LME49600 HD Audio Headphone Amp

PCB didesian dengan IC DC-Servo OpAmp terpisah, jadi saat ingin mencoba OpAmp lain untuk bagian signal OpAmp (U1) tidak perlu membeli U1 dan U2, cukup U1 saja.

Untuk DC Servo OpAmp (U2) baiknya menggunakan OpAmp berjenis input FET, DC Offset rendah dan Low noise.

* Agar output noise tetap rendah sebaiknya R7 dibuat nilai agak tinggi, saya coba 12k sudah bagus.

Tadinya saya ikuti skema di dalam datasheet LME49600 karena R7 = R3 = 1k, ternyata kalau nilainya terlalu kecil maka output noise dari OpAmp Servo (U2) mudah masuk ke inv-input U1.

Jika Nilai R7 terlalu tinggi juga kurang baik karena OpAmp Servo U2 perlu mengeluarkan tegangan lebih tinggi untuk mengkompensasi DC offset pada output U3/U4.

Saya pikir 10k~22k adalah nilai yang pas.

Dengan supply ±15V dan ada buffer (LME49600), amplifier ini dapat men-drive headphone berimpedance rendah (16Ω) hingga tinggi (600Ω) tanpa masalah.

Petunjuk Perakitan :

• Jika menggunakan Headphone yang tidak terlalu sensitif, coba naikkan voltage gain dengan menurunkan nilai R4 menjadi 680Ω (15dB).

• C7 dan C8 direkomendasikan berjenis tantalum dengan nilai 1 - 10µF. Jika menggunakan Elco, gunakan nilai 22 - 47µF jenis Low ESR.

• J2 baiknya menggunakan Socket female 3.5mm yang langsung dengan sakelar (S1), untuk melindungi U3 (U4) dari kemungkinan hubung singkat Output dengan Gnd saat memasukkan jack headphone.

• FB1/FB2 adalah ferrite-beads. Jika tidak punya, gunakan kawat jumper saja.

• Untuk Power Supply-nya bisa menggunakan metoda DeNoizer untuk mendapatkan supply rendah noise.

• Perhatikan Supply Maksimum OpAmp yang akan digunakan. Misal AD8066 & AD8620 hanya bisa disupply sampai ±12V.

Opsi Lebih Rendah Noise (Sebagian belum dicoba)

Di headphone saya (Sennheiser HD 202-ii) tidak ada noise yang terdengar. Tapi jika headphone yang Anda gunakan sensitif pada frek' atas (treble) hingga mungkin terdengar noise, mungkin bisa dicoba cara berikut ini.

1. Gunakan OpAmp rendah noise.
   Pada U1 saya coba LM4562HA, OPA2134, OPA2604, NE5532, LT1361, NJM4580, tidak ada noise terdengar. ✔️
   Saat mencoba TL072, saya mendengar (ada) noise. ❌
   U2 = OPA2134 / OPA2604 / NJM2082.

2. Kemudian coba ubah nilai beberapa resistor (yang berpengaruh terhadap thermal noise) kemungkinan besar kita bisa mendapatkan noise yang lebih rendah lagi.
   Seperti:

• R1 dilalui langsung oleh sinyal, coba turunkan nilainya ke 100Ω. Dan C2 ke 470pF supaya LPF tetap sama.

• Resistor feedback R3 ganti ke 1k dan R4 jadi 330Ω.

• Ganti C3 ke 330nF atau 390nF supaya noise dari R5 yang terkirim ke Gnd titik potong frekuensinya lebih rendah. Dan samakan nilai C4 dengan C3 supaya tidak pincang. (yang ini hanya spekulasi saya saja, sepertinya tidak berpengaruh ke noise)

• P1 coba ganti dengan nilai 10k atau 5k (dual gang/stereo). Pada bukaan penuh (vol max) P1 tidak menghasilkan thermal noise ke input U1, tapi pada bukaan bawah (vol rendah), P1 mungkin mengkontribusikan thermal noise (dari pin 3(in) dan pin 2(wiper)). Lebih rendah nilai P1 lebih baik (senyap), tapi jangan terlalu rendah supaya tidak membebani bagian sumbernya.

• (Opsional) Seharusya thermal noise dari R2 termasuk kecil. Tapi, tergantung noise arus input dari OpAmp U1 yang digunakan (misalnya opamp input BJT dengan arus noise agak tinggi), bila arus noise inputnya agak tinggi akan berakibat noise tegangan dari R2 juga tinggi (V = I*R).
  Supaya noise input bisa lebih rendah,  coba turunkan nilai R2 menjadi 10k~15k, sambil C1 ganti ke 2µ2 supaya HPF tetap rendah. Jika di PCB tidak muat 2µ2 WIMA MKS2 untuk C1, paling gunakan elco MUSE BP 2µ2. Potensio volume juga harus diganti ke 5k~10k.
        Kalau tidak mau merubah nilai komponennya, ya pakai saja opamp berinput FET yang low noise untuk U1, misalnya OPA2134.
        Terakhir kali saya coba pakai LT1361 untuk U1 (dan U2 NJM2082) masih senyap kok gak ada noise (R2 masih 33k).

3. Tentunya gunakan power supply rendah noise. Saya menggunakan LM317 & LM337 dengan referensi feedback dari zener. Tidak ada noise terdengar. Jika menggunakan regulator Ultra Low Noise pastinya lebih bagus lagi.

Download Layout PCB (Sprint Layout 6) :

MediaFire

Pad kontak Normally Open (N/O) di PCB bisa dipergunakan untuk hal lain, misal untuk mengaktifkan Relay, jadi Amplifier akan menyala jika Socket J1 (input) dicoloki headphone. Jika tidak, biarkan kosong saja.

Terakhir saya ukur DC offset output dengan U1=LT1361 dan U2=NJM2082, DCO-nya sekitar +1.4mV & -1.4mV.  Kalau C3 dan C4 diganti ke 470nF mungkin bisa sedikit lebih rendah lagi.

Revisi 1.1 :

• Mengganti nilai R7 ke 12k.

• Semua pin di PCB bagian atas menggunakan pad, tidak hanya pin yang ber-vias.

• Jalur Supply dibuat sedikit lebih lebar.

• Salah ketik notasi pin inverting U1 dan U2 pada skema, walaupun pada PCB tidak ada salah jalur.

Update :

7/5/2022. Revisi 1.1 & link Download PCB

19/05/2022. Opsi lebih rendah noise & tips

23/02/2024. Revisi opsi low noise