

     
    • anistardi

      6 Februari 2015 at 19:47

      R19 dan R20 untuk meningkatkan PSRR. Nilainya makin besar, PSRR makin baik. Namun amplifier lebih cepat clipping (daya maksimal turun). Kompromi saja, kalau saya lebih suka kualitas suara lebih baik daripada daya maksimal lebih besar 🙂 Lebih baik lagi diganti dengan capacitance multiplier.
      Ada juga yang terobsesi daya besar tapi kualitas suara ngga diperhatikan atau memang ngga tahu caranya untuk meningkatkan kualitas suaranya (akurat).

       
  2. Daniel Suroyo

    19 Maret 2015 at 21:44

    Ga dibikin saja tef pak?

     
    • anistardi

      19 Maret 2015 at 21:53

      Kalau beban transistor VAS pakai resistor bootstraap pengaruh penggunaan TEF ngga terlalu signifikan. Tapi kalau bebanya sumber arus tetap seperti Blameless 150, pengaruhnya cukup signifikan. Apalagi kalau dibebani speaker 2 Ohm, THD masih ngga naik secara signifikan.

       
  3. Daniel Suroyo

    19 Maret 2015 at 22:11

    BTW gambar disaya susah dibuka, error terus pak

     
    • anistardi

      19 Maret 2015 at 22:24

      Gambar yg mana? Kirim saja link nya ke email, nanti saya kirimi versi pdf nya.

       
  4. Daniel Suroyo

    19 Maret 2015 at 22:33

     
  5. dimmaz wahyu

    25 Maret 2015 at 16:12

    TR final boleh di ganti versi Sanken pak?

     
    • anistardi

      25 Maret 2015 at 16:55

      Yang 2SC2922 dan 2SA1216? Bisa banget… 🙂

       
  6. bandar

    26 Maret 2015 at 21:16

    top

     
    • pendik

      12 Mei 2015 at 14:11

      pak, apakah boleh minta layout?trimakasih

       
      • anistardi

        12 Mei 2015 at 14:53

        Untuk Big Perkutut saya belum membuat layout PCB nya. Rencananya teman2 saya yang akan membuat layout-nya.

         
  7. bandar

    26 Maret 2015 at 21:27

    kirim foto di komen gk bs carane

     
  8. bandar

    27 Maret 2015 at 15:54

    maa dioda 4007 di rail negatif kebalik

     
  9. hajidian

    28 Maret 2015 at 19:02

    ini layout mas bandar….

     
  10. bandar

    30 Maret 2015 at 22:50

    yoi

     
  11. dimmaz wahyu

    30 April 2015 at 07:49

    Boleh minta layout hitam-putih yg siap print pak?

     
    • anistardi

      30 April 2015 at 10:19

      Belum buat layoutnya untuk amplifier ini. Rencananya layoutnya akan dibuat beberapa orang, ngga tahu apakah mereka akan membagikan secara gratis atau tidak.

       
  12. bLacK- GanteX

    4 Agustus 2015 at 04:20

    SOA protectionya bagus idenya, cuma yg jadi kendala, apakah saat relay memutus ke beban tidak terjadi berulang – ulang? karena saat relay memutus ke beban, maka SOA protectionnya tidak akan mendeteksi kalau TR bekerja diluar SOAnya, otomatis relay akan menghubungkan lagi dengan beban, kejadian ini terjadi berulang – ulang, sampai beban dilepas. apakah malah tidak memperparah keadaan / kondisi final ?

    mungkin lebih baik dengan vi limitter kang 😀

     
    • anistardi

      4 Agustus 2015 at 06:36

      Setiap solusi tidak akan sempurna. Proteksi ini akan melindungi amplifier dari beban lebih (overload) tanpa meningkatkan cacat saat tidak terjadi overload. Memang kelemahannya jika beban diputus maka overload hilang sehingga relay akan ON-OFF terus menerus. Ini bisa diatasi dengan saklar yang bersifat “latch”. Kelemahan V/I limitter adalah cacat akan meningkat walaupun saat tidak terjadi overload. Tergantung pilihan masing-masing 🙂 Untuk amplifier rumahan, terutama yang dibuat pabrik Jepang banyak yg memakai proteksi ini.

       
  13. bandar

    27 Agustus 2015 at 17:18

    sip di lanjut

     
    • anistardi

      27 Agustus 2015 at 18:14

      Katanya Big Perkututnya sudah jadi? Boleh minta fotonya?

       
      • bandar

        28 Agustus 2015 at 22:03

        layout nya hangus hardis rusak jd di coba make jalur biasa tetapi hasil sdh fik

         
      • fathur rozi

        9 April 2016 at 00:15

        Boleh minta layoutnya gak pak

         
  14. Edi Pranoto

    3 Juli 2017 at 10:34

    Untuk yang versi 4.0 sudah tersedia PCB atau Kit nya belum Pak ?

     
    • anistardi

      3 Juli 2017 at 10:54

      Belum semuanya. Tapi ada orang yang yang sudah menyediakan kitnya, saya lupa namanya.

       
      • Edi Pranoto

        3 Juli 2017 at 10:58

        Ok Pak, nunggu tersedia aja wes, semoga hargane juga ekonomis, hehee….

         
  15. sotxindonesia

    10 Juli 2017 at 19:55

    pak … saya mohon izin utk buat yang versi 4 ya …. salam hormat

     

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: