Deskripsi Rangkaian
Diagram Blok
Rangkaian preamp hifi ditunjukkan pada Gb. 1 adalah versi mono, untuk membuatnya menjadi stereo perlu dirakit 1 unit lagi dengan rangkaian yang identik.
Bagian pertama adalah rangkaian penyeragam RIAA dua tahap, Ini digunakan mengkompensasi output yang sifatnya non-lineardari kartrid magnetik. Resistor R1 dan kapasitor C1 sesuai dengan impedansi atau kapasitansi output dari kartrid. Nilai ini pada umumnya sesuai dengan kebanyakan jenis kartrid namun dapat berubah menyesuaikan kebutuhan.
Komponen IC1 merupakan rangkaian terintegrasi dengan noise yang sangat rendah dan kualitas yang tinggi. Bersama dengan komponen feedback akan membentuk kurva penyeragaman RIAA dua-tingkat yang mana akan menguatkan frekuensi antara 30Hz dan 1kHz dan akan memotong frekuensi antara 1kHz dan 21kHz. Hal ini untuk menyesuaikan dengan karakteristik dari proses perekaman.
Tahap ini menghasilkan gain sebesar 32dB pada frekuensi acuan 1kHz dan menghasilkan output sebesar 80mV dari input sebesar 2mV. Karakteristik yang stabil membuatnya ideal pada berbagai aplikasi, bahkan jika output dari kartrid relatif rendah. Rangkaian dapat bekerja dengan sinyal lebih dari 2mV tanpa distorsi yang berarti.
Rangkaian Tone-Control
Komponen R3, R4 dan C3 membentuk filter low-pass untuk setengah bagian pertama dari penyeragam RIAA, menggunakan setengah dari IC1. R2 menentukan gain 24dB pada 1 kHz sementara C2 memjamin stabilitas. Resistor R5 berguna untuk mengkopel kedua tahapan RIAA. Komponen C4 dan R6 menentukan feedback terhadap respon dari tahapan kedua menggunakan setengah bagian yang kedua dari IC1 dan R6 mengatur gain sebesar 8dB pada 1kHz.
Sinyal yang masuk dipilih oleh sakelar S1 dan C5 untuk mendekopel sinyal dari berbagai sinyal dc. R8 berguna untuk mengatur impedansi, R9 dan R10 mengatur gain dari IC2a menjadi 16dB dalam range tersebut. Pada input nominal 100mV input, output akan menjadi 630mV, yang mana cukup untuk menggerakkan sebuah power amplifier.
Resistor R11 mengkopel tahap buffer untuk mengatur tahap tone control. VR1 berfungsi sebagai kontrol balance antara dua kanal yang identik. Output dari tape diambil dari titik ini untuk menjamin sinyal yang cukup memadai.
Kapasitor C6 mendekopel tahap buffer dari tone control yang berjenis Baxendall, yang akan menghasilkan nada bass dan treble, baik boost maupun cut. Sebuah sakelar defeat bekerja dengan mem-bypass rangkaian tone control tersebut, sehingga dapat membandingkan output antara kondisi flat maupun coloured dan menghilangkan noise yang mungkin dihasilkan oleh bagian tone control. Kontrol volume adalah VR4.
Catu daya 9V positif dan negatif yang dibutuhkan oleh IC LM833N, diberikan oleh 2 buah baterai PP3 dengan kebutuhan arus yang relatif kecil. Catu daya eksternal ±9V dapat digunakan namun dengan menambahkan rangkaian penyearah yang bersih dan komponen yang bagus untuk menjamin amplifier menghasilkan sinyal dengan noise rendah. Catu daya dapat dipilih menggunakan sakelar S3.
Transistor output komplementer, TRa dan TR3 memiliki basis yang terikat satu sama lain dengan dioda bias maju D1 dan D2; emitor juga membentuk rangkaian yang sering disebut dengan center-rail.
Transistor driver TR1, dibias oleh R1 sehingga tegangan pada centre-rail adalah setengah dari tegangan supply. Kapasitor kopling output C2 mem-blok tegangan ini dari RL; nilai yang cukup besar dengan impedansi rendah dibandingkan dengan R1, pada frekuensi rendah. Maka dari itu, pada konfigurasi ini transistor output berlaku sebagai amplifierdengan dua buah emitter-fllower dari polaritas berlawanan namun dengan input bersama yang dikopel langsung ke driver, dan output bersama yang dikopel secara kapasitif ke beban.
Saat sinyal masuk, sinyal yang diperkuat akan keluar dari kolektor driver. Selama itu, saat sinyal ini bersifat positif mengacu pada stengah tegangan supply, TR3 adalah cutoff dan TR2 akan menguatkan arus. Saat sinyal bersifat negatif mengacu pada tegangan supply, TR2 akan cutoff dan TR3 akan menguatkan sinyal. Akibatnya kapasitor kopling C2 akan mengisi dan melepas muatan secara bergantian melalui beban oleh TR2 dan TR3.
Pencegahan Distorsi
Untuk mencegah cacat silang, arus bias diam dibiarkan melewati TR2 dan TR3. Hal ini memungkinkan tingkat output bekerja dalam mode kelas A untuk sinyal yang kecil, dengan demikian akan mengimbangi karakter cacat silang tersebut.
Arus diam yang stabil diberikan oleh penurunan tegangan pada dioda D1 dan D2.
Untuk mencegah dioda bias menghasilkan distorsi harmonik ke amplifier dan untuk mencapai ayunan tegangan output maksimum, resistor R2 di-bootstrap oleh C1. Ini akan menjaga tegangan yang konstan yang melewati R2 sehingga dioda akan dilewati arus yang konstan pula untuk mencegah arus yang tidak linier.
Keuntungan tambahan dari bootstrap adalah bahwa gain loop terbuka maksimum dari tahapan tersebut dapat dicapai.
Transistor Compound
Dalam penguat daya tinggi jenis ini tidak praktis untuk menggunakan transistor komplementer tunggal karena jenis daya tinggi yang dibutuhkan tidak memiliki nilai hfe yang cukup tinggi untuk memungkinkan amplifier dibuat efisien dan mempunyai keuntungan yang tinggi. Oleh karena itu biasa menggunakan berbagai kombinasi transistor dalam rangkaian yang berperilaku sebagai transistor tunggal.
Konfigurasi compound ini memiliki gain arus yang sangat tinggi dan kira-kira hampir sama dengan produk yang menggunakan transistor dengan nilai hfe yang tinggi. Pada rangkaian final, pengaturan emitter-follower (a) dan (b) seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas digunakan untuk menggantikan transistor TR2 dan TR3 masing-masing dari gambar-2.
Rangkaian tersebut sangat cocok untuk ini aplikasi karena masing-masing memiliki input melalui satu titik junction dari basis ke emitor. Artinya tegangan bias maju basis ke emitor bersifat independen dari suhu dari junction transistor output yang membuat rangkaian ini stabil.
Keuntungan lainnya adalah penggunaan transistor NPN lebih murah dan lebih mudah didapatkan daripada pasangan komplementer.
Breakdown Kedua
Transistor output diperlukan untuk mendisipasi sejumlah besar kekuatan yang sesuai dengan kemampuan mereka, tetapi jika disalahgunakan, seperti output yang terhubung singkat atau kondisi beban yang sangat reaktif, dengan mudah terjadi kerusakan, meskipun mereka mungkin beroperasi di bawah disipasi daya maksimumnya.
Hal ini disebabkan oleh fenomena yang dikenal sebagai “breakdown kedua" yang disebabkan oleh ketidakstabilan arus lateral yang melalui transistor ketika beroperasi pada tegangan dan arus yang relatif tinggi. Hal ini merupakan pengaruh terbesar pada pengoperasian dc, tetapi akan menurun dengan meningkatnya suhu dan frekuensi; kerusakan yang ditimbulkan biasanya bersifat permanen.
Rangkaian Proteksi
Amplifier diproteksi oleh dua sirkuit seperti yang ditunjukkan pada Gambar-4 untuk perlindungan transistor tunggal.
ara kerja rangkaian proteksi adalah sebagai berikut. Ketika tegangan pada basis TR1 mencapai kira-kira 0,6 volt, hal tersebut akan mengaktifkan transistor daya TR2. Ini terjadi ketika penjumlahan arus yang melalui R3 dan R4 menghasilkan tegangan sekitar 0,73 volt melintasi R1 dan R2.
Dioda D1 digunakan sebagai resistor non-linier dalam memberikan kompensasi suhu untuk sirkuit.
Sinyal Input
Sinyal input tinggi dan rendah masing-masing melewati soket JK1 dan JK2. Sinyal input dari soket JK2 akan melewati rangkaian yang tersusun atas TR2, R3, dan R4. Resistor R1 berfungsi untuk mencegah peredaman berlebihan pada sinyal input high dengan masukan impedansi sumber yang rendah ke JK1 ketika mereka digunakan secara bersamaan.
Peredaman variabel dari kedua input ke front-end diatur oleh kontrol level VR1.
Preamplifier FET
Bagian front-end dari amplifier terdiri dari sebuah preamplifier FET dengan sumber bersama yang dientuk oleh TR1, R5, R6, dan C1. FET yang digunakan adalah adalah type N-channel. Dengan mode self -biased oleh R5 yang di-dekopel ke C1.
Gate diproteksi terhadap kerusakan yang diakibatkan oleh dioda silikon D1 yang mana dapat berlaku sebagai sirkuit terbuka pada level input normal namun bersifat menghantar ketika tegangan pada FET melebihi 0,6 volt.
Penguatan lebih lanjut diberikan oleh TR2 di tahap kedua. Di sini penguatan dibatasi oleh feedback negatif yang diberikan ke emitor oleh R9.
Tone Control dan Volume
Tahap ketiga terdiri atas kontrol bass dan treble VR3 dan VR2 dengan metode Baxandall.
