Penguat Subwoofer DIY 100W: Bass Boost Kompak dan Hemat Biaya

Apakah Anda mencari cara untuk mendapatkan suara bass berkualitas tinggi dan tanpa bising? Yang Anda butuhkan adalah rangkaian penguat subwoofer. Tidak hanya kompak tetapi juga hemat biaya untuk dibuat. Lebih lagi, ia dapat melayani gadget atau sistem Anda dengan awet.

Driver subwoofer

Sumber; Wikipedia 

Hari ini, kita akan merancang rangkaian penguat subwoofer/stereo yang menghasilkan sinyal audio frekuensi rendah berkisar dari 20Hz hingga 200Hz. Selain itu, daya output suara adalah 100W, dan ia menggunakan beban speaker 4-ohm untuk operasinya.

1. Apa Itu Rangkaian Penguat Subwoofer?

 Rangkaian penguat subwoofer adalah loudspeaker yang menghasilkan sinyal audio frekuensi rendah. Dengan kata lain, mereka memastikan kualitas bass loudspeaker Anda meningkat dengan menguatkan sinyal audio input. Demikian pula, mereka menghilangkan distorsi harmonik.

Contoh subwoofer adalah subwoofer pasif. Ia mendapatkan daya dari penguat eksternal, tetapi juga memiliki desain enclosure speaker.

Loudspeaker

Sumber; Wikipedia 

2. Prinsip Rangkaian Penguat Subwoofer 

Prinsip rangkaian penguat subwoofer melibatkan penguatan sinyal audio frekuensi rendah.

• Pertama, penguat memfilter sinyal audio input untuk menghilangkan sinyal frekuensi tinggi. 
• Selanjutnya, penguat tegangan menguatkan sinyal frekuensi rendah. 
• Setelah itu, beberapa konfigurasi meningkatkan sinyal tegangan rendah ke level yang diperlukan.
• Terakhir, transistor mengubah versi yang diukirkan dari suara frekuensi rendah menjadi sinyal daya. Akhirnya, sinyal daya menghasilkan bass/bang keras dan kebisingan minimal. 

Tips Profesional

• Untuk coupling terbaik dengan volume udara ruang dan efisiensi tertinggi, letakkan speaker subwoofer di sudut ruangan. 
• Selain itu, gunakan variasi enclosure untuk membantu mengurangi kebutuhan daya penguat dan meningkatkan efisiensi drive subwoofer.
• Saat menggunakan koneksi pribadi, pastikan Anda menggunakan anti-virus untuk memindai perangkat Anda untuk mengurangi kemungkinan perangkat terinfeksi.

Penguat Subwoofer 100 Watt 

Diagram Rangkaian

Diagram Rangkaian Penguat Subwoofer 100 Watt

Komponen Rangkaian

Menurut diagram di atas, kita dapat melihat bahwa komponen dalam pembuatan rangkaian penguat stereo 100 Watt meliputi:

• Dual power supply – +/-30V
• Q1 – 2N222A
• Q2, Q3 – TIP41
• Q4 – TIP147, PNP
• R1, R2 – 6K
• R3 – 130K
• R5 – 15K
• R6 – 3.2K
• R7 – 300 ohms
• R8 – 30 ohms 
• R9, R10 – 3K 
• D1, D2 – 1N4007
• C3, C5, C6 – 10uF, electrolyte 
• C4 – 1uF, electrolyte 
• C1, C2 – 0.1uF, electrolyte 

Bergantung pada komponen, kita akan memiliki ide rangkaian penguat yang juga berguna selama proyek penguat Anda. 

Desain Filter Audio

Untuk desain pertama, Anda akan menggunakan Operational amplifier LM7332 untuk konstruksi filter low pass Sallen-Key. 

Topologi Filter Sallen-key

Sumber; Wikipedia 

Sekarang, asumsikan frekuensi cut-off seperti 200 Hz, dan faktor kualitas adalah 0.707. Selain itu, biarkan jumlah poles sama dengan satu dan nilai C1 dan C2 sama dengan 0.1uF.

Oleh karena itu, untuk menemukan nilai serupa R1 dan R2, kita dapat menggunakan rumus di bawah dengan mengganti nilai yang diketahui. 

R1 = R2 = Q/(2*pi*fc*C2)

Nilai yang dihasilkan untuk setiap resistor adalah 5.6K. Namun, kita akan menetapkan 6K untuk R2 dan R1 untuk akurasi yang lebih baik. 

Kami tidak akan menyertakan resistor di terminal non-inverting untuk filter low pass yang dapat disesuaikan. Itu karena kita ingin filter dengan gain closed-loop dan bukan yang memiliki short di terminal output. 

Desain Pre-Amplifier

Dalam desain pre-amplifier, kita akan menerapkan operasi kelas A dari transistor 2N222A. 

(transistor)

Kami lebih lanjut membutuhkan tegangan pasokan 30V, resistor beban 4 ohm, dan daya output 100W. 

Kami dapat memiliki tegangan kolektor quiescent, setengah tegangan pasokan (15V), dan arus kolektor quiescent sebesar 1mA. Kemudian, saat menghitung nilai resistor beban, itu harus sama dengan 15K. 

R5 = (Vcc/2Icq)

Arus dasar adalah, I_b = Icq/h_fe

Jika kita mengganti nilai AC gain di dalam rumus di atas, arus dasar harus 0.02mA. Demikian pula, I_b atau arus bias sering kali sepuluh kali arus dasar. Oleh karena itu, totalnya hingga 0.2mA.

Juga, tegangan emitter/Ve, sekitar 12% dari tegangan pasokan, berada pada 3.6V. Anda sekarang dapat mendapatkan Vb/tegangan dasar dengan menambahkan 0.7 ke Ve, yaitu 4.3V. 

Rumus di bawah membantu dalam mendapatkan nilai R4 dan R3;

R3 = (Vcc – Vb) I_bias dan R4 = Vb/ I_bias

Jika kita mengganti nilai, R4 akan 22K sedangkan R3 akan 130K. 

Resistansi resistor emitter (Ve/Ie) berada pada 3.6K, nilai yang dibagi oleh R7 dan R6. 

R7 bertindak sebagai resistor umpan balik, dan berfungsi untuk mengurangi efek decoupling C4. Untuk mendapatkan nilai R7 saja, kita menghitung nilai gain dan R5, yaitu 300 ohm. Oleh karena itu, nilai R6 menjadi 3.2K.

Akhirnya, nilai C4 adalah 1uF karena resistansi emitter harus lebih besar dari reaktansi kapasitif C4.  

Desain Power Amplifier

Power amplifier AB memiliki operasi mode kelas AB yang menggunakan transistor Darlington, yaitu TIP147 dan TIP142. Oleh karena itu, dioda bias yang Anda pilih harus memiliki properti termal yang sama dengan transistor, yaitu 1N4007.  

Dioda 1N4007

Sumber; Wikimedia

3K untuk resistor R9 cocok karena arus bias rendah membutuhkan nilai resistor bias yang tinggi. Lebih lanjut, power amplifier mendapatkan input impedansi tinggi dari tahap driver. Jadi, kita akan menggunakan transistor power TIP41 dalam operasi mode kelas A.

Nilai R8 sama dengan arus emitter (0.5A) dan tegangan emitter (1/2Vcc- 0.7). Nilai akhir menjadi 28.6 ohm, namun dalam hal ini, pilih resistor 30 ohm. 

Resistor bootstrap R10 harus menawarkan impedansi tinggi pada transistor TIP147 dan TIP142. Oleh karena itu, 3K direkomendasikan. 

Operasi Rangkaian Penguat Subwoofer

Penjelasan bertahap memberikan dasar operasi rangkaian penguat subwoofer. 

• Filter low pass Sallen-Key dari desain di atas memfilter sinyal audio. Hanya frekuensi sama dengan dan di bawah 200 Hz yang lolos filter sementara yang lain difilter. 
• Input Q1 melalui transistor coupling dan C3 menerima sinyal frekuensi rendah. Karena Q1 beroperasi dalam mode kelas A, ia akan meningkatkan versi sinyal audio input di outputnya. 
• Kemudian, Q2 mengubah sinyal yang diukir menjadi sinyal impedansi tinggi sebelum melewatkannya ke power amplifier kelas AB. 
• TIP147 dan TIP142 memberikan siklus penuh sinyal output. Satu transistor mengkonduksi untuk setengah siklus negatif sementara yang lain untuk setengah siklus positif. 
• Selanjutnya, R13 dan R11 mengurangi perbedaan di antara transistor yang cocok. 
• Dioda menjaga distorsi cross-over minimal.
• Pada akhirnya, sinyal output daya tinggi mengoperasikan subwoofer/loudspeaker dengan impedansi rendah, sekitar 4 ohm. 

Aplikasi Rangkaian Penguat Subwoofer 

Beberapa aplikasi rangkaian penguat subwoofer meliputi;

• Untuk aplikasi suara, Anda sebagian besar akan menemukannya di tempat seperti konser, musik elektronik tarian, atau aplikasi sistem penguatan. Bahkan mobil Anda, beberapa teater terpilih, atau sistem home theater memiliki salah satu rangkaian ini. 

(sistem home theater)

• Transmisi jarak jauh jika Anda ingin mengambil daya untuk antena range tinggi. 
• Anda dapat menggunakannya sebagai power amplifier untuk sinyal frekuensi terendah. 

Keterbatasan Rangkaian Penguat Subwoofer 

Mereka terdiri; 

• Pertama-tama, ilustrasi rangkaian kami adalah teoritis, dengan output terkadang memiliki distorsi seperti dalam genre musik akustik.
• Biasing mungkin juga memiliki beberapa gangguan karena rangkaian filter terkadang meningkatkan level DC sinyal audio. 
• Kadang-kadang, rangkaian tidak dapat menghilgang gangguan kebisingan seperti loudspeaker konvensional.
• Terakhir namun tidak kalah pentingnya, efisiensi rangkaian berkurang karena perangkat linier yang menyebabkan dissipasi daya. 

Kesimpulan 

Dalam rangkuman, rangkaian penguat subwoofer adalah cara terjamin untuk menciptakan suara frekuensi rendah. Posting kami menyoroti langkah-langkah yang harus diambil untuk mencapai kualitas aplikasi suara yang lebih baik. Namun, jika Anda masih memiliki pertanyaan atau perlu klarifikasi, hubungi kami, dan kami akan merespon Anda.