RSS

Arsip Penulis: anistardi

Simple Blameless Pre-amplifier


Ini rancangan pre-amplifier (line level) discrete saya yang pertama kali sukses. Sebelumnya saya pernah bikin tapi masih ada yang belum memuaskan. Namun bagaimana kualitas suaranya, saya sendiri belum tahu. Saya belum membuatnya, dan saya tahu kualitasnya memuaskan dari testimoni orang-orang yang membuatnya.

Awal cerita dari sebuah thread di forum www.diyaudio.com yang membahas soal pre-amplifier discrete, maka saya coba bikin sebuah simulasi pre-amplifier sederhana yang memakai topologi “blameless“.

Ini schematic-nya:

Simple Blameless Pre-amp

R41 adalah potensiometer untuk volume control, memakai tipe logaritmik. Input memakai LTP Q1 dan Q5 dengan cermin arus Q2 dan Q4. VAS memakai transistor Q6 dan diberi buffer emitter follower yang bekerja push-pull, yaitu Q8 dan Q9. Arus bias tidak bisa diatur dan ditetapkan sekitar 20mA. Ini artinya pre-amplifier ini bekerja pada kelas A jika bebannya lebih besar dari 375 Ohm. Arus LTP ditentukan oleh sumber arus Q3 dan arus VAS ditentukan oleh sumber arus Q7. R4 untuk mengatur DC Offset. Power supply memakai tegangan 15VDC simetris.

Hasil Simulasi

Cacat (THD) pada 3,4Vpeak, 2KOhm, 1kHz -> 0.000316%

Simple Blameless THD 1kHz

Terlihat cacatnya sangat dominan pada harmonik ke-2.

Cacat (THD) pada 3,4Vpeak, 2KOhm, 20kHz -> 0.002929%

Simple Blameless THD 20kHz

Cacat pada frekuensi 20kHz, harmonic profile-nya monotonic. Harmonic profile cacatnya ini akan terus seperti ini jika pre-amplifier ini bekerja pada daerah kelas A -nya.

Ini hasil simulasi lengkapnya:

Phase Margin: 80 derajat.
Gain Margin: 21 dB.
THD pada 3,4Vp/600Ohm, 1kHz: 0.000378%
THD pada 3,4Vp/600Ohm, 20kHz: 0.002978%
THD pada 3,4Vp/2KOhm, 1kHz: 0.000316%
THD pada 3,4Vp/2KOhm, 20kHz: 0.002929%
Slew Rate: 56 V/uS
PSRR 1kHz: 90 dB

Layout PCB

Simple Blameless Pre-amp top

Simple Blameless Pre-amp bottom

Layout PCB di atas sudah dicoba oleh seorang anggota forum www.diyaudio.com yang menamakan dirinya Mouna. Pada group facebook yang bernama DIY Audio Indonesia, Abidin Prawiro membuat sendiri layout PCB nya dan sudah mencobanya, lalu diikuti oleh Dusko Bozanic. Ini rakitannya:

Simple Blameless-Dusko Bozanic

Iklan
 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 31 Desember 2017 in Uncategorized

 

Blameless 50 Amplifier


Setelah kami sukses mengembangkan amplifier Blameless 100 dengan masukkan dari berbagai pihak, maka saya merancang amplifier Blameless 50 yang memiliki topologi sama persis dengan Blameless 100 tapi memiliki daya maksimal yang lebih kecil.

Berawal dari kritik beberapa orang karena menganggap Blameless 100 terlalu “jujur” (cacatnya terlalu kecil), maka saya rancang amplifier ini dengan cacat sedikit lebih besar dengan cacat harmonik ke-2 yang dominan. Ini sebenarnya bukan selera saya, tapi sekedar untuk membuktikan bahwa amplifier solid state juga bisa menghasilkan cacat harmonik ke-2 yang dominan seperti halnya tube amplifier. Tentu saja amplifier ini tidak akan sama persis dengan tube amplifier pada umumnya, karena karakteristik lainnya -berbeda. Misalnya damping factor-nya jauh lebih besar, Signal to Noise ratio -nya jauh lebih besar dan Total Harmonic Distortion-nya jauh lebih kecil. Yang mirip hanya harmonic profile dari cacatnya.

Ini skematik diagramnya:


Blameless50sch

Beberapa nilai komponen diganti untuk menyesuaikan tegangan power supply yang lebih rendah, yaitu 25VDC. Juga beberapa tipe transistor disesuaikan. Rangkaian bias servo sedikit berubah karena transistor driver tidak dipasang di pendingin transistor final. Memang tidak diperlukan pendingin pada transistor driver. Juga capacitance multiplier pada bagian negatif power supply dihilangkan.

Hasil Simulasi

Total Harmonic Distortion pada beban 8 Ohm, frekuensi 1kHz, daya 16W rms:

Blameless50THD1kHz

Cacat harmonik ke-2 dominan, cacat harmonic ke-3 sedikit lebih kecil, dan cacat harmonik ke-4 dan seterusnya jauh lebih kecil. THD nya sendiri sebesar 0.000164%. Cukup kecil dibandingkan amplifier solid state pada umumnya. Apalagi kalau dibandingkan dengan tube amplifier pada umumnya.

Sedangkan slew rate nya sebesar 75V/uS. Sangat tinggi dibandingkan amplifier pada umumnya dengan tegangan power supply yang sama.

Blameless50slewrate

Secara garis besar hasil simulasinya sebagai berikut:

Phase Margin: 64 derajat
Gain Margin: 23 dB
THD pada 16W/8Ohm, 1kHz: 0.000164%
THD pada 16W/8Ohm, 20kHz: 0.000741%
Slew Rate: 75V/uS
PSRR pada 1kHz: 103 dB

Dengan power supply 25VDC menghasilkan daya maksimal sekitar 25W rms pada 8 Ohm atau 40W rms pada 4 Ohm.

Bagi penggemar reproduksi suara yang mendekati akurat lebih menyukai amplifier Blameless 100 daripada Blameless 50. Dua orang teman yang berprofesi sebagai sound engineer lebih suka amplifier Blameless 100 untuk digunakan di pekerjaan mereka. Namun bagi penggemar tube amplifier dan orang awam, biasanya lebih menyukai amplifier Blameless 50 ini.

Jika kita mengerti selera orang lain dan bisa menterjemahkannya dalam spesifikasi teknik, maka bagaimana  amplifier “bersuara” bisa direncanakan. Bukan dengan cara coba-coba (ngawur). Saya selalu berusaha memahami selera banyak orang dan berusaha menterjemahkannya dalam spesifikasi teknik.

 
2 Komentar

Ditulis oleh pada 25 Desember 2017 in Uncategorized

 

BTL (Bridge Tie Load) Amplifer


BTL amplifier adalah dua amplifier yang dijadikan satu amplifier dengan cara kedua inputnya berbeda fasa 180 derajat dan speaker dihubungkan ke kedua output amplifier tersebut (tidak melalui ground). Prinsipnya seperti ini:

BTL amp

Saya contohkan op-amp yang memiliki prinsip kerja yang sama dengan amplifier, yaitu U1 dan U2. Tegangan input V3 dan V4 berbeda fasa 180 derajat. Penguatan tegangannya (gain) sama dengan satu agar mudah analisanya. Bentuknya seperti ini:

BTL_Vin

Tegangan output U1 dan tegangan output U2 sama persis dengan tegangan inputnya masing-masing, karena gain = 1. Namun tegangan OUT_U1 terhadap OUT_U2 adalah selisih antara tegangan OUT_U1 terhadap ground dengan tegangan OUT_U2 terhadap ground. Bentuknya seperti ini:

BTL_Vout

Selisih tegangan OUT_U1 dengan OUT_U2 adalah 2x dari tegangan OUT_U1. Ini karena tegangan OUT_U1 dengan OUT_U2 sama besar tapi beda fasa 180 derajat. Pada contoh di atas tegangan puncak OUT_U1 = 1V dan tegangan puncak OUT_U2 = -1V. Selisih tegangannya adalah 1V – (-1V) = 2V.

BTL digunakan agar tegangan maksimal output amplifier menjadi dua kalinya. Berdasarkan rumus daya = tegangan kali tegangan dibagi bebannya (P = V x V / R), maka jika tegangannya menjadi 2x sebelumnya maka daya akan menjadi 4x sebelumnya.

Tentu saja prakteknya dayanya tidak naik 4x nya karena tidak memakai power supply yang teregulasi, jadi tegangan power supply akan turun saat daya amplifier naik, sehingga tegangan maksimal amplifier sedikit lebih kecil daripada saat tidak di-BTL. Juga tergantung dari rating daya power supply nya. Karena daya output (daya maksimal amplifier) selalu lebih kecil daripada daya input (daya maksimal power supply). Efisiensi amplifier selalu kurang dari 100%. Umumnya daya amplifier yang di-BTL sekitar 2,5x sampai 3x daya maksimal saat tidak di BTL.

Pembebanan amplifier BTL

Perlu diperhatikan bahwa masing-masing amplifier “merasakan” impedansi beban setengah dari impedansi beban saat di BTL. Misalnya saat di BTL impedansi speakernya 8 Ohm, maka masing-masing amplifier seolah-olah dibebani dengan speaker 4 Ohm. Demikian juga jika saat di BTL impedansi speakernya 4 Ohm, maka masing-masing amplifier seolah-olah dibebani dengan speaker 2 Ohm.

Beban BTL

Sebelum memilih impedansi speaker pada amplifier BTL, periksa kemampuan masing-masing amplifiernya. Jika amplifier dibebani dengan impedansi terlalu rendah, diluar kemampuannya, akan sangat membahayakan amplifier tersebut.

Cara men-BTL Dua Amplifier

Ada dua cara men-BTL. Yang pertama dengan menambah sebuah resistor yang dihubungkan ke salah satu output amplifier dan ke input umpanbalik amplifier lainnya. Seperti yang dijelaskan pada artikel ini. Namun untuk pemula tidak saya sarankan.

Contoh BTL dengan resistor yang SALAH:

SimpleBTLSalah

Tegangan DC pada output amplifier U1 akan mempengaruhi tegangan DC pada output amplifier U2 melalui R8.

Penerapan yang BENAR, seperti ini:

SimpleBTLBetul

Tegangan DC output amplifier U1 melalui R8 tidak akan mempengaruhi tegangan DC output amplifier U2 karena diblok (ditahan) oleh C2.

Cara kedua adalah dengan membalik fasa salah satu input amplifiernya. Misalnya dengan rangkaian seperti ini:

Simple Balance Output

IC1A adalah op-amp dalam mode non-inverting dengan gain = 1x. Lalu outputnya digunakan sebagai input IC1B yang juga op-amp dalam mode inverting dengan gain = -1x.

Kesimpulan

Membuat amplifier BTL adalah sebuah hal yang aman kalau kita tahu caranya dan tahu keterbatasannya. Pastikan daya maksimal power supply nya mencukupi. Pastikan impedansi speakernya disesuaikan dengan kemampuan amplifernya. Dan pastikan speaker yang dipakai daya maksimalnya sesuai dengan daya maksimal amplifiernya.

 
9 Komentar

Ditulis oleh pada 21 April 2017 in Audio, Uncategorized

 

Variable Band Pass Filter


Speaker untuk public address seringkali hanya memiliki frekuensi respon terbatas pada daerah mid saja. Contohnya speaker corong yang biasa digunakan di masjid. Jika ada frekuensi rendah atau frekuensi tinggi diluar jangkauan speakernya umumnya akan menambah cacat suaranya. Untuk itu frekuensi diluar jangkauan speaker tersebut harus dibuang. Rangkaian untuk membuang frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dinamakan band pass filter.

Band pass filter yang saya rancang di sini, bisa diatur batas frekuensi rendah dan frekuensi tinggi (cut-off) yang akan dibuang. Rangkaiannya seperti ini.

bandpass-filter

IC1 adalah penguat non-inverting dengan gain 4,3x. Outputnya diumpankan ke IC2A sebagai low pass filter yang frekuensi cut-off nya diatur oleh R12, yaitu sebesar 1,8kHz sampai 9,8kHz. Rangkaian ini membuang frekuensi tinggi yang tidak diperlukan. Kemudian outputnya dimasukkan ke IC2B sebagai high pass filter yang frekuensi cut-off nya diatur oleh R14, yaitu sebesar 135Hz sampai 920Hz. Rangkaian ini membuang frekuensi rendah yang tidak diperlukan.

R16 untuk mengatur volume. IC2C dan IC2D sebagai buffer yang memiliki output berbeda fase 180 derajat. Jika digunakan untuk speaker impedansi rendah (kurang dari 16 Ohm), maka cukup dipakai salah satu output dari IC2C atau IC2D. Kalau dipakai untuk speaker impedansi tinggi yang mengikuti standard 70V atau 100V line distribution, kedua output IC2C dan IC2D bisa digunakan untuk membuat amplifier BTL (Bridge Tie Load) sehingga output amplifier tidak perlu trafo matching.

Power supply memakai tegangan simetris 15VDC yang teregulasi.

Jika tidak mau bersusah payah membuat layout PCB nya sendiri, maka PCB bisa dibeli di sini: https://www.tokopedia.com/dadesign/pcb-dad-bpf-v01

 

 
7 Komentar

Ditulis oleh pada 12 November 2016 in Audio, Uncategorized

 

FX8 Modification


FX8 adalah rancangan APEX di diyaudio.com yang memakai input LTP, pembalik fasa dan VAS simetris dengan output lateral mosfet. Saya memodifikasinya agar THD lebih kecil dan slew rate lebih tinggi. Ini simulasi dari modifikasi saya. Kemudian saya membuat layout PCB seperti ini. Kemudian salah seorang anggota diyaudio.com yang nickname-nya Prasi, merapikan layout saya sehingga menjadi seperti ini dan ini.

Layout PCB dari Prasi pertama kali dites oleh anggota diyaudio.com, Xrk971 pada thread tersebut. Dia juga membandingkan beberapa amplifier sederhana dengan cara merekam suara dari speaker dan FX8 ini memiliki cacat yang paling rendah. Xrk971 juga meng-upload rekaman suara dari speaker yang memakai amplifier-amplifiernya termasuk FX8 yang bisa di download di sini. Dari komentar-komentar pada thread tersebut, banyak yang suka karakter suara yang dihasilkan oleh FX8.

Ada satu lagi anggota diyaudio.com (orang asing) yang membuat FX8 ini tapi saya lupa namanya. Beberapa teman saya juga sudah mencoba FX8 ini, misalnya Charlie Elang, Wawan Dermawan, dan Waluyo Jonoperwito.

Terakhir, saya membuat modifikasi agar cacat H2 nya lebih besar dengan menambah resistor 100K ohm di basis-collector transistor VAS dan sudah dicoba oleh Wawan Dermawan dan Waluyo Jonoperwito. Mereka lebih suka dengan modifikasi ini.

Jika Anda tertarik membuatnya dan tidak mau repot-repot membuat PCBnya, silakan hubungi Daniel Suroyo.

 

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 17 September 2016 in Audio, Uncategorized

 

Membedah Amplifier Juara I Kompetisi Chip Amplifier


Sebuah group Facebook yang dinamakan “DIY AUDIO CHIP AMPLIFIER” telah mengadakan kompetisi DIY CHIPAMP BLIND TEST pada tanggal 6 Agustus 2016. Adapun yang dinilai adalah sebagai berikut: tonal, sound stage, dan image. Perangkat yg digunakan untuk pengujian:
– Speaker:
— AudioKitchen, Impedance nominal 8 ohm, Sensitivity 86dB/WM, Bandwidth freq. 60-20,000Hz

– Kabel RCA: Vermouth Seranede Balance Interconnect
– Kabel Speaker: Vermouth Seranede II with Rhodium Banana to Banana
– Payer(Source): DAC Ifi micro iDSD

PosterKompetisi

Foto-foto dan pembahasan tentang kompetisi tersebut, bisa dibaca pada group tersebut. Namun di sini akan dibahas rancangan juara pertama, yang di raih oleh Sdr. Cahyana Kuhminarta yang memakai IC LM3886 mode non-inverting. Fotonya sebagai berikut:

 

ChipampJuara1

Rancangan tersebut terdiri dari: trafo toroid, PSU (Power Supply), CMBJT (Capacitance Multiplier Bipolar Junction Transistor), GC LM3886, dan Speaker Protector. Yang tidak biasa adalah pemakaian CMBJT.

Fungsi CMBJT adalah mengurangi tegangan ripple power supply menjadi sangat kecil. Tegangan outputnya tidak teregulasi, sehingga tegangannya akan turun jika arus bebannya meningkat, namun tegangan ripple nya tetap sangat kecil. Capacitance multiplier yang populer saat ini di diyaudio.com adalah rancangan PMI yang merupakan penyederhanaan dari rancangan Mr. Evil yang memakai output Mosfet. Namun saya ingin membuat rancangan dengan transistor yang mudah didapat dan murah. Maka jadilah CMBJT ini.

CMBJT tersebut sudah dicoba pada beberapa amplifier misalnya F5 rancangan Nelson Pass, Blameless 100 dan Perkutut amplifier rancangan saya dengan hasil yang sangat memuaskan. Umumnya terjadi peningkatan kualitas suara pada frekuensi mid dan high secara signifikan.

CMBJT tersebut bisa didapatkan di tokopedia, juga tersedia CMBJT yang tergabung dengan power supply pada satu PCB. Silakan hubungi seller-nya yaitu Daniel Suroyo.

Selamat buat para pemenang. Semoga ajang kompetisi ini bisa menjadi ajang tahunan agar kreativitas bangsa Indonesia lebih meningkat.

 
2 Komentar

Ditulis oleh pada 8 Agustus 2016 in Uncategorized

 

Orang-orang Penting Yang Mempengaruhi Saya Dalam Perancangan Amplifier


Saat saya membuat amplifier VSSA versi saya, saya terkejut. Hasilnya tidak saya sangka-sangka. Suaranya sangat “airy“. Padahal amplifier saya sepuluh tahun sebelumnya yang bandwidth full power mencapai 120kHz, tidak se-“airy” ini. Saya menjadi penasaran apa yang menyebabkannya, apakah karena topologinya (CFA = current feedback amplifier) atau karena slew rate-nya yang sangat tinggi. Demikian pikiran lugu saya saat itu.

VSSA memiliki topologi CFA yang dipatenkan pada tahun 1984. Namun saya mengenal topologi ini pada tahun 2013 melalui VSSA tersebut. Topologi ini memiliki keunggulan mudah untuk mendapatkan slew rate tinggi, namun kelemahannya PSRR cukup kecil dan DC Offset yang mudah bergeser (drift) jika tidak memakai DC servo. Kebetulan saat itu saya sedang belajar simulasi dengan LTSpice. Dadod (Damir), seorang anggota forum diyauido, mengajari saya cara menggunakan Tian Probe untuk menghitung phase margin dan gain margin. Bonsai (Andrew) menjelaskan banyak hal kepada saya, dan blog-nya sangat menarik. Hasil simulasi VSSA versi saya ada di artikel lain di blog saya.

Untuk memenuhi rasa penasaran, saya merancang amplifier dengan topologi VFA (voltage feedback amplifier), topologinya sama dengan Blameless-nya Douglas Self. Sengaja saya buat slew rate nya sangat tinggi untuk membuktikan apakah slew rate yang “bertanggung jawab” atas suara “airy” atau bukan. Ternyata suaranya bisa “airy“!

Kemudian saya mengikuti thread tentang AKSA 55 clone. Di sana saya mengenal Hugh Dean, perancang AKSA 55 yang asli. Skematik AKSA 55 tidak dipublikasikan seluruhnya. Beberapa orang berusaha menebak skema aslinya dan membuat clone-nya. Menurut Hugh Dean, amplifier yang dia sukai adalah yang cacat harmonik keduanya dominan, makin besar orde harmoniknya, makin kecil amplitudonya. Berdasarkan “petunjuk” tersebut saya membuat simulasinya. Menurut Hug Dean, saya detektif yang bagus, hehehe.

Pada dasarnya saya penggemar suara “amplifier” seakurat mungkin, tapi saya ingin tahu juga selera orang lain. Jadi saya merancang banyak amplifier dengan berbagai macam topologi dan konsep yang berbeda-beda. Dari sekian banyak orang yang mencoba amplifier saya, kebanyakan suka yang cacat harmonik keduanya dominan.

Tentu saja masih banyak orang-orang yang memiliki kontribusi dalam pemahaman saya mengenai amplifier baik secara langsung atau tidak langsung. Untuk orang-orang Indonesia, misalnya: Bapak Yustinus (AudioKitchen) yang bersedia meminjamkan speaker Celestial rancangannya yang paling top. Bapak Hardy Nanda yang bersedia mengajari saya tentang proses yang terjadi di studio rekaman. Orang-orang yang membuat rancangan saya baik yang gratis maupun yang komersial dengan kritik dan sarannya.

Merancang amplifier itu menyenangkan!

 

 

 

 
10 Komentar

Ditulis oleh pada 29 Mei 2016 in Uncategorized

 
 
%d blogger menyukai ini: