AudioTronika: LJ LT C36X2 10k:10K C-Core Interstage Transformer Measurement Notes

August 24, 2020: Tentunya ini bukan kali pertama kami di LJ membuat interstage transformer (IT). Bahwa kali ini menggunakan C-core, juga bukan kali pertama. Namun baru kali ini saya berkesempatan menuliskannya di blog Audiotronika kesayangan, yang telah cukup lama vakum.

IT ini saya beri tipe atau model LJ LT C36X2, indikasi dari "line transformer", menggunakan inti besi C-core berkapasitas maksimum 36VA sebanyak dua buah digandeng (double C-core 36VA). Sehingga total kapasitas C-core maksimum adalah 72VA.

Baru siang tadi selesai dibuat, lanjut ke berbagai pengukuran termasuk pattern test, membuatkan kesimpulan hasil, dan malam ini berlanjut dengan menuliskannya ke Audiotronika untuk kawan-kawan semua.

Design Goals

Desain, spesifikasi dan tujuan LJ LT C36X2 adalah berikut ini:

Dirancang optimum untuk keluarga tabung tipe 5687, 7119, E182CC, 6n6p, ECC99, 6h30pi, dan lainnya, sebagai driver-stage untuk SE power-stage 6C33C/B, 300B, 2A3, EL34, KT88, 211, dan lainnya.
Topologinya SE to SE (single-ended to single-ended), turns ratio 1:1, impedansi 10k, IDC 35mA.
Dengan impedansi 10k, maka setidaknya induktansi primer (dan juga tentunya di sekunder) harus terukur sekitar 32 henry @1kHz (lebih besar akan lebih baik).
Tanggapan frekuensi (frequency bandwidth) setidaknya dibentang 50Hz hingga 30kHz (lebih lebar akan lebih baik tentunya).
Menggunakan inti besi C-core M6-grade (yang cuma ada beberapa biji di gudang LJ).

Sebenarnya, untuk keluarga tabung driver yang disebutkan di atas, tidak harus dengan impedansi 10k; Berdasarkan lembar data (datasheet), 5k sudahlah cukup. Namun "ada sedikit tantangan pribadi" untuk mencoba naik ke 10k. Toh akan menggunakan C-core M6-grade berkapasitas total 72VA.

Mengapa? Karena meskipun turns ratio-nya 1:1 saja, yang mungkin bisa dianggap remeh, namun dengan syarat impedansi 10k, pekerjaan menjadi tidak remeh --untuk sebuah hasrat yang cukup tinggi. So, tim perlu berdiskusi, termasuk mengantisipasi apabila ada asumsi atau sasaran yang mungkin meleset kelak.

Well..., inilah hasil ukurnya. Tentu saja dimulai dengan menggunakan LCR meter, berlanjut ke pattern test berbasis komputer. Kali ini pattern test dengan oscilloscope saya skip karena pertimbangan hasil ukur computer-based sudah cukup, serta keterbatasan waktu.

LCR Meter Test Result

RDC: 970 ohm (P), 1k4 (S).
Primary inductance @1kHz: 31.3 henry (dari sasaran 32 henry), dan 45.68 henry @100Hz.
Primary leakage inductance @1kHz: 10.1-10.4mH (bocorannya sangat kecil, good!)
Primary impedance @10k loaded saya petik (sampling) pada 3 titik frekuensi, terukur: 10.75k @100Hz, 13.76k @1kHz, dan 10.5k @10kHz. (Lain kali akan saya ukur "full band pattern test", bukan lagi uji-petik).

Yes, hasilnya sesuai rencana..., setidaknya di layar LCR meter.

Pattern Test Result

Sasaran pengukuran berbasis komputer ini, selain untuk melihat tiga kurva utama (SPL, phase, distortion), juga untuk menentukan konfigurasi optimum di rangkaian. Skenario tes yang kami siapkan adalah: delapan kali effective shoot untuk ketiga konfigurasi, yaitu non-inverting, P-invert, dan S-invert.

Inilah dia...., silakan puaskan mata Anda, he... he...!

Capture #1 (N/I): Frequency bandwidth (f3) up to 25.3kHz, fase bergeser -35°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +23°.

Capture #2ia (Inv-a): Frequency bandwidth (f3) up to 21kHz, fase bergeser -82°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +22°.

Capture #3 (N/I): Frequency bandwidth (f3) up to 22.7kHz, fase bergeser -37°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +22°.

Capture #4ia (Inv-a): Frequency bandwidth (f3) up to 34.8kHz, fase bergeser -88°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +21°.

Capture #5 (N/I): Frequency bandwidth (f3) up to 25.3kHz, fase bergeser -34°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +22°.

Capture #6ib (Inv-b): Frequency bandwidth (f3) up to 21kHz, fase bergeser -83°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +21.7°.

Capture #7 (N/I): Frequency bandwidth (f3) up to 22.5kHz, fase bergeser -39°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +21.7°.

Capture #8ib (Inv-b): Frequency bandwidth (f3) up to 33.6kHz, fase bergeser -84°. Pada low extreme 20Hz, fase bergeser +22°.

Pertanyaannya kemudian adalah, mana yang terbaik dari ke delapan capture di atas?

The best frequency response (f3) adalah kurva "4ia" dan "8ib", yaitu bandwith terlebar, mencapai 34.8kHz dan 33.6kHz. Pilihan berikutnya adalah kurva 3 dan 7. Mantap Bro.... :)
The best phase response ("p" at f3) adalah kurva 5, 1, 3, dan 7, yaitu kurva dengan geseran fase terkecil, -34 hingga -39 derajat.

Bagaimana dengan low-end response-nya? Phase response pada 20Hz untuk semua capture adalah sama, yaitu sekitar +22 derajat, atau bergeser jauh lebih kecil dibandingan hi-end response.

Kesimpulan

Frequency bandwidth terlebar adalah pada konfigurasi "inverting".
Phase response terbaik untuk high extreme adalah pada konfigurasi "non-inverting".
Pergeseran fase pada low-end response --dalam hal ini di-capture pada 20Hz-- adalah sama, baik pada konfigurasi non-inverting maupun inverting, yaitu bergeser sekitar +22 derajat.

Hiks....! Lagi-lagi hidup (memang) musti memilih. :)

Remarks

F3: Frequency response at +/-3dB.
P: Phase response.
Kurva "i"= inverting (not "i" suffix = non-inverting).
Kurva "ia"= inverting, di mana fase bergulung ke atas 180 derajat (polaritas di sisi primer dibalik atau ditukar).
Kurva "ib"= inverting, di mana fase fase bergulung ke bawah 180 derajat (polaritas di sisi sekunder dibalik).
Note: Lihat gambar di bawah ini bagi kawan-kawan yang bingung.

Wiring configuration test scenario. (1) Non-inverting, (2) Primary invert, (3) Secondary invert.

Yang terakhir adalah kurva cacat (distortion profile). Kita lihat di bawah ini... Oh ya, kurva ini saya ambil dari capture 8 (salah satu dari kurva pilihan). Sayang sekali distortion chart dari software yang saya gunakan ini agak di luar kelaziman, sehingga rada sulit membacanya. Y-axis sudah di-set "%" tetapi satuan pengukuran yang muncul di legend adalah "dBr". :(

Masih saya telusuri tetapi mata sudah mulai merem, sudah pukul 2.30am WIB, menjelang subuh, cuy...

Distortion profile. Tampak low distortion, dan dominan di harmonik genap (akan cenderung bersuara warm).

Begitulah hasilnya... Sejauh ini saya dan kami di LJ cukup puas..., performa LJ LTC36X2 sesuai sasaran, meski berharap bisa lebih baik. Kalau mau memberi nilai, maka "good enough" meski jujur, belum "outstanding". Setidaknya kali ini sudah jauh lebih baik dibandingkan sebelumnya dengan EI-core yang baru membukukan bandwidth sekitar 18kHz saja.

Yeah.., lagi-lagi jangan pernah menganggap enteng membuat line transformer (LT), apalagi dengan impedansi cukup tinggi. Bagi kami di LJ, membuat OT (output transformer) sejauh ini "lebih mudah" dibandingkan membuat LT.

Ke depan, ada dua-tiga sasaran perbaikan, yaitu:

Memperbaiki (smoothness) peak & dip di hi-end response.
Memperbaiki (flatten) phase response yang belum flat (se-flat OT), atau dengan kata lain: "mengecilkan pergeseran fase".

Kawan-kawan, kami terbuka untuk masukan, komentar, atau pertanyaan. Silakan memanfaatkan kolom comment di bawah ini, jangan menggunakan WhatsApp (kecuali Anda mau place order, hehehe...). Salam dari Cibubur, Godbless Indonesia. -Alex LJ, pendiri LangsungJadi.co.id

Link:
-Price & order: https://www.tokopedia.com/langsungjadi/lj-ltc-36x2-10k-10k-line-transformer-for-5687

-Photos gallery: https://langsungjadi.co.id/