√ Cara Menyetel Bias Dan DC Offset Pada Driver Amplifier Class A/B

Baca Cepat Buka

Finoo.id – √ Cara Menyetel Bias Dan DC Offset Pada Driver Amplifier Class A/B. Banyak orang sering bertanya mengapa suara driver atau power amplifier mereka tidak jernih atau pecah, transistor final terlalu panas, transistor final panas sebelah, dan speaker sering rusak atau terbakar, meskipun driver sudah dirakit dengan benar, tegangan sesuai, dan tidak ada komponen yang rusak. Jika kalian mengalami hal ini pada driver kalian, mungkin ada masalah dengan pengaturan Bias dan DCO (DC Offset) yang tidak seimbang. Lalu, apa sebenarnya yang dimaksud dengan bias dan DCO pada amplifier?

Apa Itu DCO dan BIas

DCO (DC Offset)

Pada power amplifier jenis OCL (Output Capacitor Less), yang merupakan power amplifier tanpa menggunakan kapasitor pada outputnya yang terhubung ke speaker. Jenis amplifier ini menggunakan tegangan simetris (-) GND (+), yang merupakan ciri khas topologi driver class A/B. Karena output langsung terhubung ke speaker tanpa menggunakan kapasitor, maka masih dapat melepaskan tegangan DC, meskipun kecil. Fenomena ini disebut sebagai DC Offset (DCO). Penting untuk dihindari, karena tegangan DC yang melewati speaker dapat menyebabkan kerusakan atau bahkan membakar speaker jika terlalu besar.

Idealnya, DCO yang diinginkan adalah 0VDC, namun karena tidak ada dua transistor dengan hFE dan VBE yang persis sama, serta tidak ada resistor dengan nilai yang sama persis, mencapai tegangan DC output yang tepat pada 0V menjadi sulit. Namun, pada amplifier yang dirancang dengan baik, DCO dapat diatur hingga di bawah 20mV.

Penyesuaian DCO dapat dilakukan dengan beberapa cara:

Menggunakan Resistor atau Trimpot: DCO dapat diatur dengan menambahkan resistor atau trimpot pada sirkuit untuk mencapai tegangan yang sesuai, yaitu di bawah 20mV.
Menggunakan DC Servo: DCO juga dapat diatur dengan menggunakan sirkuit khusus yang disebut DC Servo. Sirkuit ini memastikan bahwa tegangan keluaran selalu mendekati 0V, bahkan jika tegangan input berfluktuasi dalam rentang tertentu atau jika suhu transistor differential tidak sama.

Dengan menggunakan salah satu dari metode ini, power amplifier OCL dapat dioperasikan dengan DCO yang minimal, menjaga keberlanjutan kinerja dan mencegah potensi kerusakan pada speaker.

BIAS

Pada penguatan kelas B menggunakan konfigurasi push-pull dengan dua transistor NPN-PNP, setiap transistor menghasilkan setengah gelombang yang digabungkan pada beban untuk membentuk satu siklus gelombang penuh. Ketika tidak ada sinyal, arus kolektor pada transistor 1 dan 2 menjadi 0 atau diam, sehingga tidak ada daya yang terbuang (Off). Namun, ketika diberi sinyal, terjadi cacat crossover saat kedua transistor saling bergantian “On” dan “Off”.

Masalah cacat crossover ini dapat diatasi dengan memberikan titik bias pada transistor sedikit di atas “off”. Inilah awal dari tujuan dasar dari driver kelas AB, yaitu mempertahankan konfigurasi dasar kelas B sambil meningkatkan linearitasnya dengan membuat setiap transistor push-pull sedikit di atas ambang batas.

Bias dapat diatur dengan beberapa cara:

Pengaturan Bias Tetap: Dilakukan dengan memberikan tegangan bias tetap yang sesuai pada basis transistor 1 dan 2, dan kemudian arus kolektor melalui kedua transistor bergabung ke beban. Namun, metode ini kurang praktis karena memerlukan baterai pada setiap tahap output amplifier. Cara yang lebih mudah adalah menggunakan jaringan pembagi tegangan resistif dengan resistor untuk menghasilkan dua tegangan bias tetap pada titik stabil.
Pengaturan Bias Resistor: Menggunakan dua atau lebih resistor secara seri pada tegangan supply untuk menghasilkan set tegangan tetap yang ditentukan. Namun, mencari kombinasi resistor yang tepat dapat menjadi sulit, dan solusinya adalah menggunakan variabel resistor.
Pengaturan Bias Variabel: Menggunakan potensiometer/variabel resistor untuk mencapai bias pada kedua transistor ke ambang konduksi. Lebih mudah daripada menggunakan resistor tetap, namun variabel resistor rentan terhadap perubahan suhu karena rating daya, sehingga setiap perubahan suhu dapat mempengaruhi nilainya dan menyebabkan perubahan tidak diinginkan pada arus kolektor.
Pengaturan Bias dengan Diode: Menggunakan sepasang dioda sebagai alternatif untuk mengatasi kelemahan suhu pada bias resistor. Dengan menggunakan diode, pengaturan bias dapat menjadi lebih stabil meskipun suhu berubah.

Pertanyaannya berapa tegangan bias optimal yang harus dicapai supaya amplifer bekerja optimal pada driver class AB?

Dalam mengatur bias final transistor bipolar, sebagian orang berpendapat untuk menggunakan pengukuran VBE (Voltage Between Emitter and Base) sebagai acuan. Transistor mengalirkan arus kolektor dengan tegangan VBE sekitar 0.7V. Pada sepasang transistor NPN-NPN, Q5 dan Q6, masing-masing memiliki VBE sekitar plus minus 0.7V, dan tegangan jatuh antara basis kedua transistor Q5 dan Q6 adalah 1.4V. Rinciannya dapat dilihat pada (gambar 1).

Namun, metode pengukuran tegangan basis transistor seperti itu dianggap kurang hkalianl karena faktor seperti HFE transistor yang tidak bisa sama persis. Oleh karena itu, untuk menentukan bias yang tepat, metode yang lebih akurat adalah dengan mengukur arus kolektor. Pertanyaannya, berapa besar arus kolektor yang tepat agar cacat crossover minimal? Menurut penelitian, cacat crossover minimal terjadi ketika tegangan pada resistor sekitar 26mV. Ilustrasinya dapat dilihat pada (gambar 2).

Penjelasan di atas hanya merupakan pengantar singkat, hanya untuk memahami konsep Bias dan DCO pada amplifier class A/B. Jika kalian ingin memahami lebih mendalam, hingga mampu mendesain amplifier sendiri, disarankan untuk mencari referensi tambahan, seperti buku atau mendapatkan bimbingan dari seorang mentor yang berpengalaman.

Kesimpulannya, sebuah amplifier yang baik, terutama kelas AB, dapat menghasilkan suara yang jernih dan aman saat beroperasi. Hal ini dapat dicapai dengan memastikan pengaturan DCO dan Bias berada dalam keseimbangan yang tepat.

Cara Menyetel Bias Dan DC Offset Pada Kit Driver Amplifier Class AB

Sebelum melakukan penyetelan Bias dan DCO, langkah awal yang krusial adalah memastikan bahwa rangkaian telah dirakit dengan benar dan tidak terdapat kesalahan, baik itu terkait dengan komponen maupun catu daya.

Cara Menyetel DCO

Menyetel DCO dapat dilakukan apabila driver dilengkapi dengan trimpot untuk mengatur DCO, yang biasanya terletak di pinggir tahap input (lihat gambar 3). Jika trimpot tidak tersedia, itu berarti kalian tidak perlu menyetel DCO dan dapat langsung menyesuaikan Bias dengan memutar trimpot di bagian tengah VAS.

Agar input tidak menerima sinyal apa pun, sebelum menyetel DCO, sebaiknya bagian input dihubungkan ke ground dan driver dibiarkan tanpa transistor final dan speaker.
Setelah memastikan semua kondisi aman, berikan tegangan pada driver, tetapi hindari memberikan tegangan maksimal terlebih dahulu.
Dengan menggunakan multimeter digital, atur pada posisi DCV 2000mV, kemudian hubungkan probe merah ke jalur speaker dan probe hitam ke ground.
Setel trimpot hingga angka pada multimeter mencapai serendah mungkin atau setidaknya di bawah 20mV.

Tegangan DC pada jalur speaker harus dihindari agar tidak merusak speaker, oleh karena itu sangat penting untuk menyetel DCO hingga mencapai 0V atau mendekatinya. Bagaimana jika diketahui DCO lebih dari 20mV tetapi tidak ada trimpot untuk menyetelnya? Ini terkait dengan konfigurasi rangkaian, dan kalian perlu memodifikasinya untuk mencapai tingkat DCO yang diharapkan.

Cara Menyetel Bias

Ada beberapa metode untuk menyetel bias, namun di sini kita akan menggunakan cara yang paling sederhana, yaitu dengan melihat arus bias. Semakin besar arus bias, semakin jernih suara yang dihasilkan, tetapi risikonya adalah semakin meningkatnya suhu pada transistor final karena akan menjadi lebih panas. Ada nilai optimal sekitar 50mA, namun jika kalian merasa kurang puas, kalian dapat meningkatkannya, misalnya menjadi 150mA. Namun, perlu diingat dengan jelas: jika kalian meningkatkan hingga 150mA, kalian harus memastikan bahwa DCO sangat mendekati 0V dan memberikan heatsink yang baik atau memadai untuk mendinginkan transistor.

Langkah-langkah untuk menyetel bias adalah sebagai berikut:

Atur multimeter pada skala 500mA untuk akurasi yang lebih baik, terutama jika kalian menggunakan multimeter digital.
Lepaskan kabel Vcc dan hubungkan secara seri dengan multimeter. Rangkaian adalah Vcc+ driver ==> probe hitam multimeter ==> Multimeter ==> probe merah multimeter ==> (+) power supply. (Lihat gambar 4)
Atur trimpot Bias hingga mencapai angka yang sesuai, misalnya 50mA atau 150mA, sesuai dengan preferensi kalian.

Dengan mengikuti langkah-langkah ini, kalian dapat menyetel bias dengan mudah menggunakan pengukuran arus, memastikan keseimbangan antara kualitas suara yang diinginkan dan pemeliharaan suhu yang aman pada transistor final.

Baca Juga :

Penutup

Dengan demikian, kita telah menjelajahi langkah-langkah dan konsep yang terkait dengan cara menyetel bias dan DC offset pada driver amplifier kelas A/B.

Kedua parameter ini, bias dan DC offset, memiliki peran penting dalam memastikan kinerja optimal dari amplifier, menghasilkan suara yang jernih sambil menjaga keamanan perangkat elektronik.

Penting untuk diingat bahwa proses penyetelan ini memerlukan pemahaman mendalam tentang rangkaian dan komponen amplifier.

Penggunaan trimpot, pengukuran arus, dan perhatian terhadap nilai-nilai optimal menjadi kunci dalam mencapai hasil yang diinginkan.

Selain itu, perlu dicatat bahwa penyetelan bias dan DC offset juga melibatkan pertimbangan terhadap suhu transistor final, memastikan bahwa panas yang dihasilkan tetap dalam batas yang aman.

Dengan pengetahuan ini, kalian dapat mengoptimalkan performa amplifier kelas A/B kalian, menciptakan kombinasi yang baik antara kualitas suara dan keamanan perangkat elektronik.

Semoga artikel finoo.id ini bermanfaat dalam memandu kalian melalui proses menyetel bias dan DC offset pada driver amplifier kelas A/B.