DOS-VAS (DYNAMIC OUTPUT SINKED - VAS)

DOS-VAS (DYNAMIC OUTPUT SINKED - VAS)

REVISI-3 19/02/2013

HERU HIMAWAN T (PERINTIS TEKNOLOGI PENGUAT DAYA AUDIO PLATFORM MATRIX 1.4)

DOS-VAS (DYNAMIC OUTPUT SINKED - VOLTAGE AMPLIFIER STAGE)

LISENSI DOS-VAS adalah teknologi kontrol penguat daya audio bebas & terbuka, dikembangkan dan diedarkan di bawah ketentuan lisensi internasional GNU General Public License, V.3 - terbitan Free Software Foundation Incorporation. Anda dipersilahkan menggunakan, memanfaatkan, mengembangkan, ataupun mengedarkan kembali karya intelektual ini dengan tetap mematuhi aturan-aturan GNU General Public License. Karya intelektual ini TERSEDIA TANPA JAMINAN APAPUN. Segala tanggung jawab akibat resiko terapan ditanggung oleh pengguna, atau tidak dapat dilimpahkan kepada pihak perancang ataupun pihak-pihak terkait pengadaan/edaran hasil karya intelektual ini. Karya intelektual ini diedarkan bersama salinan berkas teks lisensi GNU General Publik License. Jika salinan berkas teks lisensi terkait tidak dapat anda tinjau atau tidak ditemukan, maka kami persilahkan anda merujuk salinan lisensi terkait pada situs

i


Daftar Isi LISENSI

i

Daftar Isi

iii

INTRODUKSI FEATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1

SIRKITRI DOS-VAS Model Dasar Sirkit DOS-VAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Komponen Fungsional Sirkit DOS-VAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formulasi Sirkitri DOS-VAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 3 4

TEKNIKA DOS-VAS Basis Teknologi & Simplikasi DOS-VAS . . . . . . . . . . Pertimbangan Teknis Terapan DOS-VAS . . . . . . . . . . Problematika VAS Konvensional . . . . . . . . . . . DOS-VAS Sebagai Pengganti Pre-Buffer TEF . . . . Penguatan Anti-Alias Output Sink Buffer DOS-VAS Reduksi Jumlah Transistor & Alternasi RLVA-VAS .

. . . . . .

5 5 5 5 6 7 7

IMPLEMENTASI DOS-VAS Contoh Desain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konfigurasi COMMON-BIAS & COMMON-DEGENARTION . . . . . . . . . . . . Konfigurasi VL_REF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 9 9 9

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

CATATAN INVENTORIAL 11 PRESERVASI LISENSI GNU GPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 ALTERNASI SIMPLIKASI MATRIX 1.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

iii


INTRODUKSI DOS-VAS adalah salah satu model VAS penemuan HERU HIMAWAN T pada tanggal 1 November 2012. Nama atau istilah DOS-VAS sebagai akronim “VAS with DYNAMIC OUTPUT SINKING” atau singkatan “DYNAMIC OUTPUT SINKED VOLTAGE AMPLIFIER STAGE” - atau “VAS dengan Pengarah Output Dinamik”. Perancangan awal DOS-VAS terkait pencarian alternatif pengganti RLVA-VAS1 guna meringkas model sirkit inti penguat daya audio platform MATRIX 1.4 dalam hal jumlah transistor bipolar, tanpa mengurangi performa sistem sirkit. Terapan DOS-VAS sebagai pengganti RLVA-VAS mengurangi jumlah transistor antara 2-unit hingga 6-unit.

FEATURE • Improviasi minimalistik distorsi respon frekuensi tinggi (lebih baik daripada RLVA/SRLVA-VAS generasi sebelumnya) • Simplikasi model kompensasi Efek Miller (hanya menerapkan kompenasi Efek Miller pada inti VAS) • Terapan EFA Output Sink Buffering simetris tersinkronisasi, guna menjamin kadar simetri sinyal output • Tidak memerlukan pre-buffer/input-sinking • Merangkap fungsi pre-buffer dinamik untuk menyangga penguat daya atau dapat menggantikan fungsi pre-buffer TEF konvensional • Transisi fungsi kontrol tegangan bias kebersamaan tingkat penguat daya (common bias) menuju modus kebersamaan degenerasi emitor (common degeneration)

1 RLVA-VAS

adalah model VAS dengan pembeban dinamik reflektif BRLCS (Bidirectional & Reflective Loader & Current Source - penemuan HERU HIMAWAN T pada April 2012).

1


SIRKTRI DOS-VAS Model Dasar Sirkti DOS-VAS Model dasar sirkit DOS-VAS diperlihatkan Gambar 0.0.1. VCC(+)

RDVAS

NPUT

QVAS QSINK(+) CDOM RTVL OUTPUT(+)

QCDES

CCDE

RCDE

RSL

OUTPUT(−)

QCDEA

QSINK(−)

VL_REF VCC(−)

Gambar 0.0.1: Model dasar sirkit DOS-VAS

Komponen Fungsional Sirkit DOS-VAS QVAS

Penguat Inti VAS

QSINK(+) Real Output Sink Buffer (Penyangga Keluaran Riil) QSINK(-) Reflective Output Sink Buffer (Penyangga Keluaran Reflektif) QCDES

Common Emitter Degeneration Sink Buffer (Penyangga Degenerasi Emitor Bersama)

QCDEA

Common Emitter Degeneration Amplifier (Penguat Degenerasi Emitor Bersama)

CDOM

Kompensasi Single-Pole-Domain Efek Miller Penguatan Global

RDVAS

Degenerator penguat inti VAS

RTVL

Temporary VAS Loader (Beban Pemuatan Temporar VAS)

RCDE

Common Emitter Degeneration Reference (Pengarah Degenerasi Emitor Modus Kebersamaan)

3


CCDE

Common Emitter Degeneration Bypass (Pelolos Degenerasi Emitor Modus Kebersamaan)

VL_REF

Real VAS Loader Reference (Referensi Pembeban Riil VAS)

RSL

Output Sink Loader (Pembeban Output)

Formulasi Sirkitri DOS-VAS Impedansi stasioner DOS-VAS bereferensi VL_REF, diformulasi berdasar Pout (spesifikasi daya puncka/peak) dan Zload (spesifikasi impedansi beban output nominal): √ √ √ √ √ √ ( 2 Pout Z√ load − Pout Zload )Zload 2 P Z + P Z 2 (P Z ) out load out load out load √ Pout Zload √ √ VL_REF = 2 √ 2 Pout Zload − Pout Zload RDVAS diformulasi berdasar impedansi transisional penguat inti VAS: √ √ √ ( 2 Pout Z√ load − Pout Zload )Zload 2 (Pout Zload ) Pout Zload √ RDVAS = Pout Zload RSL diformulasi berdasar VL_REF dan karakter tegangan sambungan basis-emitor transistor penguat penyangga transisional tingkat penguat daya dan transistor penguat akhir: VBE(Qbuffer∗) + VBE(Qout∗) × VL_REF RSL = 2 VCC − VBE(Qbuffer∗) + VBE(Qout∗) RTVL diformulasi berdasar VL_REF, RSL, dan karakter tegangan sambungan basis-emitor QSINK(+): VBE(QSINK(+)) × (VL_REF − 0.5RSL) RTVL = VCC − VBE(QSINK(+)) RCDE diformulasi berdasar RSL: RCDE =

RSL 2

CCDE diformulasi berdasar RCDE dan spesifikasi batas bawah lajur tanggapan sinyal atau Flo 1 CCDE = 2π × (RCDE × 10−6 ) × Flo

4


TEKNIKA DOS-VAS Basis Teknologi & Simplikasi DOS-VAS DOS-VAS dirancang berdasarkan teknika RLVA-VAS. Penguatan DOS-VAS melibatkan pencerminan arus bidirieksional reflektif sebagaimana RLVA-VAS. Perbedaan utama DOSVAS terhadap RLVA-VAS berupa terapan fungsi bypass degenerasi sinyal. DOS-VAS menerapkan bypass degenerasi sinyal tepat pada degenerator arus modus emitor bersama, sementara RLVA-VAS menerapkan bypass degenerasi sinyal direktif besama penguatan kolektor.

Pertimbangan Teknis Terapan DOS-VAS Mengapa VAS seharusnya sebagai DOS-VAS? Berikut ini penjelasan-penjelasan terkait keharusan menerapkan DOS-VAS sebagai pengganti VAS konvensional dan pengganti RLVAVAS.

Problematika VAS Konvensional Model VAS konvensional secara umum diformulasi hanya sebagai penguat potensial tanpa dinamisasi transisi impedansi, sehingga kerap menimbulkan cacat berupa pemangkasan sinyal pada salah satu siklus sinyal akibat pembebanan output berimpedansi kritis (misal pemangkasan terjadi pada siklus negatif jika penguat inti VAS pada sisi positif berupa transistor bipolar PNP).

VCC(+)

INPUT

L.S. OUT

Z
VCC(−)

Gambar 0.0.2: Terapan VAS konvensional dengan penguat daya disertai beban kritis

5


1 Batas eﬁsiensi disipasi daya transistor penguat daya akhir

0.8 0.6 0.4

Vout

Vout(RMS)

VCC

0.2

5/4π

7/4π

0

1/4π

3/4π

-0.2

Vout(RMS)

-0.4

Clipping

-0.6 -0.8

Batas eﬁsiensi disipasi daya transistor penguat daya akhir

-1

Gambar 0.0.3: Cacat sinyal output akibat terapan VAS konvensional disertai beban kritis

Pembeban VAS konvensional sebagai “resistor tetap” ataupun hanya sebagai pencermin arus statik (misal cermin arus model Widlar ataupun Wilson), cukup problematik terhadap non-linearitas perubahan impedansi. Sisi statik pembeban VAS konvensional tidak dapat berubah impedansi sesuai penguatan sinyal, sehingga terjadi non-linearitas pada penguatpenguat berikutnya pada situasi penguat VAS aktual dalam dalam status re-inversi. Nonlinearitas semacam ini mengarahkan salah satu sisi tingkat penguat daya yang mengaplikasi pembeban VAS statik sebagai referensi pembias maju - menuju status ’hang-out’ atau berhenti melakukan penguatan sehingga terjadi pemangkasan pada amplitudo siklus sinyal terkait.

DOS-VAS Sebagai Pengganti Pre-Buffer TEF Penguat penyangga DOS-VAS atau Output Sink Buffer DOS-VAS dapat menjadi alternatif pengganti pre-buffer TEF konvensional. Gabungan DOS-VAS dan tingkat penguat daya model 2-tingkat EFA atau Darlington memformasi modus TEF tanpa sifat prominan TEF konvensional. Bagian Output Sink Buffer DOS-VAS merupakan jenis EFA dinamik disertai kontrol pembias mundur dinamik-otomat lokal fleksibel berprinsip degenerasi emitor modus kebersamaan, berkemampuan mengarahkan status stasioner pada impedansi stasioner VAS aktual dan mengarahkan transisi impedansi pada region impedansi transisional VAS aktual tanpa akibat abnormali non-linear. Kinerja Output Sink Buffer DOS-VAS sepenuhnya berbeda terhadap metoda pre-buffer TEF konvensional. Transisi impedansi dan impedansi stasioner Output Sink Buffer DOS-VAS sepenuhnya bersinkronisasi terhadap penguat inti VAS. (Hal berbeda berlaku pada Pre-buffer TEF konvensional, yang bekerja bebas tanpa kontrol lokal hingga kerap memperbesar arus dan mengubah impedansi stasioner VAS ataupun mengubah impedansi transisional VAS, sehingga mengarahkan tendensi penguatan DC pada penguatpenguat berikutnya (buffer dan output). Tentu anda paham akibat terapan TEF konvensional, misal soal abnormali penguatan DC tanpa terduga hingga membakar loudspeaker.)

6


VCC(+)

VCC(−)

Gambar 0.0.4: DOS-VAS & Tingkat Penguat Daya 2-tingkat memformasi TEF modern Linearitas Output Sink Buffer DOS-VAS cukup korektif dan bersifat pengikut tanpa mengubah impedansi stasioner VAS ataupun tanpa mengubah impedansi transisional VAS. Output Sink Buffer DOS-VAS hanya bersifat menjaga impedansi transisional VAS terhadap degradasi jika penguat secara global mengalami degradasi kontrol integral akibat pembebanan berimpedansi kritis (misal jika output dibebani loudspeaker berimpedansi lebih rendah daripada spesifikasi nominal).

Penguatan Anti-Alias Output Sink Buffer DOS-VAS Bagian Output Sink Buffer DOS-VAS merupakan penguat pengikut tegangan dinamik terkontrol sehingga menghasilkan penguatan anti-alias atau tidak akan terjadi aliasing dari penguatan potensial menjadi penguatan arus. Penguatan Output Sink Buffer DOS-VAS hanya bersifat menjaga impedansi stasioner VAS dan impedansi transisional VAS terhadap degradasi jika penguat secara global dibebani loudspeaker berimpedansi lebih rendah daripada spesifikasi nominal. Tidak terjadi penguatan arus ataupun hanyutan arus oleh Output Sink Buffer DOSVAS, meskipun bermodus sirkit penguat transistor bipolar EFA atau common-collector.

Alternasi RLVA-VAS oleh Simplikasi DOS-VAS DOS-VAS adalah alternatif pengganti RLVA-VAS dalam beberapa tujuan. Salah satu tujuan terapan DOS-VAS adalah mengurangi jumlah transistor tanpa mengurangi performa sistem sirkit secara global. Terapan DOS-VAS sebagai alternasi RLVA-VAS mengurangi 2 hingga 6 transistor. (RLVA-VAS R2-U4 9-transistor, RLVA-VAS R4 melibatkan 10-transistor, SRLVAVAS R3 melibatkan 11-transistor.) Simplikasi diterapkan pada DOS-VAS juga mengurangi kompleksitas model penguatan invers lokal. Satu sirkit DOS-VAS hanya terdiri 1× penguatan invers lokal. (Sementara sirkit RLVA-VAS paling sederhana terdiri 3× penguatan invers lokal.) Pengurangan jumlah titik penguatan invers lokal dalam tujuan mengurangi distorsi penguatan frekuensi tinggi dan mengurangi propagasi penguatan frekuensi tinggi terkait fenomena Efek Miller penguatan invers.

7


IMPLEMENTASI DOS-VAS Contoh Desain Unduh contoh desain implementasi DOS-VAS: http://sourceforge.net/projects/matrix14freeamp/files/dos-v-u1-2013/schematics/1000w-2ohms-63v-supply-audio-power-amp_dos-v-u1-1000-ls2-2013-rev-1.tar.gz

Konfigurasi COMMON-BIAS & COMMON-DEGENERATION Kontrol bias modus kebersamaan (common bias) pada terapan DOS-VAS bervariabel terhadap degenerasi emitor modus kebersamaan (common degeneration). RCDE sebagai referensi degenerasi adalah kunci konfigurasi kontrol bias. (Silahkan tinjau kembali Gambar 0.0.1 halaman 3. Mengubah nilai RCDE akan mengubah tegangan bias. Perubahan nilai RSL tidak akan mengubah tegangan bias, yang mana perubahan RSL direfleksi oleh QCDES dan QCDEA.)

Konfigurasi VL_REF VL_REF adalah elemen spesifik DOS-VAS dengan terapan spesifik. Salah satu fungsi ganda VL_REF sebagai pembias maju QSINK(-). Hanya tersedia dua model terapan VL_REF: 1. Sebagai resistor tetap 2. Sebagai sirkit aplikasi cermin arus (misal cermin arus model Widlar ataupun Wilson)

9


CATATAN INVENTORIAL Catatan Agenda oleh HERU HIMAWAN T

PRESERVASI LISENSI GNU GPL DOS-VAS dilisensikan secara terpisah dari lisensi MATRIX 1.4. DOS-VAS merupakan penemuan pribadi HERU HIMAWAN T, dilisensikan di bawah GNU General Public License, versi lisensi 3, terbitan Free Software Foundation Inc. Anda berhak menggabungkan DOS-VAS dalam formulasi MATRIX 1.4 ataupun formulasi platform penguat daya audio berlisensi bebas lainnya (misal berlisensi BSDL), dengan tetap mepreservasi lisensi GNU General Public License sebagai lisensi absah inventori, pengembangan, distribusi, dan penerapan DOS-VAS. Anda tidak berhak menggabungkan DOS-VAS dalam platform penguat daya audio berlisensi privat/terpaten, terkait konflik hukum perlisensian bebas-masal GNU General Public License terhadap perlisensian privat/tertutup.

ALTERNASI SIMPLIKASI MATRIX 1.4 Salah satu arah pengembangan model sirkit inti penguat daya audio platform MATRIX 1.4 adalah preferensi simplikasi terkait jumlah terapan transistor. Proposal MATRIX 1.4 adalah desain efektif dan solusi hemat biaya, atau sama-sekali bukan nilai ekspensif ataupun elegan pada aspek skematik. Melibatkan banyak transistor bukan tujuan pengembangan MATRIX 1.4. Inventori DOSVAS diharapkan menyediakan simplikasi MATRIX 1.4, sehingga para implementor MATRIX 1.4 dapat menghemat biaya produksi KIT platform MATRIX 1.4 dengan tetap mempertahankan kualitas KIT.

11

DOS-VAS (DYNAMIC OUTPUT SINKED - VAS)

Recommend Documents