Prinsip po-amp BTL
Apabila pada dua buah penghantar yang pada masing-masingnya terdapat tegangan AC sebesar Vx terhadap ground (jalur 0 Volt) namun satu sama lain saling berlawanan fasa 180 derajat, maka besar tegangan AC di antara kedua penghantar itu adalah sebesar 2Vx.
Jika pada penghantar 1 ada tegangan ac sebesar 3V terhadap ground (0V), dan pada penghantar 2 juga ada tegangan ac sebesar 3V terhadap ground namun berlawanan fasa dengan tegangan pada penghantar 1, maka di antara penghantar 1 dan penghantar 2 terdapat tegangan ac sebesar 6V.
Perhatikan gambar di atas. Ketika pada penghantar 1 tegangan ac sedang mengayun ke arah positif, pada penghantar 2 tegangan mengayun ke arah negatif. Inilah yang dimaksud berlawanan fasa 180 derajat, yaitu bertolak belakang.
Apabila tegangan-tegangan AC itu adalah dua sinyal audio yang dihasilkan oleh dua power amplifier, maka di antara kedua output power amplifier itu terdapat sinyal audio dengan level tegangan yang dua kali lipat besarnya. Karena tegangannya menjadi dua kali lipat, maka daya keluaran pun menjadi berlipat ganda juga karena sebagaimana telah diketahui bahwa daya adalah perkalian antara tegangan dengan arus.
Dua power amplifier yang bisa diaktifkan sebagai po-amp BTL adalah po-amp system OTL ataupun po-amp system OCL. Kedua po-amp haruslah kembar, yaitu masing-masingnya mempunyai karakteristik yang benar-benar sama. Jika tidak, maka akan terjadi kepincangan dan akan menghasilkan cacat audio yang cukup besar.
Mengkonfigurasikan dua po-amp menjadi po-amp BTL biasanya dilakukan dengan membalik fasa sinyal masukan untuk diumpankan kepada salah satu po-amp.
Lihat gambar di atas, pada po-amp A1 sinyal masukan diumpankan ke jalan masuk non-inverting (yang tak menjungkirkan) sehingga sinyal keluaran akan sefasa dengan sinyal masukan.
Pada po-amp A2 sinyal masukan diumpankan kepada jalan masuk inverting (yang menjungkirkan) sehingga sinyal keluarannya akan berbeda fasa (terbalik) dengan sinyal masukan. Hasilnya adalah di antara keluaran kedua po-amp (out1 dan out2) terdapat sinyal keluaran yang saling berlawanan fasa.
Daya keluaran po-amp BTL
Telah diulas dalam tulisan sebelumnya tentang pendekatan untuk mengetahui besarnya daya keluaran sebuah po-amp OTL atau OCL berdasarkan tinggi tegangan supply dan impedansi speaker yang dibebankan kepadanya. Ketika dua po-amp OTL atau OCL dirangkai sebagai penguat BTL, daya yang dihasilkan akan lebih besar sekitar 3,5 kali lipat.
Pendekatan untuk mengetahui besarnya daya yang dihasilkan po-amp BTL adalah :
Po = (2Vx)² / 1,4RL
Di mana Po adalah daya keluaran (power output), Vx adalah setengah tegangan supply efektif, dan RL adalah impedansi speaker.
Dengan adanya kerugian-kerugian maka hasil aktualnya masih harus dibagi lagi dengan faktor 1,45.
Apa yang didapatkan dari perhitungan di atas bukan suatu yang mutlak, akan tetapi hanyalah pendekatan secara umum untuk mengetahui seberapa besar daya yang “mungkin” bisa dihasilkan dengan besar tegangan supply sedemikian. Akan tetapi pada akhirnya faktor rancangan po-amp merupakan hal yang sangat menentukan besarnya daya keluaran yang dihasilkan.
Contoh :
Dua buah po-amp OTL dengan supply tegangan DC dari accu 12V dirangkai sebagai penguat BTL, berapakah daya maksimal yang mungkin bisa dihasilkannya pada beban speaker 4 Ohm?
Po = 144 / 5,6 = 25,7W
Po maksimal aktual = 25,7 / 1,45 = 17,7W.
Jadi, bilangan 17,7W adalah daya maksimal yang bisa dihasilkan oleh penguat BTL dari dua buah po-amp OTL dengan supply 12VDC pada beban 4 Ohm.
Beberapa contoh power amplifier BTL
Berikut adalah beberapa contoh po-amp BTL dengan sedikit penjelasannya.
Gambar (a) di atas adalah rangkaian po-amp BTL dari dua buah IC po-amp OTL TDA2003.
Rangkaian ini diadopsi dari salah satu audio mobil lama merk Sony, daya keluarannya sekitar 15W.
Sinyal audio diumpankan ke jalan masuk non-inverting IC pertama (pin 1), keluarannya akan sefasa dengan sinyal input. R2 menyelenggarakan umpan balik negatif (umpan balik yang melemahkan) yang diberikan kepada jalan masuk inverting (pin 2) melalui C2. R2 bersama-sama dengan R1 akan menentukan faktor penguatan po-amp secara keseluruhan. Karena itu nilai R2 dan R1 ditentukan sedemikian rupa agar penguatan sesuai dengan yang diinginkan.
Pada IC kedua jalan masuk non-inverting (pin 1) diground-kan. Input sinyal audio diambil oleh jalan masuk invertingnya (pin 2) dari titik “a” (lihat gambar), karena pada titik “a” ini terdapat sinyal audio dari keluaran IC pertama karena adanya umpan balik negatif lewat R2. Hasilnya, pada keluaran IC kedua terdapat sinyal audio yang berlawanan fasa dengan yang dikeluarkan oleh IC pertama.
Besar tegangan sinyal keluaran dari IC kedua haruslah sama besar dengan besar tegangan sinyal keluaran IC pertama agar bisa dicapai pelimpahan daya yang maksimal kepada speaker. Maka R6 dan R5 yang menjadi penentu faktor penguatan bagi IC kedua ditetapkan nilainya sedemikian rupa.
Pada gambar rangkaian di atas tidak terlihat adanya kondensator kopel pada jalan keluaran setiap IC, padahal padanya terdapat tegangan DC setengah dari tegangan supply. Namun karena speaker disambungkan kepada kedua jalan keluaran IC (tidak ada sambungan speaker ke ground), maka kondensator kopel yang bersifat menyekat tegangan DC tidak diperlukan. Antara pin 4 IC pertama dan pin 4 IC kedua terdapat tegangan DC sebesar nol Volt.
Gambar (b) di atas memperlihatkan rangkaian po-amp BTL yang dibangun oleh IC po-amp stereo LA 4440. Rangkaian diadopsi dari datasheet IC yang bersangkutan, daya keluaran maksimal yang dihasilkan adalah 19W pada tegangan supply efektif 15V dengan beban 4 Ohm.
Input non inverting penguat kedua diground-kan, sedangkan masukan sinyal audio bagi penguat kedua diambil oleh input invertingnya dari input inverting penguat pertama, sebab di sini terdapat sinyal audio dari keluaran penguat pertama karena adanya resistor internal yang menyelenggarakan umpan balik negatif bagi penguat pertama. Bandingkanlah dengan ulasan sebelumnya tentang titik “a”.
pada gambar (c) di atas adalah contoh rangkaian BTL dari dua buah po-amp OCL. Di sini tidak disertakan detil nilai-nilai komponennya, hanya pola rangkaiannya saja.
Perhatikanlah bahwa input po-amp kedua diground-kan dan input sinyal audio bagi po-amp kedua diambil dari jalur keluaran (output) po-amp pertama melalui Rz. Sinyal audio ini lalu dimasukkan ke input inverting penguat kedua.
Dalam konfigurasi BTL yang dibangun dari dua po-amp OCL, biasanya nilai Rz ditetapkan sama dengan nilai Rx1 dan Rx2.
Secara umum, rangkaian BTL dari dua po-amp OCL merupakan rangkaian po-amp yang mampu mengeluarkan daya yang paling besar dengan kwalitas yang tetap terjaga dibandingkan pola-pola rangkaian yang lainnya.
Hal yang mungkin kurang disukai orang ketika membangun rangkaian BTL berdaya besar adalah karena kritisnya terhadap kemungkinan terjadinya osilasi. Dua buah po-amp OCL yang nampak bekerja normal-normal saja ketika dalam konfigurasi stereo, ketika dirangkai sebagai satu penguat BTL ternyata banyak mengalami masalah.
Merangkai sebuah penguat BTL memang memerlukan pelajaran dari pengalaman-pengalaman yang tersendiri, tidak semudah merangkai penguat-penguat biasa...
sumber :http://www.sandielektronik.com/2014/06/tekhnik-audio-power-amplifier-btl.html
0 komentar:
Posting Komentar