Amplifier 12V menggunakan IC TDA7377V

 Amplifier yang menggunakan supply 12V DC umumnya menghasilkan daya kecil dan biasanya tidak memiliki karakter 'hifi'. Tetapi amplifier stereo ini memiliki daya yang tidak kecil dan distorsi rendah. Dengan suplai 14,4V, ini akan menghasilkan 20W per kanal dengan impedansi speaker 4 ohm saat terjadi clipping, sedangkan distorsi harmonik pada tingkat daya yang lebih rendah biasanya kurang dari 0,03%.

Suara yang dihasilkan sangat baik dengan nilai THD tipikal hanya 0,03% atau kurang serta dalam kondisi 'idle' konsumsi daya cukup rendah tidak lebih dari 1W. Jika tidak dipaksakan untuk mencapai daya maksimal maka IC tetap dingin dan baterai tidak cepat habis. IC ini juga memiliki sirkuit perlindungan diri dan hampir tidak mungkin mengalami kerusakan dimana IC akan secara otomastis OFF jika terlalu panas dan output akan non-aktif jika terhubung singkat.

TDA7377

Bridge Mode

Mode "bridge" yang sering disebut dengan Bridge-Tied Load (BTL) membutuhkan 2 unit amplifier per-kanal. IC TDA7377 adalah pilihan yang tepat untuk konfigurasi ini. Sekalipun dimensi IC ini cukup kecil namun dengan catu daya 12V amplifier stereo ini mampu menghasilkan hingga 20W per-kanal pada beban 4 ohm dengan tingkat distorsi yang rendah.

Deskripsi Rangkaian

Rangkaian lengkap ditunjukkan pada gambar-1 dimana inti dari rangkaian ini -seperti yang telah disebutkan sebelumnya- adalah penggunaan IC2 yaitu TDA7377V monolithic stereo BTL amplifier ditambah IC TL074 quad FET input op amp.

Seperti yang ditunjukkan dimana sinyal input diumpankan lewat kapasitor non-polar 4,7uF ke VR1 potensiometer dual-gang yang berfungsi untuk mengatur volume. Selanjutnya, sinyal akan dikopel-AC lewat kapasitor 470nF ke opamp IC1a dan IC1b. Ini berfungsi sebagai tingkat buffer dengan gain "unity" untuk menghasilkan impedansi sumber yang rendah untuk selanjutnya diolah oleh tone control Baxandall pada IC1c dan IC1d serta potensiometer VR2 dan VR3 untuk menghasilkan bass dan treble boost sebesar ±15dB dengan frekuensi tengah 700Hz. Respon frekuensi benar-benar flat dengan posisi potensiometer berada di tengah.

Untuk mengerti bagaimana tone-control bekerja, Pada bagian bass, dengan mengabaikan kapasitor 100nF, terdapat IC1c atau IC1d yang bersifat inverting, dimana resistor (termasuk potensiometer) memebentuk jaringan feedback yang akan mengontrol gain. Potensiometer bass VR2 pada searah jarum jam pada posisi maksimum, gain diatur pada 122kΩ/22kΩ atau sekitar 5.5. Jika diputar berlawanan arah (minimum) gain menjadi 22kΩ/122kΩ atau sekitar 0.18. Penambahan kapasitor 10nF melewati VR2a dan VR2b untuk menambahkan low-pass filter pada gain, agar putaran potensiometer lebih pada frekuensi rendah daripada frekuensi tinggi.Maka penguatan bass dapat diatur untuk mencapai nilai bass boost/cut.

Pada bagian treble, VR3a dan VR3b bekerja dengan hal yang sama, kecuali bahwa kapasitor 4.7nF terhubung dengan resistor secara seri dan membentuk high-pass filter.

Kapasitor 10pF pada pada input inverting dari IC1c dan IC1d akan mengurangi gain pada frekuensi tinggi yang berfungsi untuk mengurangi osilasi jika ada sinyal RF pada jaringan filter.Hal yang sama juga berlaku pada resistor 10Ω pada output IC1c dan IC1d dimana kedua IC ini akan memperkuat sinyal RF yang mungkin saja bisa lewat sampai ke power amplifier IC2.

Power Amplifier

IC2 yaitu TDA7377V hanya membutuhkan beberapa komponen eksternal. IC ini 4 buah amplifier dengan noise rendah untuk menggerakkan speaker stereo dengan konfigurasi BTL namun juga ayunan tegangan virtual pada output dan stabil dengan gain tetap sebesar 26dB.

Pin 7 yang berfungsi sebagai mode standby dapat dihidupkan ataupun dimatikan. Ini berguna untuk mencegah arus yang besar melewati sakelar ON/OFF S1. Pada kenyataannya, S1 akan men-switch daya ke pin 7 dari IC2 dan IC 1 sebagai quad-opamp.Oleh karena itu, catu daya dan IC1 tetap tersedia selama tegangan catu hidup, hanya aarus bocor dari kapasitor dan arus standby dengan arus total sekitar 100μA. Jal ini akan memicu amplifier untuk menaikkan arus diam (tidak ada sinyal) hingga sekitar 100mA.

Saat sakelar S1 di-ON-kan, kapasitor filter 100μF akan terisi lewat dioda D1. Pin 7 (standby) bersifat low-pass filter yang terdiri dari resistor 22kΩ dan kapasitor 1μF dan power amplifier tidak diaktifkan sampai opamp dihidupkan. Ini berguna untuk mencegah getaran saat dihidupkan.

Hal yang sama terjadi saat sakelar S1 dimatikan, resistor 22kΩ yang terhubung dengan anoda dari dioda D1 akan menurunkan tegangan pada pin standby dan segera mematikan IC1. Hal ini akan mencegah bunyi getar pada loudspeaker saat dimatikan.

Proteksi Polaritas Terbalik

Komponen catu daya utama terdiri dari empat buah kapasitor elektrolit 2,200μF/25V ditambah dua buah kapasitor MKT dengan nilai 470nF yang terhubung secara paralel untuk membentuk filter terhadap frekuensi tinggi dimana MOSFET Q1 menyediakan proteksi terhdap tegangan terbalik.

Walaupun IC TDA7377 dapat menahan tegangan supply negatif, namun tidak begitu dengan kapasitor elektrolit. Oleh sebab itu perlu memasang  MOSFET IRF1405 yang terhubung secara seri dengan ground.

Pada intinya, MOSFET berlaku sebagai sebuah dioda dengan tegangan maju yang sangat rendah. Secara tipikal kurang dari 25mV pada 5A. Ini dibandingkan dengan dioda penyearah standar dengan nilai sekitar 1V 5A. Ini berarti amplifier dapat menghasilkan daya lebih banyak sekitar 15% lebih daripada menggunakan dioda biasa.

Catu Daya

Arus maksimum yang dikonsumsi bergantung pada impedansi speaker dan besar-kecilnya volume. Dengan hitungan kasar, daya keluaran penuh dengan supply 14.4V dan impedansi speaker 8 ohm membutuhkan arus minimal 3A. Untuk speaker dengan impedansi 4 ohm konsumsi arus dapat melebihi 6A.

PSRR (Power Supply Rejection Ratio) adalah >50dB pada 300Hz dan dengan menggunakan kapasitor bypass dengan kapasitas yang cukup tinggi maka noise dapat ditekan serendah mungkin.