Preamplifier Menggunakan IC MC1302

Sebuah sirkuit terintegrasi yang mudah ditemukan, yang berfungsi sebagai preamplifier stereo dan dapat dipasangkan dengan amplifier daya apa pun yang juga menggunakan sirkuit terintegrasi.

IC MC1302

Memperkenalkan sirkuit terintegrasi penguat akhir untuk frekuensi rendah (BF) yang mampu memberikan kinerja yang sangat baik sebagai penguat dengan daya yang cukup dan kesetiaan reproduksi yang memadai. Kualitas utama mereka lebih terletak pada dimensi fisiknya yang sangat kecil, kemudahan dalam pemasangan, dan variasi besar dari jenis-jenisnya, namun kami tentu tidak pernah mengklaim bahwa mereka adalah sirkuit dengan kualitas reproduksi yang sangat tinggi atau tak tertandingi.

Rangkaian ini terdiri dari sebuah preamplifier stereo yang dapat digunakan untuk mengendalikan amplifier daya, baik yang normal maupun yang terintegrasi. Integrato MC 1302P terdiri dari dua sirkuit preamplifier BF terpisah yang digabungkan dalam satu kemasan plastik dan dilengkapi dengan dua serangkaian koneksi, fitur-fitur khas yang sudah menunjukkan kualitas dan karakteristiknya, yang secara bertahap menggambarkan kurva respons MC 1302P sesuai dengan berbagai konfigurasi pemasangan: linear, R.I.A.A., dan R.I.A.A. terbalik, mengingat, seperti yang telah disebutkan, ada kemungkinan untuk menyesuaikan lebar pita frekuensi.

Rangkaian Listrik

Terminal input pada MC 1302P diwakili oleh kaki 5-6 untuk saluran pertama dan 8-9 untuk saluran kedua. 

Motorola, sebagai produsen IC ini, telah menyediakan dua terminal input bukan karena kita harus menggunakan keduanya, tetapi hanya untuk memungkinkan penyesuaian dengan berbagai konfigurasi sirkuit. Jika kita memberikan sinyal pada terminal 5 atau 9, sinyal tersebut akan muncul pada output dengan fase yang sama.

Desain sirkuit MC 1302P merupakan komponen preamplifier stereo, termasuk bagaimana komponen seperti transistor dan resistor terstruktur dalam sirkuit, serta cara terminal input dan output berfungsi.

Jika sinyal dimasukkan pada kaki 6 dan 8, maka sinyal keluaran akan terbalik fase dibandingkan dengan sinyal input. Oleh karena itu, terminal-terminal ini berguna ketika diperlukan untuk mendapatkan sinyal keluaran dengan fase yang berlawanan dengan sinyal input.

Biasanya, kaki 5 dan 9 akan digunakan sebagai input, sedangkan dua terminal lainnya, kaki 6 dan 8, akan berguna, seperti yang akan kita lihat kemudian, untuk melakukan umpan balik pada preamplifier, sehingga menghasilkan respons frekuensi yang sangat linier dan bebas distorsi. Kembali ke sirkuit listrik, konfigurasi IC memastikan keseimbangan yang sempurna berdasarkan simetri dari tahap penguat input.

IC ini juga dilengkapi dengan perlindungan yang efektif terhadap kemungkinan terjadinya hubung singkat pada terminal keluaran.

Gain tegangan, tergantung pada berbagai sirkuit yang dapat kita masukkan, berkisar antara nilai minimum 30 dB hingga maksimum 60 dB, dengan output efektif yang bervariasi dari 1,1 volt hingga 2,2 volt; ini sepenuhnya tergantung pada sirkuit umpan balik eksternal, seperti yang akan dijelaskan nanti. Temperatur maksimum yang dapat diterima oleh MC 1302P adalah sekitar 75°C. 

Skema Pemasangan

Sejauh ini telah dijelaskan bahwa berbagai konfigurasi pemasangan dapat dilakukan dengan kurva respons yang berbeda, tergantung pada sirkuit umpan balik yang diterapkan secara eksternal.

Pemasangan Linear

Sebelum membahas sistem pemasangan khusus berdasarkan lebar pita frekuensi, dinjelaskan bagaimana IC MC 1302P digunakan untuk realisasi stereo standar.

Sekaligus memberikan gambaran tentang pemasangan dasar dan penggunaan integrato MC 1302P untuk aplikasi stereo, serta menunjukkan bahwa berbagai pengaturan bisa dilakukan sesuai kebutuhan, dengan penekanan pada pengaruh umpan balik eksternal terhadap respons frekuensi.

Gb. 1. Pemasangan Linear

Pada sirkuit ini, sebagai sumber daya diperlukan tegangan 12 volt, yang dapat diperoleh, seperti yang telah disebutkan, baik dari baterai (atau rangkaian baterai) atau dari adaptor daya yang stabil. Sinyal diterapkan pada terminal input yang ditandai dengan nomor 9, dan polarisasi basis dari R1 diperoleh melalui pembagi tegangan yang dibentuk oleh dua resistor R3-R4, sementara input kedua (dari pin nomor 8), yang dipolarisasi oleh resistor R6, digunakan untuk memasukkan sinyal umpan balik yang diambil langsung dari output nomor 13 melalui resistor R7.

Dengan sirkuit ini, impedansi input tetap pada kisaran 390.000 ohm. Selain itu, sirkuit ini juga mencakup tiga input.

Karakteristik penggunaan dari pemasangan linier ini dapat dirangkum seperti yang tercantum dalam tabel berikut:

Keistimewaan pemasangan linear :

Penguatan tegangan pada 1 kHz = 30-56 dB
Tegangan keluaran maksimum = 2 volt
Rasio sinyal/derau pada 1 volt = 52 dB
Distorsi harmonik pada 1 kHz dan 1 volt = 0,5%

Pemasangan Standar

Pada Gambar 1, kami menyajikan sirkuit lain dari penggunaan integrato MC 1302P yang, dalam beberapa hal, bisa dianggap sebagai versi yang lebih disederhanakan dari yang sebelumnya.

Karakteristik fungsional yang ditemukan adalah sebagai berikut:

Penguatan tegangan pada 1 kHz = 59 dB
Tegangan keluaran maksimum = 1,7 volt efektif
Rasio sinyal/derau pada 1 volt = 52 dB
Distorsi harmonik pada 1 kHz dan 1 volt = 0,6%

Pemasangan ini dapat memberikan kurva respons linier dari 30 Hz hingga 15.000 Hz dengan penguatan yang mendekati maksimum 60 dB.

Sinyal frekuensi rendah (BF) selalu dimasukkan pada pin nomor 9 melalui kapasitor dengan nilai kapasitas yang cukup tinggi (C31), dan basis transistor TR1 dipolarisasi melalui resistor R3 yang memiliki nilai 47.000 ohm.

Sirkuit umpan balik (controreazione) mencakup resistor R2, yang terpasang antara terminal keluaran nomor 13 dan terminal input nomor 8.

Gb. 2. Pemasangan Standar

Kapasitor C1, yang juga memiliki nilai kapasitas tinggi, yang terhubung ke massa bersama dengan resistor R1, berfungsi untuk mencegah input nomor 8 terhubung ke massa untuk tegangan searah (DC). Nilai kapasitasnya yang tinggi dipilih agar tidak mempengaruhi tingkat umpan balik (controreazione) pada frekuensi sinyal rendah (BF).

Gb. 3. Power Supply

Penguatan pada sirkuit ini ditentukan, seperti biasa pada sirkuit jenis ini, oleh rasio antara resistor R1 dan R2. Dalam kasus ini, rasio tersebut adalah 220.000 : 200 = 1.000, yang kira-kira setara dengan penguatan 60 dB.

Perbedaan antara penguatan yang sesungguhnya dan penguatan teoretis, yang pada dasarnya sangat kecil dan hampir tidak terdeteksi, disebabkan terutama oleh toleransi pembuatan dari resistor yang digunakan.

Sinyal yang telah diperkuat diambil dari terminal nomor 13 melalui kapasitor C2 dan kemudian diteruskan ke soket 'output' di mana terdapat resistor beban R4.

Resistor ini bisa digantikan dengan potensiometer 10.000 ohm, yang juga bisa digunakan untuk mengatur volume.

Penguatan pada frekuensi rendah ditentukan oleh nilai kapasitor input C3 dan kapasitor output C2. Sementara itu, penguatan pada frekuensi tinggi dipengaruhi oleh kapasitor C6 yang menghubungkan terminal nomor 10 dan nomor 11.

Kapasitor terakhir ini, selain untuk mengoreksi respons frekuensi tinggi, juga berfungsi untuk mencegah terjadinya osilasi frekuensi rendah (BF).

Jika kapasitor C6 berkapasitas 4.700 pF digunakan, maka diperoleh kurva respons linier dari 30 Hz hingga maksimum 15.000 Hz. Jika diinginkan, lebar pita frekuensi dapat diperlebar dengan mengurangi kapasitas kapasitor ini, namun hal ini akan mengorbankan penguatan pada frekuensi rendah.

Preamplifier ini memerlukan tegangan terpisah untuk penyediaan daya, yaitu 6 volt negatif yang diterapkan ke terminal nomor 7 dan 6 volt positif yang diterapkan ke pin nomor 14. Skema untuk catu daya yang sesuai sangat sederhana.

Seperti yang dapat dilihat pada gambar 3, di mana skema catu daya ini ditampilkan, hanya diperlukan beberapa komponen dasar.

Trafo daya harus dilengkapi dengan gulungan sekunder yang mampu menghasilkan tegangan 6 volt. Pada gulungan ini, seperti yang terlihat pada gambar, akan dipasang dua penyearah silikon yang disusun sedemikian rupa sehingga satu menyearahkan gelombang positif dan yang lainnya gelombang negatif. Terminal lainnya dari gulungan sekunder akan menjadi kabel massa yang kemudian harus dihubungkan ke massa sirkuit.

Dengan menggunakan suplai daya yang terpisah, diperlukan agar pada terminal 7 dan 14 dari sirkuit terintegrasi terdapat kondensator untuk masing-masing kutub daya (C4 dan C5 seperti yang terlihat pada gambar 5) untuk memisahkan tegangan daya tersebut dari massa.

Dalam skema ini, sinyal dimasukkan ke terminal nomor 8 (yang terhubung ke basis TR2) alih-alih terminal nomor 9 yang justru terhubung langsung ke massa.

Sirkuit umpan balik, yang terdiri dari sel "T" yang mencakup komponen R2-R3-C5, meskipun lebih kompleks dibandingkan dengan yang sebelumnya, tetap terhubung antara terminal 13 dan terminal 8.

Penguatan dari pre-amplifier ini berkisar pada 40 dB karena adanya penurunan yang disebabkan oleh penyisipan sirkuit koreksi pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga tegangan efektif di keluaran berkurang menjadi sekitar 1,5 volt.

Karakteristik :

Penguatan tegangan pada 1 kHz = 40 dB
Tegangan keluaran maksimum = 1,5 volt efektif
Rasio sinyal/noise pada 1 volt = 48 dB
Distorsi harmonik pada 1 kHz dan 1 volt = 0,6%

Bagian sirkuit lainnya yang diperlukan untuk operasi terintegrasi dengan karakteristik yang telah disebutkan hampir sepenuhnya analog dengan sirkuit sebelumnya, kecuali untuk nilai kondensator kompensasi C6 yang menghubungkan terminal nomor 10 dan 11, yang dalam montase ini nilainya berubah dari 4.700 pF menjadi 47.000 pF.

Untuk sirkuit ini juga diperlukan catu daya terpisah seperti yang ditampilkan pada gambar 3.


Kompresor

Dengan alat ini, tidak akan lagi mengalami masalah saat ingin merekam secara langsung, khususnya dalam mengontrol level rekaman secara terus-menerus agar tidak naik ke tingkat yang bisa menyebabkan overmodulasi.

Dinamika besar dari suara alami selalu menjadi penyebab masalah yang tidak mudah diatasi bagi para teknisi tata suara dan perekaman pada pita magnetik untuk potongan-potongan musik yang diambil langsung dari sebuah orkestra. Masalah-masalah ini telah diselesaikan melalui penggunaan kompresor dan limiter amplitudo.

Tugas utama dari rangkaian ini adalah untuk membatasi amplitudo tanpa memperkenalkan distorsi pada sinyal masukan, sehingga daya keluaran tetap hampir konstan, dan mencegah terjadinya overmodulasi.

Telah dilaukan percobaan dan diperoleh bahwa amplitudo sebesar 90 desibel dapat dengan mudah dikurangi menjadi 47 dB tanpa menimbulkan distorsi yang berarti pada suara yang dihasilkan atau direkam.

Dalam kondisi seperti ini, semua perekaman menggunakan mikrofon dapat dilakukan dengan jenis perekam apa pun (termasuk yang tersedia dengan harga sangat terjangkau), tanpa lagi perlu khawatir tentang tingkat suara yang tertangkap atau jarak antara sumber suara dan mikrofon.

Tanpa perangkat yang menjalankan fungsi seperti ini tidak akan mungkin dilakukan perekaman yang sempurna tanpa pengawasan terus-menerus dari teknisi suara, baik yang profesional maupun amatir, yang harus terus-menerus melakukan koreksi agar tidak melebihi level maksimum atau turun di bawah batas minimum yang diperlukan untuk perekaman yang baik.

Realisasi Praktis

Rangkaian yang disajikan ini menggunakan FET tipe 2N3819, yang jauh lebih mudah ditemukan. Tentu saja, dengan menambahkan beberapa nilai komponen untuk menyesuaikan dengan kebutuhan transistor tersebut.

Transistor 2N3819

Begitu juga dengan dua transistor akhir, menggunakan jenisyang lebih umum di pasar.. Hal ini juga berlaku untuk dioda.


Gambar 1. Rangkaian Kompresor

Jika ingin memodifikasi tahap akhir yang terdiri dari dua transistor TR1-TR2, mereka dapat melakukannya tanpa masalah, namun jika mereka ingin menggunakan tahap dengan keluaran kolektor, mereka harus memastikan untuk mengambil sinyal dari terminal tersebut melalui kondensator C7.

Transistor 2N2926 yang digunakan oleh RCA dapat diganti dengan tipe lain yang memiliki fungsi serupa, seperti BC107-BC108, dll.

Sangat disarankan bahwa saat  merakit kompresor ini untuk memeriksa, jika diputuskan untuk mengganti transistor akhir dengan yang lain yang dimiliki, apakah tahap tersebut tidak menyebabkan distorsi yang berarti. Jika distorsi terjadi, cukup melepaskan satu terminal kondensator C6 dari sirkuit dan memberikan sinyal yang diambil dari pick-up, kemudian memeriksa bahwa sinyal output sempurna.

Jika masih terdapat distorsi, Anda perlu mengubah nilai resistor R14 dan R15 dengan mencoba nilai yang berbeda untuk mendapatkan hasil terbaik.

Hasil Pengukuran dan Distorsi

Potensiometer R8 memungkinkan pengaturan tingkat kompresi sesuai dengan kebutuhan. Dengan tegangan pasokan 20 volt pada prototipe kami, kami telah menguji dan menemukan bahwa kondisi pengoperasian terbaik terjadi ketika, dengan mengatur R8, terdapat tegangan sekitar 5 volt pada sumber FET pertama FT1.

Hasil efektivitas dari kompresor kami dapat disimpulkan dari nilai-nilai yang kami tampilkan dalam tabel yang ada di artikel ini. Seperti yang terlihat, sinyal 95 desibel dapat diturunkan, seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, menjadi sekitar 47 desibel.

Juga menarik untuk mengamati tingkat distorsi yang ditambahkan oleh sistem. Dari pertimbangan praktis, kami mencatat bahwa dalam kurva kompresi di mana kompresor tidak berintervensi secara langsung, distorsi tetap hanya sedikit lebih rendah dari 1%, sedangkan di bagian atas kurva yang menunjukkan intervensi maksimum dari kompresor, distorsi mencapai sekitar 3%. Ini adalah nilai yang lebih dari dapat diterima dan bahkan tidak dapat didengar oleh telinga manusia, yang membuatnya sangat dapat diterima, terutama jika kita mempertimbangkan manfaat yang diperoleh.

Dengan kompresi manual, yaitu kompresi yang dilakukan secara tidak otomatis oleh seorang teknisi suara yang sangat terlatih di bidangnya, distorsi yang terjadi ternyata jauh lebih tinggi dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh perangkat kami. Oleh karena itu, kami merasa yakin untuk menyarankan Anda untuk membuatnya.

Tahap Preamplifier

Sebelum tahap kompresi, sangat berguna untuk memasang sebuah preamplifier agar bisa mendapatkan tegangan amplitudo yang cukup langsung pada potensiometer R5.

Gambar 2.Rangkaian Preamplifier

Untuk tujuan ini, cukup menggunakan preamplifier dengan 1 atau 2 transistor; misalnya, untuk model kompresor yang telah kami eksperimenkan, kami telah membuat satu preamplifier yang skema elektrisnya tercantum pada Gambar 2.

Preamplifier ini terdiri dari sirkuit Darlington biasa yang menggunakan dua transistor tipe 2N2926, yang juga bisa diganti dengan transistor umum seperti BC107-BC108 atau yang sejenis. Karena biasanya untuk perekam digunakan mikrofon tipe magnetik, input pada preamplifier ini diadaptasi untuk kebiasaan tersebut dengan dihubungkan dengan resistor 250 ohm. Namun, jika impedansi mikrofon yang digunakan berbeda, resistor ini perlu diganti dengan resistor lain yang memiliki nilai yang sesuai dengan impedansi mikrofon yang digunakan.

Basis transistor TR1 dipolarisasi oleh sumber tegangan yang terbentuk dari resistor R2-R6, dengan tegangan yang diambil langsung dari emitter transistor kedua, TR2. Kolektor TR1, pada gilirannya, terhubung ke basis TR2, dan sinyal yang telah diperkuat dapat ditemukan di kolektor TR2.

Umumkan balik (feedback) yang dimasukkan pada emitter TR1 memungkinkan, dengan bantuan resistor variabel R7, untuk mengatur penguatan preamplifier dan juga meningkatkan nilai tegangan yang dapat diterima di input.

Sebagai pertimbangan teknis, penguatan tetap linier dari 50 Hz hingga 100.000 Hz ketika R7 diatur pada nilai resistansi sekitar 15.000 ohm. Level output akan berada pada tegangan sekitar satu volt ketika inputnya menerima sinyal 3 mV.


Amplifier Menggunakan IC PA237

Amplifier ini merupakan sebuah rangkaian yang menggunakan IC PA-237 yang luar biasa, sebuah penguat frekuensi rendah yang mampu menghasilkan daya 2 watt dengan tingkat distorsi yang sangat dapat diterima.

Rangkaian ini adalah amplifier frekuensi rendah yang mampu menghasilkan 2 watt daya pada beban 16 ohm, dengan distorsi yang dapat diterima. Meskipun daya 2 watt tersebut mungkin terdengar tidak luar biasa, yang penting adalah fakta bahwa dengan komponen kecil ini, kita bisa mendapatkan hasil yang biasanya memerlukan rangkaian tradisional yang jauh lebih rumit dan besar.

Penomoran pin yang memudahkan pengguna dalam melakukan koneksi. Komponen ini memiliki bentuk paralel dengan ukuran 19 x 7 x 3 mm, dilengkapi dengan 8 pin dan sebuah kaki untuk sambungan dengan heat sink (penyebar panas) yang dibutuhkan untuk menghilangkan panas saat beroperasi.

Berikut adalah beberapa spesifikasi utama PA 237 pada suhu lingkungan 25°C:

Tegangan supply : 24 volt

Daya keluaran : 2 watt

Daya dissipasi : 2,25 watt

Efisiensi : 52% pada 2 watt

Arus diam : 16 mA maksimum

Bandwidth : 25 Hz hingga 56.000 Hz

Rasio sinyal terhadap noise : 75 dB pada 2 watt

Tingkat distorsi : 0,5% pada 1.000 Hz dengan 2 watt

Sensitivitas : 8 millivolt

Impedansi input : 40.000 ohm

Impedansi speaker : 16 ohm

Sebagaimana dapat dilihat, meskipun spesifikasi ini tidak luar biasa dalam pengertian mutlak, PA 237 ini tetap merupakan amplifier yang sangat baik, dengan daya yang cukup dan reproduksi suara yang sangat setia. Selain itu, perangkat ini dapat beroperasi dengan hasil yang berbeda-beda, tergantung pada tegangan suplai yang digunakan, karena integrasi ini dapat bekerja pada rentang tegangan antara 9 hingga 27 volt.

Dalam artikel ini, juga akan dibahas cara-cara alternatif dalam menggunakan PA 237, termasuk modifikasi terhadap komponen dan catu daya untuk performa yang lebih optimal.

Penggunaan Integrato PA 237

Dengan dua IC, dapat dibuat amplifier stereofonik lengkap dengan daya 2 watt per saluran, sehingga total daya mencapai 4 watt. Pada Gambar 1, ditunjukkan skema untuk salah satu saluran, karena cukup menggandakannya untuk mendapatkan sistem stereo. Dapat dilihat ada kontrol volume, tone, dan keseimbangan (balance) di dalamnya.

Gambar. 1 Amplifier dengan Balance

Tentunya, potensiometer untuk keseimbangan hanya satu, sementara potensiometer untuk volume dan tone harus tipe ganda, dan dalam hal ini, setiap potensiometer akan mengontrol kedua saluran secara bersamaan.

Untuk dapat memasukkan tegangan input pada kisaran 0,7 - 1 millivolt dan tetap mendapatkan daya 2 watt pada output, perlu ditambahkan dua transistor preamplifier untuk meningkatkan intensitas sinyal hingga level yang cukup. Skema lengkap preamplifier tersebut ada pada Gambar 2. Pada proyek ini, respons frekuensi dapat diatur menggunakan trimmer potensiometer (R15) dan volume menggunakan potensiometer R19.

Gambar. 2 Amplifier dengan Transistor

Dengan menggunakan IC PA237, Anda bisa membuat sebuah sirkuit jembatan (bridge) dengan menghubungkan dua IC sesuai dengan skema pada Gambar 3, yang menghasilkan amplifier dengan output 4 watt. Dalam skema ini, Anda dapat melihat bahwa kapasitor elektrolitik penghubung speaker dihilangkan, dan speaker langsung terhubung ke pin 7 dari kedua IC.

Gambar 3. Amplifier mode Bridged