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

Seringkali ada yang bertanya kenapa driver / power amplifier saya suaranya tidak jernih/pecah, transistor final  terlalu panas, tr final panas sebelah, dan speaker sering rusak/terbakar padahal driver sudah dirakit dengan benar, tegangan benar, dan bisa dipastikan tidak ada komponen yang rusak. Jika ini terjadi pada driver Anda, maka Anda perlu curiga terhadap pengaturan Bias dan DCO(DC Offset) yang tidak seimbang. Lalu apa yang disebut bias dan DCO pada amplifier ?

Apakah DCO dan Bias?

DCO (DC Offset)

Pada power amplifer jenis OCL(Output Capasitor Less), yaitu power amplifier tanpa menggunakan capasitor pada ke speaker pada ouputnya.  Jenis amplifier ini menggunakan tegangan simeteris (-) GND (+), seperti yang kita kenal merupakan ciri khas topologi driver class A/B. Karena output langsung terhubung ke speaker tanpa menggunakan capasitor, maka masih bisa meluluskan tegangan DC meskipun kecil –  ini yang disebut DCO. Tegangan DC yang lolos ke speaker ini yang tidak boleh karena jika terlalu besar bisa membakar speaker, sehingga ini harus dihindari.

DCO yang diharapkan adalah 0VDC, namun karena tidak ada hFE dan VBE transistor yang sama persis, serta tak ada resistor yang nilainya sama persis maka tegangan DC output sulit untuk mendapatkan 0V. Namun amplifier yang dirancang dengan baik, DC offsetnya bisa diatur hingga dibawah 20mV.

DCO Diatur dengan beberapa cara :

  • DCO bisa diatur dengan menggunakan resistor atau trimpot untuk mendapatkan tegangan yang sesuai yaitu dibawah 20mV.
  • DCO bisa diatur dengan sirkuit khusus yang disebut DC Servo, sehingga tegangan keluaran selalu mendekati 0V meskipun tegangan input dalam jangkauan tertentu atau meskipun suhu transistor diferential tidak sama.

BIAS

Pada penguatan class B menggunakan 2 transitor NPN-PNP konfigurasi push-pull, masing-masing transistor menghasilkan 1/2 gelombang yang digabungkan pada beban untuk membentuk satu siklus gelombang penuh. Saat tidak ada signal maka arus kolektor pada transistor 1 dan 2 adalah 0 atau diam sehingga tidak ada daya yang terbuang (Off). Dan ketika diberi signal ternyata terjadi cacat crossover saat kedua transistor saling bergantian “On Off”.

Masalah cacat crossover ini dapat diatasi dengan mudah dengan cara memberikan titik bias pada transistor sedikit di atas ” off”. Dengan alasan ini kemudian kita dapat membuat rangkaian menjadi penguatan class AB.(Inilah awal tujuan dasar dari driver class AB yaitu untuk mempertahankan konfigurasi dasar kelas B sekaligus meningkatkan linearitasnya dengan cara membuat setiap transistor puss-pull sedikit di atas ambang batas.). 

Bias dapat diatur dengan beberapa cara:

  • Pengaturan Bias tetap : Dilakukan dengan cara memberikan tegangan bias tetap yang sesuai pada basis transistor 1 dan 2, kemudian arus kolektor melalui kedua transitor bergabung ke beban. Namun sangat tidak praktis jika harus memberi baterai pada setiap tahap output amplifier, maka cara termudah untuk menghasilkan 2 tegangan bias tetap pada titik stabil menggunakan jaringan pembagi tegangan resitif dengan resistor.
  • Pengaturan Bias resistor : Menggunakan 2 atau lebih resistor secara seri pada tegangan supply untuk menghasilkan set tegangan tetap yang ditentukan. Namun karena ini sangat susah untuk menemukan kombinasi resistor benar, maka bisa diatasi dengan menggunakan variabel resistor.
  • Pengaturan Bias variabel : Menggunakan Variable resistor/potensiometer untuk mencapai bias pada kedua transistor ke ambang konduksi. Ini lebih memudahkan daripada menggunakan reistor tetap, namun karena resistor rentan panas karena rating daya, maka setiap perubahan suhu akan mempengaruhi nilainya sehingga menyebabkan perubahan yang tidak dinginkan pada arus kolektor.
  • Pengaturan Bias diode : Menggunakan bias resistor memiliki kelemahan suhu, maka cara mengatasinya adalah menggunakan sepasang diode.

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

Dalam mengatur bias final transistor bipolar sebagian berpendapat dengan mengukur VBE (VBE adalah tegangan antara basis dan emitor). Transistor saat mengalirkan arus kolektor tegangan VBE nya  0.7V. Sepasang transistor NPN-NPN Q5 dan Q6 masing-masing VBE nya plus minus 0.7V, dan tegangan jatuh antara basis dan basis kedua transistor Q5 dan Q6 adalah 1.4V. Lebih jelas lihat (gambar 1) berikut ini :

Mengatur bias driver class AB

(Gambar 1)

Namun metode mengukur tegangan basis transistor seperti diatas masih dianggap kurang handal karena alasan seperti HFE transistor yang tidak bisa sama persis, maka untuk menemukan bias yang tepat adalah dengan mengukur arus kolektor. Lalu berapa arus kolektor yang tepat agar cacat crossover menjadi minimal? Menurut penelitian cacat crossover menjadi minimal ketika tegangan pada Resistor adalah 26mV. Lihat (gambar2) berikut :cara menyetel tegangan bias class AB

(Gambar 2)

Lihat Juga :  Perbedaan dan Fungsi Speaker Subwoofer, Woofer, Midrange, dan Tweeter

Penjelasan diatas hanyalah pengenalan singkat sekedar untuk menegathui apakah yang dimaksud Bias dan DCO pada amplifier class A/B. Jika Anda ingin mengetahui lebih jauh hingga level bisa mendesain amplifier sendiri, maka bisa mencari reverensi lain misalnya buku atau mentor yang ahli.

Kesimpulan : Amplifier yang baik terutama class AB yang baik adalah mampu memberikan suara yang lebih jernih sekaligus aman saat beroperasi, dan ini bisa didapatkan apabila pengaturan DCO dan Bias seimbang.

Untuk itu dalam merakit power amplifier sebaiknya sangat diperhatikan tentang pengaturan DCO dan Bias ini, terutama untuk amplifier berdaya tinggi. Nah sekarang ada beberapa pertanyaan :

[Q] Bagaimana dengan power class D atau penguat mosfet?

[A] Karaterisitik mosfet dan transistor bipolar sangat berbeda, jadi setelan bias akan berbeda.

[Q] Bagaimana menyetel bias pada kit driver amplifier yang sudah jadi?

[A] Ada kit driver amplifier yang dilengkapi dengan variable resistor/trimpot untuk mengatur bias dan DCO, namun ada juga yang tidak – ada yang dilengkapi trimpot bias tapi tidak dilengkapi trimpot DCO. Power OCL 150W adalah contoh power class AB yang tidak menggunakan variable reistor untuk pengaturan DCO dan Bias, karena hal ini sudah diatur dengan tahanan tetap dan Bias sudah diatur dengan dioda. Meskipun demikian bisa dimodifikasi dengan cara tertentu untuk mendapatkan tegangan DCO dan Bias yang diinginkan.

Cara Menyetel DCO dan Bias pada Kit Driver Amplifier Class AB

Sebelum Anda melakukan penyetelan Bias dan DCO, langkah awal yang penting adalah memastikan rangkaian sudah benar atau tidak ada kesalahan baik komponen atau power supply.

Menyetel bias dan DCO

(Gambar 3)

Cara Menyetel DCO

Menyetel DCO bisa dilakukan jika driver Anda dilengkapi dengan trimpot untuk mengatur DCO, biasanya terletak dipinggir di stage input (lihat gambar 3). Jika tidak ada, berati Anda tak perlu menyetel DCO, tapi langsung saja menyetel Bias dengan memutar trimpot tengah dibagian VAS.

  1. Untuk menghindari input mendapatkan signal apapun, sebelum menyetel DCO sebaiknya bagian input disambung ke ground dan driver dalam keadaan tanpa transistor final dan speaker.
  2. Setelah semua dipastikan aman berikan tegangan pada driver, tapi jangan diberi tegangan maksimal dulu.
  3. Dengan multimeter digital, atur pada posisi DCV 2000mV, kemudian hubungkan probe merah pada jalur speaker dan probe hitam pada ground.
  4. Atur trimpot sampai angka pada multimeter serendah mungkin atau setidaknya dibawah 20mV.

Tegangan DC pada jalur speaker tidak dibolehkan karena akan merusak speaker, jadi sangat penting untuk menyetel DCO hingga 0V atau mendekati. Lalu bagaimana jika DCO diketahui diatas 20mV tapi tidak ada trimpot untuk menyetelnya? Ini berkaitan dengan rangkaian, Anda harus memodifikasinya untuk mencapai DCO yang diharapkan.

Cara Menyetel Bias

setting bias

(Gambar 4)

Ada beberapa cara menyetel bias, namun khusus disini kita menggunakan cara termudah saja yaitu dengan cara melihat arus bias. Semakin besar arus bias suara semakin jernih, namun semakin berisiko terhadap transistor final karena akan membuatnya semakin panas. Namun ada angka yang optimal yaitu sekitar 50mA, namun jika Anda kurang puas bisa meningkatkannya menjadi lebih besar misalnya 150mA. Tapi ingat!!! jika Anda meningkatkan hingga 150mA maka Anda harus bisa memastikan jika DCO sangat mendekati 0V dan berikan heatsink yang bagus atau memadai.

  1. Atur multimeter pada 500mA, biar lebih akurat bisa menggunakan multimeter digital.
  2. Kemudian lepaskan kabel Vcc dan disambung secara seri dengan multimeter. Jalur Vcc+ driver ==> probe hitam multimeter ==> Multimeter ==> probe merah multimeter==> (+) power supply. (Lihat gambar 4)
  3. Atur trimpot Bias hingga menemukan Angka yang sesuai misalnya 50mA atau 150mA.

Demikian penjelasan singkat tentang penyetelan DCO dan Bias pada driver class AB. JIka Anda mulai meningkatkan diri dengan merakit power amplifier daya besar, sangat penting untuk memperhatikan kedua pengaturan ini agar dapat mencapai audio yang memuaskan sekaligus aman minim risiko kebakaran komponen.

 

Iklan

Mungkin Anda juga Menyukainya :

Tinggalkan Balasan

Alamat surel Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *