전압 레벨매칭 이론과 비반전 증폭

 

 

휴대기기를 파워앰프에 물려 들을려고 MP3P 매칭용 증폭부 제작.

휴대기기인 MP3P의 이어폰 출력은 전압이 너무 적어 오디오의 파워앰프나 프리앰프에 연결하면 어떨까요?

제작한 파워앰프에 휴대용 MP3P를 연결하여 들어보았습니다. 물론 소리는 납니다.

그런데 볼륨을 올려도 소리는 작고, 중저음에 힘이 붙지 않으며, 완전 맥이 빠진 소리입니다.

김빠진 소주나 맥주 같습니다. 레벨 매칭이 되지 않아 그렇습니다.

휴대용 기기의 이어폰단자 출력은 몇 볼트일까? 최대출력은 0.2V정도입니다.

적당한 볼륨에서 70mV(0.07V)정도입니다. 보통 홈오디오의 소스기기는 1~2V입니다.

일반적으로 파워앰프에 1V이상 입력해 줘야 파워앰프를 완벽히 구동할 수 있습니다.

그러면 휴대용기기는 왜 출력전압이 낮을까요? 간단합니다. 출력이 높으면 배터리 소모가 많습니다.

최대한 배터리 소모를 줄여 오랫동안 사용해야 되며, 배터리의 부피 무게를 줄여 소형으로 제작해야 함으로.....

이번 제작한 게인클론(LM3886) 파워앰프도 1V 입력으로 설계(게인 21배) 되었으며, 1V이상 입력되어야 최대 100W출력을 낼 수 있습니다.

몇달전 파워앰프 제작기는 "자작방-기타"에 올렸음.

 

휴대기기의 이어폰 출력을 증폭하여 파워앰프를 완벽히 드라이브(구동)할 수 있는 레벨 매칭 증폭부 제작이 목적입니다.

물론 프리앰프를 제작하지 않고 간단히 파워앰프의 게인만 조정(수백배)하여 구동할 수도 있으나 잡음도 수백배 증가됩니다.

이러면 S/N(신호/노이즈)비가 좋지 않아 그렇게 하지 않습니다.

별도 증폭기를 달아 최적으로 구성합니다. 보통 이런 것을 프리앰프라 하지요.

프리앰프도 여러 용도가 있습니다. 프리앰프는 작은 신호를 입력받아 파워앰프를 완벽히 구동할 수 있는 신호(전압)로

만드는 증폭기이며, 이것이 레벨 매칭인 것입니다.

 

MP3P의 레벨 매칭시 증폭률은 0.07V × 28배 = 2V

 

 

 위 공식에 따라 매칭증폭부는 최소 14배 증폭률이 요구되며, 초저잡음 및 고증폭소자가 필요할 것 같습니다.

사용할 증폭소자는 오디오 매니아들이 최고로 꼽는 버브라운(BB)의 OPA637, 627, 604, 134, 132 등입니다.

BB의 OPA637 데이터쉬트를 요약하면,

 

 

100KΩ 포텐션미터로 DC offset 영점조정을 할 수 있다.

OPA637의 적정 증폭률은 10~50배이고, 최소 증폭률은 5이며. 5이하에서는 발진.

제가 가진 저항이 없어 1.5KΩ로 대치합니다. 그러면 증폭률은 16배이다.

입력임피던스는 47KΩ로 잡았으며, 휴대기기에서 오는 DC유입 방지를 위해 커플링 1uf넣었다.

 

 

매칭 증폭부와 전원장치 회로도.(OPAMP의 비반전 증폭)

   

 

커플링을 통해 저역컷트는

 

 

주파수 = 1/(2πRC)      

 

 

커플링 1uf    이면 1/(2×3.14×47000Ω×0.000001F) = 3.39Hz

커플링 4.7uf 이면 1/(2×3.14×47000Ω×0.0000047F) = 0.72Hz

커플링 10uf  이면 1/(2×3.14×47000Ω×0.00001F) = 0.34Hz

 

커플링 1uf    약 3.4Hz에서 저역이 컷트 됨을 알 수 있습니다.

저역폴설정은 4Hz이므로 1uf이상의 케페시터만 사용하면 되겠습니다.

 

증폭부 만능기판에 제작. 회로도대로 똑같이 제작

 

다양한 OPamp 소리를 테스트하려고 소켓으로 처리했고,

OPamp의 전원부에 10uf, 0.22uf, 0.01uf를 병렬로 달았으며,

DC 유입방지를 위해 커플링을 달았음. 커플링소자는 러시아 오일케페시터이다.

 

오늘은 여기까지~~~~