Power Quality for High End Audio

 
 
 
Power Quality Untuk High End Audio

"Makanan yang kita makan sehari hari sesungguhnya dapat diibaratkan dengan listrik yang  disupply ke peralatan high-end. Jika makanan yang kita makan tidak bergizi baik, maka kemampuan kerja kita  tidak akan maksimal tubuh kita akan menjadi tidak sehat  dan mudah terserang penyakit. Begitu pula dengan   listrik yang kita supply ke peralatan high-end kesayangan kita, jika listrik   yang disupply ke peralatan high-end milik kita tidak berkualitas baik  kualitas suara yang dihasilkannya juga tidak akan maksimal."

Arus DC dan AC
Untuk  bisa bekerja  tentu saja peralatan high end yang kita miliki harus diberikan  supply tegangan   listrik, pada dasarnya ada dua bentuk tegangan listrik yaitu arus bolak  balik / alternating current ( disingkat Arus AC) dan arus  searah /direct   current (disingkat arus DC). Arus AC dapat diperoleh dengan  cara menghubungkan   langsung peralatan kita ke kabel PLN ataupun menghubungkan peralatan   kita ke Genset. Sedangkan arus DC dapat diperoleh dari batu batere   ataupun   accumulator (disingkat aki). Sesungguhnya listrik  yang  biasanya diperlukan oleh perangkat high pada rangkaian internalnya  ialah arus DC, arus DC tersebut diperoleh dengan menyearahkan arus AC sehingga    menjadi DC dan rangkaian penyerarah (rectifier) digunakan pada proses ini. Namun adapula beberapa merek produk high end yang mendapatkan  arus DC langsung   dari batere ataupun aki dengan pertimbangan bahwa arus  DC yang diperoleh  langsung dari batere atau aki memiliki kadar noise  yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan kadar noise pada arus DC yang didapat dengan  menyearahkan arus AC. Akan tetapi penggunaan batere /aki untuk perangkat high end terbatas pada peralatan front end yang membutuhkan tidak banyak daya listrik seperti halnya phono stage preamp, linestage preamp ataupun CD player, penggunaan batere pada power amplifier adalah tidak efisien, apalagi kalau power amp-nya  berdaya besar.

Listrik PLN


 

Gambar 1, Listrik PLN

Pada Gambar 1 di atas anda dapat melihat bentuk gelombang listrik PLN yang pernah saya ukur di, frekuensi yang terukur adalah 50Hz (periode = 20ms) dan besar nilai tegangan yang terukur adalah 220 volt .
Saya tidak dapat  mengatakan berapa % Total Harmonik Distortion (THD) dan berapa decibel (db) S/N ratio  dari gelombang listrik tersebut karena saya tidak memiliki spectrum analyzer untuk mengukurnya,  akan tetapi saya berasumsi bahwa THD dari gelombang listrik tersebut cukup besar dan S/N rationya mungkin rendah sekali.
Dasar penilaian saya adalah bahwa kalau kita lihat pada puncak positif dan negatif dari gelombang tersebut terjadi clipping, dan juga terlihat bahwa pada posisi mendekati puncak terdapat spike (ditandai dengan panah merah).
Perlu anda ketahui bahwa dalam proses penyerahan gelombang AC menjadi DC, didaerah sekitar puncak inilah paling banyak terjadi  perpindahan arus  AC untuk diubah menjadi arus DC.

Jika gelombang listrik berkualitas seperti ini disupply ke perangkat high end yang rangkaian power supplynya asal asalan, pasti kualitas suara dari peralatan high end tersebut akan menjadi  buruk.  Berbagai istilah pecinta  high end seperti misalnya "mid-nya ga fokus", "suara vocal  butek", "suara berkabut"  bisa menjadi vonis ahir bagi peralatan high end tersebut dari orang yang mendengarnya.

Pada Gambar2 di bawah ini anda dapat melihat bentuk gelombang keluaran dari
Power 15  rancangan saya. Terlihat dengan jelas bahwa bentuk gelombang tersebut sangat mendekati bentuk gelombang sinus yang sempurna. Tidak ada clipping ataupun spike terlihat disini.




Gambar 2

Ketika saya mengukur dengan multimeter baik tegangan keluaran dari Power 15 maupun tegangan listrik PLN, hasil yang saya dapat adalah bahwa kedua tegangan tersebut sama sama bernilai Noo Pee Jii  (220V), akan tetapi kalau dimonitor dengan osiloskop terlihat bahwa listrik dari PLN bentuknya sudah tidak sinus murni sedangkan keluaran dari Power 15 berbentuk sinus murni. Perumpamaan tentang air AQUA dan air PAM berikut ini mungkin bisa membantu anda memahami masalah di atas :

Satu liter air PAM dan satu liter air AQUA kalau diukur volumenya  dan ditimbang beratnya akan menunjukkan nilai volume yang sama sama satu liter dan nilai berat sama sama satu kilogram, akan tetapi kalau kedua sample air tersebut dilihat dengan mikroskop maka pada air PAM mungkin masih ada bakteri dan kaporit sehingga tidak boleh diminum langsung sebelum dimasak, karena kalau diminum langsung anda bisa kena diare, sedangkan pada air AQUA tidak terlihat ada bakteri dan air tersebut boleh diminum langsung tanpa resiko terkena diare.

Perlunya supply listrik yang berkualitas baik sudah terlebih dulu disadari oleh para perancang turntable, faktanya ialah bahwa sejak sekitar 20 tahun yang lalu sudah mulai ada pembuat turntable yang mengembangkan power generator khusus untuk motor turntable. Dasar pemikiran mereka adalah bahwa untuk dapat bekerja dengan baik motor turntable perlu mendapatkan listrik yang berkualitas baik pula, dan pada kenyataannya listrik dari PLN tidak memadai untuk membantu motor turntable bekerja dengan baik.
List berikut ini bisa jadi referensi tentang Turntable Supply  bagi anda yang memakai turntable :

1. Linggo dan Valhalla dibuat oleh Linn                           ( http://www.linn.co.uk )
2. SDS, dibuat oleh VPI                                                 (
http://www.vpiindustries.com)
3. Syncro Power Generator, dibuat oleh Clearaudio     (
http://www.clearaudio.de )
4. Precission Motor Drive, dibuat oleh Walker Audio   (
http://www.walkeraudio.com)
5. Pure Cycle , dibuat oleh Ben Duncan                          (
http://www.britishaudio.co.uk/benduncan.html)
6. Garrad PSU, dibuat oleh Garrad                               (
http://www.garrad501.com )

Pada bidang high-end  yang non turntable setahu saya baru  Madrigal yang menggunakan teknik power generator pada produknya yaitu pada produk Mark Levinson Reference  Preamp  No. 32, dan pada kenyataanya  produk ini diakui sebagai salah satu preamp terbaik.

Mengapa harus sinus murni


Gambar 3

Pada Gambar 3 di atas anda dapat melihat rangkaian penyearah AC ke DC yang mendapat supply dari  arus AC yang kotor, karena mendapat supply arus AC yang kotor maka keluaran DC dari rangkaian penyearah ini pun tidak bisa bersih, karena kandungan harmonik dari arus AC ikut terbawa pula ke arus DC hasil penyearahan tersebut. Harmonik dari arus DC yang masih kotor tersebut bisa merembes ke dalam rangkaian amplifier ataupun bagian lainya dan kemudian  pada ahirnya merusak kualitas suara dari perangkat high end tersebut.

Pada gambar 4 anda dapat melihat sebuah rangkaian penyearah yang dihubungkan dengan arus AC yang benar benar berbentuk sinus murni (pure sine wave).  Sebagai output dari rangkaian penyearah tersebut adalah arus DC yang lebih stabil dan bersih.


Gambar 4


Gelombang sinus sesungguhnya adalah bentuk  gelombang fundamental yang membentuk gelombang gelombang lainnya yang lebih komplek, dapat pula dikatakan bahwa gelombang sinus murni adalah gelombang yang tidak memiliki harmonik, malah sebaliknya gelombang sinus murni membentuk gelombang lain yang lebih komplek. 
Jenis gelombang lain yang ada  di alam seperti misalnya gelombang persegi (square wave), gelombang segitiga(triangle wave), gelombang gigi gergaji (sawtooth wave), pada dasarnya dapat diuraikan menjadi harmonik harmoniknya yang terdiri dari gelombang sinus murni.

Dalam bidang matematika proses transformasi suatu bentuk gelombang yang kompleks menjadi harmoni harmoninya dikenal dengan nama Transformasi Fourier. Sebutan "Fourier"  diambil dari nama seorang ahli matematika kelahiran Perancis yang bernama Jean Baptiste Fourier, sebagai kenangan akan jasa Beliau karena telah menemukan metode Transformasi tersebut.
Gambar 5 di bawah ini bisa membantu anda memahami kandungan harmoni yang dimiliki oleh gelombang yang umum ada dalam aplikasi elektronik seperti misalnya Square, Sawtooth, dan Triangle wave.


Gambar 5

Pada masing masing analisa spektrum dari  masing masing gelombang tersebut, terlihat bahwa selain frekuensi fundamental (Ff) yang memiliki amplitudo paling besar, masih banyak lagi terdapat frekuensi frekuensi harmonik  (Fh1, Fh2,Fh3,...dst) yang membangun gelombang tersebut menjadi suatu bentuk gelombang utuh.  Sebaliknya pada sine wave, tidak ada harmonik sama sekali, dan yang ada hanyalah fundamental frekuensi. Karena sifatnya yang hanya terbentuk dari frekuensi  fundamental  saja, maka arus DC yang dihasilkan dari proses penyearahan dengan memakai arus AC yang berbentuk gelombang sinus murni  akan memiliki noise lebih rendah dibandingkan jika penyearah tersebut memakai  jenis gelombang AC lainya yang bukan sinus murni, seperti misalnya gelombang segitiga (triangle wave), gelombang persegi (square wave), gelombang gigi gergai (sawtooh wave) serta pula gelombang listrik dari PLN. Gambar 5 Dalam kaitannya dengan bentuk gelombang listrik dari PLN, harmonik yang dimiliki oleh gelombang listrik PLN mungkin saja  sangat banyak dan sulit diprediksi seperti apa banyaknya.  Listrik yang dihasilkan oleh Pembangkit  Listrik milik PLN dikirim ke rumah kita dengan melewati kabel listrik yang panjangnya bisa mencapai puluhan bahkan ratusan kilometer, dalam perjalanan listrik yang panjang tersebut banyak noise yang dapat diambil oleh listrik PLN tersebut melalui kabell listrik yang digunakan PLN. Sumber sumber noise bagi listrik PLN adalah seperti  gelombang RF dari radio, RF dari handphone, noise dari switching power supply, noise dari ballast lampu yang digunakan oleh tetangga kita atau dirumah kita sendiri, noise induksi dari coil pengapian kendaraan bermotor, serta mungkin banyak lagi sumber noise  yang belum diketahui orang.
Noise tersebut ahirnya menyatu dalam gelombang listrik produksi PLN menjadi harmonik,  pada arhirnya ketika arus listrik AC dari PLN digunakan untuk menghasilkan arus DC, harmonik tersebut juga akan ikut masuk mengkontaminasi arus DC yang dihasilkan.


Comments