Amplifier Headphone Daya Tinggi Menggunakan BD139-140

Pertama, saya ingin menekankan bahwa tujuan penggunaan rangkaian ini hanyalah salah satu dari banyak aplikasi yang mungkin. Terlepas dari penggunaan yang jelas sebagai penguat headphone, rangkaian ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi di mana diperlukan penguat daya rendah bandwidth lebar.

Beberapa opsi termasuk :

• Reverb drive amplifier - ideal untuk tangki reverb impedansi rendah dan menengah
• Penggerak saluran arus tinggi - cocok untuk saluran seimbang yang sangat panjang
• Amplifier speaker berdaya rendah - performa lebih baik daripada amplifier terintegrasi kecil
• ... dan tentu saja, ampli headphone.

Singkatnya, amp dapat digunakan di mana saja Anda membutuhkan opamp dengan arus keluaran lebih banyak dari biasanya. Karena sebagian besar diberi nilai sekitar ± 20-50mA, opamp tujuan umum tidak cocok untuk menggerakkan kabel panjang atau di mana pun yang membutuhkan arus keluaran yang relatif tinggi.

Sebagai penguat headphone, desain ini sangat mirip dengan yang lain di situs ESP, tetapi perbedaan utamanya adalah yang ini (dan P70) telah dibuat dan diuji sepenuhnya. Desainnya terbilang standar, dan setiap variasi sudah diperiksa sebelum tiba di sirkuit final. Foto prototipe ditampilkan di bawah, dan hanya berukuran 64 x 38mm (2,5 x 1,5 inci) sangat kecil - tentu saja, heatsink tidak termasuk dalam dimensinya.

Amplifier mampu menghasilkan sekitar 1,5W menjadi headphone 8 ohm, dan 2,2W menjadi 32 ohm - ini jauh lebih banyak daripada yang dibutuhkan dalam praktik. Penggunaan resistor keluaran 120 Ohm direkomendasikan, karena ini dianggap sebagai impedansi sumber standar untuk headphone. Sayangnya, banyak pengguna menemukan bahwa 'ponsel mereka bekerja lebih baik saat digerakkan dari sumber impedansi rendah.

Prototype Headphone Amplifier

Rangkaian ini didasarkan pada opamp, dengan arus keluarannya didorong oleh sepasang transistor. Distorsi jauh di bawah ambang pengukuran saya di semua level di bawah kliping ke impedansi apa pun. Kebisingan hampir tidak ada - bahkan dengan driver kompresi yang dipegang di telinga saya, saya hampir tidak dapat mendengar apa pun, dan saya tidak dapat mendengarnya dengan headphone.

PERINGATAN

Headphone dinilai dalam dB SPL pada 1mW, dan amplifier ini (seperti banyak ampli headphone serupa lainnya) mampu menghasilkan SPL yang ekstrem. Tingkat yang diperoleh cukup untuk menyebabkan kerusakan pendengaran permanen hampir seketika! Jangan pernah mengoperasikan amp pada level yang sangat tinggi, dan jangan pernah menyalakan amplifier dengan sinyal saat memakai headphone Anda.

Mulailah selalu dengan kontrol volume minimum, dan tingkatkan secara bertahap hingga nyaman, tetapi jangan terlalu keras. Karena distorsi yang sangat rendah, mudah untuk menaikkan level terlalu jauh tanpa disadari. Telinga Anda sangat berharga - jagalah telinga Anda setiap saat.

Perhatikan peringatan di atas - ini serius. Sebagian besar headphone mampu setidaknya 94dB SPL pada 1 mW, dengan beberapa SPL setinggi 107dB. Bahkan 10mW sudah cukup untuk menciptakan tingkat suara yang dapat merusak pendengaran, jadi Anda harus sangat berhati-hati untuk menghindari tingkat kerusakan.

Continuous dB SPL	Maximum Exposure Time
85	8 hours
88	4 hours
91	2 hours
94	1 hour
97	30 minutes
100	15 minutes
103	7.5 minutes
106	< 4 minutes
109	< 2minutes
112	~ 1 minute
115	~ 30 seconds

Tabel 1 - Maximum Exposure to SPL

Perhatikan bahwa waktu pemaparan adalah untuk jangka waktu 24 jam, dan dibelah dua untuk setiap SPL 3dB di atas 85dB. Di atas menunjukkan standar yang diterima untuk waktu paparan yang diizinkan yang direkomendasikan untuk kebisingan rata-rata tertimbang waktu terus menerus, menurut NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) dan CDC (Centers for Disease Control). Meskipun standar ini berbasis di AS, mereka berlaku hampir sama di sebagian besar negara - gangguan pendengaran tidak menghormati batas negara.

Keterangan

Penguat ini tidak termasuk kontrol volume aktif, karena pada umumnya jauh lebih mudah untuk mendapatkan log pot yang baik . Demikian pula, itu tidak termasuk umpan silang yang dijelaskan dalam Proyek 109. Jika ini diinginkan, sangat mudah untuk diterapkan pada sepotong kecil papan tag, atau bahkan 'kait langit' beberapa komponen dari sakelar bypass. Detail lengkap tentang cara melakukan ini akan disertakan dalam panduan konstruksi saat PCB tersedia.

Transistor keluaran bias hanya menggunakan resistor, bukan sumber arus konstan. Pengujian ekstensif menunjukkan bahwa menggunakan sumber arus tidak membuat perbedaan yang terlihat pada kinerja, tetapi meningkatkan kompleksitas dan ukuran PCB. Menggunakan tutup terpisah untuk setiap dioda bias memang membuat perbedaan - dan meskipun relatif kecil, penggunaan dua tutup IMHO dibenarkan.

Dioda bias harus 1N4148 atau serupa - dioda daya tidak disarankan, karena tegangan maju terlalu rendah. Hal ini dapat mengakibatkan distorsi di sekitar wilayah crossover, di mana satu transistor mati dan yang lainnya hidup. Seperti yang ditunjukkan, distorsi crossover benar-benar tidak dapat diukur dengan peralatan yang saya miliki.

Di atas adalah skema satu saluran. Resistor dan tutup menggunakan akhiran 'R' untuk saluran yang tepat. Paruh kedua opamp ganda memberi daya pada saluran yang tepat. Perhatikan bahwa kontrol volume yang ditampilkan adalah opsional, dan tidak ada di PCB. Jika diperlukan, dapat dipasang di lokasi yang mudah dijangkau dan output dihubungkan ke input papan seperti yang ditunjukkan. D1 dan D2 (L dan R) adalah 1N4148 atau serupa.

Salah satu alasan amp sangat sunyi adalah karena seluruh papan beroperasi dari suplai yang diatur, jadi dengungan (khususnya) dihilangkan. Meskipun pasokan yang tidak diatur dapat digunakan, ini tidak disarankan. Pasokan harus terpisah dari yang digunakan untuk preamp Anda, karena arus yang relatif tinggi ditarik oleh amplifier (setidaknya dengan telepon impedansi rendah). Pasokan preamp P05 dapat digunakan, dan akan memastikan kinerja optimal.

Penguat prototipe memiliki respons frekuensi datar dari 10Hz hingga lebih dari 100kHz. Distorsi berada di bawah ambang batas pengukuran saya dengan level atau impedansi beban apa pun, dan impedansi keluaran hampir sangat rendah. Headphone Anda mungkin dirancang untuk beroperasi dari impedansi sumber 120Ω (banyak di antaranya), jadi ini dapat ditambahkan jika dapat meningkatkan kualitas suara. Menambahkan resistansi seri apa pun akan mengurangi daya yang tersedia, tetapi itu sudah jauh lebih besar daripada yang dapat Anda gunakan. Tanpa resistansi seri, daya minimum ke berbagai impedansi beban diberikan di bawah ini (berdasarkan suplai ±15V).

Impedance	Power (Direct)	120 Ohm Feed
8 Ohms	1.5 W	35 mW
32 Ohms	2.2 W	99 mW
65 Ohms	1.1 W	136 mW
120 Ohms	595 mW	149 mW
300 Ohms	238 mW	121 mW
600 Ohms	119 mW	82 mW

Tabel 2 - Output Power Vs. Impedance

Ini tidak terlalu komprehensif, tetapi akan mencakup sebagian besar headphone yang umum digunakan. Dalam semua kasus, daya yang tersedia lebih dari yang dibutuhkan ... bukan agar Anda dapat merusak pendengaran Anda, tetapi untuk memberikan ruang kepala yang memadai untuk transien.

Konstruksi

Meskipun dimungkinkan untuk membuatnya menggunakan Veroboard atau yang serupa, ada risiko tinggi yang akan terombang-ambing karena lebar pita penguat yang sangat lebar. Kapasitor dapat ditambahkan secara paralel dengan R4 (L dan R) untuk mengurangi bandwidth jika ditemui masalah stabilitas. Meskipun saya menggunakan opamp NE5532 untuk prototipe, rangkaian juga akan bekerja dengan TL072, tetapi dengan daya yang berkurang. Anda juga dapat mengganti OPA2134 atau perangkat favorit Anda, perhatikan hal-hal berikut :

Pinout standar untuk op amp ganda ditampilkan di sebelah kiri. Jika op amp dipasang terbalik, hampir pasti akan gagal, jadi berhati-hatilah.

Opamp NE5532 yang disarankan digunakan untuk prototipe, dan kinerjanya patut dicontoh. Perangkat seperti TL072 akan cukup memuaskan untuk sebagian besar pekerjaan, tetapi jika Anda lebih suka menggunakan perangkat ultra low noise atau bandwidth lebar, pilihan itu ada di tangan Anda.

Konstruksi cukup kritis. Karena bandwidth lebar NE5532 dan banyak opamp kelas audio lainnya, amplifier dapat berosilasi (prototipe awalnya memiliki osilasi hampir 500kHz), jadi diperlukan kehati-hatian untuk memastikan ada pemisahan yang memadai antara input dan output. Bahkan kopling kapasitif kecil antara keduanya mungkin cukup menimbulkan masalah.

Seperti terlihat pada foto, amplifier ini membutuhkan heatsink. Meskipun dapat beroperasi tanpa satu daya rendah menggunakan headphone impedansi tinggi, Anda perlu merencanakan semua kemungkinan (setelah semua, Anda dapat membeli telepon impedansi rendah di masa mendatang). Heatsink tidak perlu besar, dan yang ditunjukkan di atas sudah cukup untuk tingkat pendengaran normal. Braket aluminium dapat digunakan untuk dipasang ke sasis - Saya merekomendasikan bahan 3mm. Perhatikan bahwa heatsink harus selalu dibumikan (grounded).

Transistor keluaran harus diisolasi dari heatsink. Sil-Pads™ cukup cocok karena disipasi yang relatif rendah, tetapi mika atau Kapton yang diminyaki dapat digunakan jika Anda mau. Jika Anda menggunakan aluminium 3mm yang disarankan, Anda dapat mengebor dan membuat drat di heatsink, menghilangkan kebutuhan akan mur.

Pengujian

Sambungkan ke catu daya yang sesuai - ingat bahwa catu bumi (arde) harus dihubungkan! Saat menyalakan untuk pertama kalinya, gunakan resistor "keamanan" 56 ohm secara seri dengan masing-masing suplai untuk membatasi arus jika Anda membuat kesalahan pada kabel. Ini akan sangat mengurangi tegangan suplai karena arus bias dari transistor keluaran.

Jika tegangan pada pin suplai amplifier lebih besar dari ±6V dan tegangan output mendekati nol, maka amplifier mungkin bekerja dengan baik. Jika Anda memiliki osiloskop, periksa osilasi pada output ... di semua pengaturan kontrol volume. Lakukan ini tanpa menyambungkan headphone Anda - jika amp berosilasi, ini dapat merusaknya.

Setelah Anda yakin semuanya baik-baik saja, Anda dapat melepas resistor pengaman dan menyambungkan amplifier secara permanen ke sasis Anda.

Oleh : Rod Elliott (ESP)