LM1875-Mk1 Chip Amplifier

LM1875, sebuah IC Audio Amplifier yang telah dikenal oleh banyak orang sebagai salah satu IC Audio dengan kualitas terbaik, dan banyak DIYers membuatnya menjadi GainClone (kloning dari GainCard). Saya mencoba membuatnya dengan sedikit berbeda dari skema bawaan pada datasheetnya. Daya keluaran sekitar 20W, distorsi masih sangat rendah.

Skema & PCB ini pun bisa digunakan untuk IC lain yang sejenis, seperti TDA2030, TDA2040, dan TDA2050. Hanya saja, pastikan tegangan suplainya sesuai dengan IC yang digunakan. Tegangan suplai yang terlalu tinggi dapat merusak IC. Silakan cek datasheet dari IC yang akan Anda gunakan untuk melihat berapa tegangan suplai yang diperlukan.

Tegangan suplai untuk LM1875 adalah ±25Vdc, yang dapat dihasilkan dari trafo CT 18VAC. Jika menggunakan Amplifier ini untuk stereo (dua channel), sebaiknya gunakan trafo yang 5A.

Penguatan Tegangan

Penguatan tegangan(Gv) pada amplifier ini adalah 28x (atau 29dB). Penguatan tegangan disetel oleh R4 dan R5. Jika Anda merasa perlu penguatan yang lebih tinggi, Anda dapat mengganti nilai R5 lebih kecil.

Rumusnya adalah :

Gv = (R4/R5)+1

Jika Anda perlu nilai dB-nya, gunakan rumus ini :

dB = log(Gv)×20

* Jangan menyetel gain terlalu rendah karena dapat membuat IC tidak stabil dan osilasi. Untuk IC TDA, jangan menyetel gain di bawah 15x (atau 24dB) dan untuk LM1875 jangan menyetel gain di bawah 10x (atau 20dB).

Jika Anda menggunakan R5 terlalu kecil, pastikan untuk mengganti nilai C3 menjadi lebih besar, agar High Pass Filter(HPF) pada jalur negative-feedback(NFB) tetap rendah.

Anda dapat menghitungnya dengan rumus :

HPF = 1/(2×pi×R5×C3)

Dengan nilai R5 1k dan C3 100µF, kita mendapatkan HPF 1.6Hz, pada NFB. Sebagai aturan kasar, Anda perlu membuat HPF pada NFB lebih rendah daripada HPF pada input.

Hal yang mungkin tidak Anda sadari, tegangan pada C3 normalnya sangat rendah, baik AC maupun DC-nya. Normalnya, tegangan DC di sana adalah kurang lebih sebesar DC bias input voltage IC-nya (input bias current * R2), yang biasanya berkisar di bawah 5mV, bahkan jika Anda menghubungkan C3 secara terbalik, elco C3 tidak akan meledak, namun kemungkinan akan ada arus yang bocor dan DC offset pada input akan lolos (sama saja elkonya tidak berfungsi) 😁. Dan tinggi tegangan AC di sana biasanya adalah kurang-lebih sama dengan tegangan sinyal input, umumnya dibawah 1~2V.

Bagaimanapun, sebaiknya Anda mengukur tegangan diantara pin-2 dengan Gnd, Probe(+) tester ke pin-2 dan Probe(-) tester ke Gnd. Jika hasilnya positif, maka ikuti skema. Jika hasilnya negatif, maka balik posisi elco (kaki (+) elco ke Gnd). Jika tidak ingin pusing, gunakan saja elco Bipolar atau Non-polar. Hal ini tidak hanya berlaku untuk skema ini saja, tapi untuk kebanyakan skema dual-suplai lainnya juga seperti itu.

Dengan tegangan serendah itu, bahkan Anda bisa menggunakan elco 100µF 6.3V. Hanya saja, elco yang bertegangan lebih tinggi biasanya memiliki ESR yang lebih rendah, jadi lebih baik gunakan elco yang tegangannya lebih tinggi. Tapi jika Anda tidak masalah dengan ESR dan lebih mementingkan merk elco, silakan gunakan elco 100µF 6.3V, 10V, atau 16V saja, karena harganya lebih murah.

Komponen Pendukung

Induktor pada output berfungsi untuk menjaga kestabilan IC dari osilasi akibat beban kapasitif yang terlalu tinggi, misalnya kabel speaker yang terlalu panjang. Untuk induktor (L1) nilainya tidak krusial, 0.5µH s.d. 1µH masih bisa (lebih tinggi lebih efektif). Nilai itu efeknya masih jauh di atas frekuensi audio, jadi jangan khawatir. Bahkan nilai 5µH pun harusnya masih di atas freq audio, saya hanya ingin nilai yang seminim mungkin namun masih tetap efektif.

L1 dapat dibuat dari kawat email 0.8mm pada diameter 10mm sebanyak 10 lilitan dengan panjang lilitan 10mm.

Atau, cara mudahnya:

• jika dililit pada batang spidol (Ø 9mm) sebanyak 11 lilitan,

• jika dililit pada batang pulpen (Ø 8mm) sebanyak 12 lilitan,

• dan diatur panjang lilitan (keregangannya) sekitar 10mm.  Perlu diperhatikan bahwa, makin renggang (jarak) lilitannya, makin kecil nilai induktannya.  Jadi walaupun diameter dan jumlah lilitannya sama, kalau lebih panjang (lebih renggang) maka induktannya jadi lebih kecil.

R6 sebaiknya menggunakan nilai yang setara impedance speaker Anda.  Nilainya cukup longgar, bisa dari 3.9~10Ω, bahkan 2.7Ω juga bisa.

C4 baiknya ditingkatkan nilainya bila box speaker Anda jenis sealed (rapat/tak ada ventilasi).

Untuk R8 dan C9 adalah opsional, dapat dipasang atau dibiarkan kosong.

C9 dan C4 minimum menggunakan kapasitor yang bertegangan 100V atau lebih tinggi.

R8 dimaksudkan untuk membantu meredam noise jika input mengambang, seperti misalnya, Anda membiarkan kabel RCA pada input terhubung ke konektor input tapi di ujung lainnya tidak ada apa-apa, biasanya ini dapat membuat amplifier mendapat noise. Dengan memasang resistor dari input ke Gnd, dapat membantu meredam noise di input ke Gnd. Semakin kecil nilainya maka akan semakin efektif, Namun jika nilainya terlalu kecil maka dapat membebani sumber sebelumnya (misal, Tone Control atau Preamp atau Digital Audio Player) karena R8 ini akan menjadi input impedance dari power amplifier ini (& paralel R2).

Perlu diperhatikan juga bahwa, R8 ini akan membuat High Pass Filter dengan kapasitor output dari sumber audio di depannya. Sehingga jika nilai R8 terlalu kecil (misalnya 2k2), dapat berakibat bass terpotong terlalu dini.

Sebagai contoh, didepan Power amp dipasang sebuah Tone Control. Kapasitor output Tone control adalah 2.2µF, dan R8 menggunakan 2k2, maka akan menjadi High Pass Filter(-3dB) pada 32Hz, itu terlalu tinggi. Jika tetap ingin menggunakan R8 2k2 maka Anda perlu mengganti kapasitor output pada tone control menjadi lebih besar, misalnya 10µF, sehingga HPF akan turun di 7.2Hz. 

Saya rasa nilai terkecil yang masih dapat diterima untuk R8 adalah 10k. Anda juga bisa bereksperimen sendiri, nilai yang Anda rasa pas dengan sistem audio Anda.

Apabila di bagian input dipasang potensiometer (volume), maka R8 juga bisa dikosongkan saja, karena potensiometer yang akan meredam noise di input ke Gnd.

Namun, jika potensiometer yang digunakan adalah potensio linier (kode B, seperti misalnya B50k), dengan tetap memasang R8 dan menggunakan nilai sekitar ½ dari potensiometer, misalnya potensiometer B50k dan, R8 22k atau 24k atau 27k, hal ini akan membuat kurva putaran potensiometer lebih logaritmik, yang mana kurva logaritmik  cocok digunakan pada bagian volume. 

C6 & C8 bisa dari 100uF ~ 470uF 35V atau 50V, lebih besar lebih bagus, asal masih muat di PCB saja. Elco dengan diameter maksimal 12mm masih muat. Sebisa mungkin gunakan elco yang tingginya kurang dari 2cm, supaya pembaudan IC mudah.

R3 di sana berfungsi untuk memisahkan jalur Gnd-sinyal-rendah dari Gnd suplai. Dengan harapan dapat menurunkan hum maupun noise karena jalur Gnd-sinyal-rendah terpisah dari Gnd suplai yang kotor. Apabila perkabelan amplinya "semrawut", ada baiknya meninggikan nilai R3 ke 4.7~10Ω.

Dalam pemasangan di dalam boks logam (aluminium maupun baja), chasis biasanya terhubung dengan Gnd suplai. Maka, Anda perlu memastikan bahwa Gnd pada konektor input tidak terhubung dengan chasis. Jika Gnd pada konektor input terhubung dengan chasis maka R3 akan terlewati dan tidak berguna. Jika tidak ingin menggunakan R3, ganti saja dengan kawat jumper atau resistor 0Ω.

 Jika Anda ingin menggunakan LM1875 di LTspice, silakan gunakan model spice dari sini. Originalnya dari TI , dan diedit agar bisa berjalan di LTspice.

Pada LM1875-MK2 saya tidak menggunakan elco pada Jalur NFB.

Pada LM1875-MK3 ditambahkan fungsi untuk menyetel DC Offset Output.

Terakhir update: 03/11/2023;