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.
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.
ika 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:
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.
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
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.
Update 11 Februari 2016
Saya memiliki ide untuk memperkecil THD dan menaikkan slew rate-nya sedikit, sehingga jadinya seperti ini.
Update 3 Juli 2017
Ini untuk menaikkan slew rate nya menjadi 97V/uS.
Skematik:
Sumber : https://anistardi.wordpress.com/2014/12/25/big-perkutut-amplifier/
