EHX Big Muff Pi versi Op-Amp

Kanan: Big Muff Pi, Kiri: Big Muff Pi rakitan sendiri

Big Muff Pi adalah pedal fuzz/distorsi rancangan Bob Myer dan Mike Matthews yang pertama kali dibuat pada tahun 1969. Karena popularitasnya, Big Muff tetap diproduksi hingga sekarang dengan berbagai versi modifikasi dan perbaikan yang dibuat dari waktu ke waktu sampai hari ini.

Rangkaian elektronik Big Muff Pi (disingkat menjadi BMP) memiliki banyak versi, aslinya BMP menggunakan transistor sebagai komponen aktif. Pada tahun 1977/1978 EHX memperkenalkan Big Muff yang menggunakan IC op-amp (operational amplifier) sebagai komponen aktif, namun BMP transistor tetap popular hingga saat ini.

Sampai sekitar awal tahun 1970an, IC op-amp masih tergolong mahal dan transistor diskrit masih jamak digunakan, nanti setelah pertengahan tahun 1970 berbagai pabrikan berhasil membuat op-amp yang lebih ekonomis dan handal sehingga perlahan namun pasti popularitas op-amp sebagai komponen penguat mulai menanjak karena dengan desain yang bagus, rangkaian yang menggunakan op-amp bisa lebih baik dan lebih murah. Pada tahun 1974 untuk pertama kalinya diproduksi dual op-amp dalam bentuk satu IC oleh Raytheon Semiconductor (RC4558) diikuti oleh National Semiconductor quad op-amp LM324 pada tahun yang sama. Sejak saat itu pabrikan IC berlomba-lomba membuat IC op-amp yang semakin murah dan dengan spesifikasi yang lebih baik.

Menurut Howard Davis, ia ditugaskan oleh Mike Matthews, pendiri sekaligus pemilik Elektro Harmonix (EHX), untuk mendesain ulang Big Muff menggunakan op-amp dengan tujuan untuk membuat Big Muff yang lebih handal dan efisien untuk diproduksi. Maka lahirlah Big Muff versi 4 alias Big Muff versi op amp yang akan kita bahas pada kesempatan kali ini.

Seperti blog saya sebelumnya, artikel kali ini tentang merakit sendiri Big Muff Pi versi op amp yang dapat dibeli dari Aliexpress. Kit ini diberi nama DIY Fuzz Pedal Kit. Pada saat saya telusuri PCBnya, ada kesalahan pada jalur PCBnya yang akan saya tunjukkan sebentar lagi. Kesalahan ini tidak krusial dalam arti kit tetap akan berfungsi bila dirakit sesuai petunjuk, namun untuk merakit BMP op amp sesuai skema aslinya seperti gambar 1 di bawah, maka kesalahan jalur PCB ini perlu dicermati, apakah memang ingin memodifikasi atau ingin mengikuti skema aslinya.

Gambar 1: Skema Rangkaian Big Muff Pi Op Amp Version (salinan dari www.rullywow.com)

ANALISA RANGKAIAN BIG MUFF PI VERSI OP AMP
BMP versi op amp menggunakan dua buah IC op amp; yakni IC1 JRC 4558 dan IC2 adalah op amp 741 yang super bandel. Dari Gambar 1 di atas dapat kita bagi menjadi lima bagian yang saya arsir sebagai berikut:

1. Biru; sebagai tahap input buffer/amplifier
2. Hijau; low pass filter 12dB/octave dengan titik cutoff 1kHz, Q=0.26
3. Merah; clipping amplifier
4. Kuning; tone control dan keluaran
5. Putih; power circuit and bias

IC1.1 dan IC1.2 adalah IC dual op amp 4558. Karena impedansi op amp sangat besar (dari datasheetnya sekitar 5MΩ) dan bisa dianggap tak terhingga, maka impedansi masukan ditentukan oleh R1 sebesar 1MΩ. Pada tingkat ini penguatannya ditentukan oleh R3/R2 = 6 kali.

Selanjutnya sinyal gitar akan diteruskan ke IC1.2 yang dirangkai sebagai LPF orde kedua dengan kecuraman 12dB/octave yang titik cutoffnya dapat dihitung dengan rumus:

fc = 1/(6.28√(R4R5C2C3))

Nah, pada jalur PCB untuk C3 ini terpasang parallel dengan R5, padahal sesuai dengan skema Big Muff op amp original seharusnya kaki C3 tersebut terhubung di antara R4 dan R5 serta ke kaki nomor tujuh IC1, rangkaian ini disebut Sallen-Key LPF (perhatikan kembali gambar 1 sekitar IC1.2).

Bila kita merakit sesuai dengan jalur PCB yang salah, maka rangkaian sekitar IC1.2 berubah dari LPF dengan slope 12dB/octave menjadi band stop filter dengan slope 6dB/octave dan juga rumus di atas tidak bisa dipakai lagi.

Untuk merakit sesuai dengan skema original, maka saya menyambung kaki kanan C3 dengan kabel jumper ke kaki nomor tujuh dari IC1 seperti gambar 2 di bawah.

Gambar 2: Salah satu kaki kapasitor C3 yang berwarna kuning disolder ke jalur yang menuju ke kaki tujuh dari IC 4558

Gambar 3: Sama seperti gambar 2 di atas, dilihat dari sisi jalur PCB

Pada tingkat ini, frekuensi 1kHz dan di bawahnya akan diperkuat sebesar 10 kali sebelum diteruskan ke tahapan selanjutnya yakni tahap clipping melalui potensio SUSTAIN.

IC2 berupa op amp 741 dan komponen sekitarnya membentuk inverting amplifier dengan penguatan 57 kali (18dB). Enam buah diode silicon pada umpan balik op amp memastikan sinyal akan terpotong sebelum diteruskan ke rangkaian tone control. Kapasitor C6 seharusnya bernilai 15pF, bukan 150pF seperti yang tertera dalam gambar 1 di atas. C6 berfungsi sebagai LPF untuk menyaring frekuensi di atas 22kHz untuk menjaga kestabilan kerja op amp 741.

Perhatikan kaki nomor tiga IC2 dibias oleh R17 dan R18 yang tidak simetris ini dilakukan untuk membuat keluaran op amp 741 pada kaki nomor enam menjadi 4,5V. Bila Anda mengganti op amp ini dengan op amp moderen atau jenis FET, maka R17 mungkin harus disamakan dengan R18. 

Tone control mengatur apakah nada bass atau treble yang akan dikuatkan sebelum sinyal keluar melalui potensio VOLUME. Memutar potensio TONE ke kanan akan menonjolkan nada tinggi dan menekan nada rendah, demikian pula sebaliknya. Di manapun posisi potensio TONE, nada tengah atau "MID" akan selalu teredam.

Setelah potensio TONE, diikuti dengan potensio VOLUME. Potensio ini sebagai pembagi tegangan keluaran, dari kit meyediakan potensio 10kΩ, dari skema yang saya lihat di generalguitargadgets.com menyebut 100kΩ dan dari skema gambar 1 di atas tertulis 50kΩ. Menurut hemat saya ketiga macam nilai potensiometer ini sama saja hasilnya, tergantung ketersediaan komponen yang Anda miliki.

RANGKUMAN

Desain rangkaian elektronik BMP versi op amp adalah tiga tingkatan penguat serta sebuah LPF 1kHz 12dB/octave sebelum dipangkas oleh rangkaian clipper

Walaupun EHX masih membuat BMP sampai sekarang, namun banyak beredar tiruan BMP versi op amp seperti: Wren and Cuff Eye See Pi, Stomp Under Foot Pumpkin Pi, JHS Pedals OpAmp Big Muff, Chicago Music DareDevil, dan lain lain.

Selain dari Aliexpress, PCB atau Kit lengkap untuk membuat sendiri pedal BMP versi op amp cukup banyak tersedia, seperti: EHX Big Muff Pi (Opamp) Replica Complete Kit dari General Guitar Gadgets, Li'l Beaver (Opamp) Kit dari BYOC, Big Muff Pi Opamp kit dari GuitarPCB, Corvus EHX Big Muff Pi dari Aion Electronics, dan lainnya.

Oh ya, bila Anda penggemar Smashing Pumpkins, Anda wajib memilih BMP versi op amp ini, bukan yang transistor. 

Gambar 4: Big Muff Pi (op amp version) clones

Reference:
http://www.kitrae.net/music/big_muff_op_amp_history.html#Version4
http://www.kitrae.net/music/Fuzz_Big_Muff_Timeline.html
http://www.kitrae.net/music/Howard_Davis_Interview.html
https://www.rullywow.com/product/muff-opportunity-big-muff-pi-opamp-clone-pcb/