Amplifier dengan desain sederhana dan ekonomis.
Amplifier ini dilengkapi dengan rangkaian pengatur nada (tone control) yang memungkinkan penyesuaian untuk nada bass dan treble. Masing-masing kanal stereo mampu menghasilkan daya sebesar 20W, serta dilengkapi dengan catu daya 12V yang dapat disuplai menggunakan aki mobil. Rangkaian tone-control ini juga dapat diterapkan pada amplifier lainnya sesuai dengan kebutuhan pengguna.
Tone Control Stereo
Rangkaian tone-control ini menggunakan IC dengan karakteristik low-noise, yang dikemas dalam satu package yang berisi dua unit opamp. IC ini mudah ditemukan di pasaran, menjadikannya sangat ideal untuk konfigurasi stereo.
Pada bagian input (non-inverting) pin 3 IC1, resistor R7 dan R8 bekerja pada tegangan 6V. Hal ini menyebabkan input pin 2 dan output pin 1 dari IC1a juga berada pada level sekitar 6V. Kapasitor C1 berfungsi untuk menahan arus DC, yang jika tidak ada, dapat menyebabkan arus mengalir dari sumber daya 6V ke input. Namun, C1 tetap memungkinkan sinyal AC mengalir dari input ke rangkaian tone-control.
Output dari pin 1 digunakan sebagai feedback untuk input inverting (pin 2) melalui rangkaian yang terdiri dari resistor dan kapasitor di sekitar potensiometer VR1 dan VR2. Ini menciptakan umpan balik negatif, dan kapasitor berfungsi mengontrol respons frekuensi sesuai kebutuhan.
Secara prinsip, kapasitor akan memblokir arus DC dan bertindak sebagai resistansi pada sinyal AC dengan frekuensi rendah. Ketika frekuensi meningkat, kapasitor akan semakin mudah melewatkan sinyal, dengan kapasitor berukuran besar cenderung lebih mudah melewatkan frekuensi rendah dibandingkan dengan kapasitor kecil.
Deskripsi Rangkaian
Karena rangkaian ini menggunakan catu daya tunggal, tegangan DC rata-rata berada di setengah tegangan catu daya. Dengan demikian, sinyal AC (sinyal suara) akan bergerak naik-turun di sekitar titik 0V pada sisi kiri C1, namun pada sisi kanan C1, sinyal tersebut akan bergerak di atas dan di bawah tegangan 6V.
Resistor R7 dan R8 menjaga agar input non-inverting (pin 3) pada IC1 tetap pada level 6V, yang menyebabkan input inverting (pin 2) dan output (pin 1) dari IC1 juga tetap berada pada tegangan rata-rata 6V.
Kapasitor C1 berfungsi untuk memblokir arus DC yang berpotensi mengalir dari sumber 6V menuju input. Namun, C1 memungkinkan sinyal AC, yang merupakan sinyal suara, untuk melewati dan mengalir ke rangkaian tone-control.
Output dari pin 1 kemudian diumpankan kembali ke input inverting (pin 2) melalui rangkaian yang melibatkan resistor dan kapasitor di sekitar potensiometer VR1 dan VR2. Konfigurasi ini menciptakan umpan balik negatif, di mana kapasitor akan mempengaruhi respons frekuensi agar dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
Secara prinsip, kapasitor berfungsi untuk memblokir aliran arus DC dan bertindak sebagai penghambat terhadap aliran arus AC dengan frekuensi rendah. Ketika frekuensi meningkat, arus yang melewati kapasitor juga akan meningkat. Kapasitor dengan nilai lebih besar cenderung lebih mudah melewatkan frekuensi rendah dibandingkan kapasitor yang lebih kecil.
Penjelasan mengenai cara kerja rangkaian tone-control ini didasarkan pada fakta bahwa frekuensi rendah tidak dapat melewati kapasitor C3 dan C2, sementara frekuensi tinggi dapat mengalir melalui rangkaian tersebut dengan lebih mudah.
Kontrol Nada Bass
Dengan mengabaikan pengaruh dari resistor R2, jika kontrol bass diatur pada posisi mendekati R3 (0%), maka gain pada frekuensi rendah akan bergantung pada rasio R3 terhadap (R1 + VR1), misalnya 10k/110k. Oleh karena itu, nilai cutoff frekuensi rendah ditentukan oleh faktor sekitar 10. Asumsi ini berlaku karena pada frekuensi sangat rendah, kapasitor C2 hampir bersifat terbuka, atau dengan kata lain, tidak menghantarkan arus.
Ketika frekuensi meningkat, kapasitor C2 akan mulai menghantarkan sejumlah sinyal, sehingga pada frekuensi tinggi, kapasitor ini hampir bersifat transparan. Pada titik ini, resistansi VR1 akan terhubung secara singkat, dan gain pada frekuensi tinggi akan bergantung pada rasio antara R3 dan R1, misalnya 10k/10k.
Jika VR1 diputar lebih mendekati R1 (100%), gain pada frekuensi tinggi akan tetap konstan. Namun, pada frekuensi rendah (ketika C2 hampir terbuka), gain akan mengikuti rasio antara (R3 + VR1) terhadap R1, misalnya 10k/10k, yang menghasilkan gain sebesar 1.
Kontrol Nada Treble
Kapasitor C3 berfungsi untuk mencegah pengaruh frekuensi rendah terhadap kinerja rangkaian kontrol nada treble. Ketika VR2 diputar menuju resistor R5 (0%), gain pada frekuensi tinggi akan bergantung pada rasio antara R5 dan (R4 + VR2), misalnya 3k3/473k.
Ketika VR2 diputar lebih mendekati R4 (100%), gain pada frekuensi tinggi akan dihitung berdasarkan rasio (VR2 + R5) terhadap R4, misalnya 473k/3k3. Gain aktual pada frekuensi ini juga akan dipengaruhi oleh pengaturan kontrol nada bass dan resistor R2, meskipun pengaturan VR1 tidak berpengaruh.
Jika kontrol nada bass dan treble diatur pada posisi 100%, pada frekuensi tengah (sekitar 630Hz) tidak akan terjadi perubahan signifikan pada gain atau cut. Namun, pada frekuensi rendah (sekitar 20Hz), gain dapat dipotong (cut) atau diperkuat (boost) hingga sekitar 7 atau 8 kali. Hal yang sama juga berlaku pada frekuensi treble sekitar 20kHz, yang juga bisa dipotong atau diperkuat dengan nilai yang sama.
Efek dari resistor R6 dan kapasitor C4 adalah untuk mengurangi gain pada frekuensi yang sangat tinggi, yang dapat mempengaruhi stabilitas rangkaian. Output dari pin 1 IC1a memiliki tegangan DC rata-rata 6V, dan kapasitor C6 mengurangi tegangan rata-rata ini menjadi nol. C6 juga memungkinkan sinyal AC untuk berosilasi di sekitar 0V, siap diteruskan ke tahap berikutnya.
Resistor R9 berfungsi sebagai beban semu (dummy load) untuk memastikan bahwa sisi negatif dari C6 tetap berada pada 0V. Sementara itu, kapasitor C13 dan C14 berperan sebagai dekopling untuk memastikan kestabilan tegangan sumber dan mengurangi fluktuasi.
Hum
Rangkaian tone control seharusnya bebas dari hum, baik saat menggunakan aki maupun catu daya yang stabil. Namun, hum juga bisa timbul akibat kualitas grounding yang kurang baik.
Power Amplifier
IC yang digunakan dalam rangkaian ini adalah TDA2004 atau TDA2005, yang dirancang untuk beroperasi dengan tegangan sumber 12V, menjadikannya sangat cocok untuk aplikasi di kendaraan. Aki mobil dapat menyediakan arus yang diperlukan dan bertahan cukup lama dalam beberapa jam penggunaan. IC ini dilengkapi dengan fitur proteksi otomatis yang akan mematikannya jika terjadi kelebihan beban, namun jika digunakan tanpa beban, kerusakan bisa terjadi. Oleh karena itu, pastikan speaker selalu terhubung ke output IC saat daya dinyalakan.
IC ini memiliki dua unit amplifier yang dikonfigurasi dalam mode “bridge” untuk menghasilkan tegangan maksimum ke loudspeaker dengan supply 12V. Untuk konfigurasi stereo, dibutuhkan dua unit "power-booster" beserta komponen pendukung lainnya.
Rangkaian lengkap amplifier ini dapat dilihat pada diagram berikut yang menunjukkan tegangan supply yang diperlukan. Diagram tersebut adalah konfigurasi mono, dan untuk pengoperasian stereo, dibutuhkan dua unit rangkaian yang identik.
Sinyal input masuk melalui potensiometer VR1a, yang berfungsi sebagai kontrol volume, lalu melewati kapasitor C1 sebelum diteruskan ke pin 1 dari power amplifier IC1.
Loudspeaker LS1 digerakkan oleh dua output dari IC1, di mana jika tegangan pada output salah satu amplifier tinggi, output lainnya akan rendah, dan sebaliknya. Amplifier ini dirancang untuk menghasilkan daya hingga 20W pada speaker dengan impedansi 2 ohm.
Jika speaker yang digunakan memiliki impedansi lebih tinggi, daya yang disalurkan akan sedikit berkurang. Namun demikian, amplifier ini dapat meredam noise yang ditimbulkan, terutama jika menggunakan speaker dengan efisiensi tinggi. Kapasitor C3, C8, dan C11 berfungsi sebagai dekopling lokal untuk menjaga kestabilan rangkaian.
Catu Daya
Amplifier dapat langsung disuplai dari aki 12V dengan menggunakan fuse yang sesuai. IC ini masih dapat beroperasi hingga tegangan 16V, meskipun tegangan lebih tinggi dapat menyebabkan noise yang berasal dari mesin. Catu daya yang ideal untuk rangkaian ini dapat dilihat pada diagram berikut.
Trafo T1 harus mampu menghasilkan output 9Vac. Tegangan AC yang dihasilkan kemudian diubah menjadi DC oleh penyearah bridge REC1, dan diratakan menggunakan kapasitor C23 dan C24, menghasilkan tegangan sekitar 12Vdc. Arus output yang dihasilkan oleh trafo sebaiknya 1 hingga 4 kali lipat lebih besar dari kebutuhan arus amplifier.
Trafo yang direkomendasikan adalah berdaya 50VA dengan tegangan keluaran 9V. Lilitan primernya harus disesuaikan dengan tegangan listrik di masing-masing negara. Disarankan menggunakan trafo jenis toroidal, meskipun harganya lebih mahal, karena memiliki efek medan magnet yang sangat kecil sehingga mengurangi risiko interferensi terhadap rangkaian audio.
No comments:
Post a Comment