[제작법] SDS Amp. (Class-AB MOSFET) - 신정섭
일명 SDS 앰프라고 불리우는데,
회로도의 소스는 다음과 같습니다.
아래의 원문을 보시고 주의하실점은 원문의 내용과 원문에서의 회로도와 일부 일치하지 않는다는 점입니다. 그 이유는 본문 내용은 수정없이 나중에 회로도만 Update되어 있기 때문입니다.
http://headwize.com/projects/stokes_prj.htm
저는 전원부 위주로 좀 변경하여,
제 앰프의 경우 정전압 어댑터를 사용하여 작동이 가능하도록 하였습니다.
실체배선도
==========
제가 SDS를 제작시 기본적으로 적용한, 전원부를 제외한 순수 앰프부 1채널 실체배선도 입니다.
원래 기사에서의 MOSFET은 국내에서 구할 수 없습니다.
그래서 그 대체품으로 IRF530(=Q1), IRF9530(=Q2)를 썼습니다.
현재 IRF530은 상당히 흔한 MOSFET이지만, IRF9530은 인터넷으로 구할 곳이 없는 것 같습니다.
하지만 청계천을 뒤져보면 크게 어렵지 않게 찾으실 것 같습니다. 가격은 1대 만드는데 3천원이 좀 안듭니다. 참 싸죠?
한편, 가급적 위 두 MOSFET은 Pair Matching을 고려하여 같은 제조사의 것으로 구하시길 권합니다만 그것은 쉽지 않을 것 같네요.
회로에 대해 말씀드리면,
얼핏 보기엔 원래 기사의 맨처음 회로를 그대로 참고한 것 처럼 보이나,
실제로 개념적으로는 맨마지막 회로
http://headwize.com/projects/showproj.php?file=stokes_add_prj.htm 를 단순화 시켜서 적용한 것입니다.
저는 원 회로에 비해 MOSFET도 다르고 공급전압도 +/-12V 로 다르기 때문에 그에 따라 조정과정이 필요합니다. 기준이 되는 것은 MOSFET으로 60~80mA정도의 idle 전류가 흐르도록(바이어싱) 하는 것이 핵심입니다.
이것은 다르게 말하면 R8과 R9 저항 각각이 이만큼의 전류를 통과시켜야 한다는 뜻이고,
더 쉽게 말하면 R8과 R9의 저항값이 10옴이므로 이 각 저항 양단의 전압차가 0.6~0.8V가 나오도록 조정하면 된다는 뜻입니다.
그러면 이 전압차를 어떻게 맞추는가?
그것은 원래 기사의 최초 회로도에서 4개 LED가 놓여진 양단(즉, C12 또는 C13 콘덴서의 양단)의 총 전압차를 조정하면 됩니다. (물론 LED마다 조금씩 차이가 있지만 4개 LED의 직렬연결이라면 원래의 회로도에서는 7V 정도로 조정을 마친 상태를 나타낸 것이죠)
원문의 마지막 회로도에서는 다른 MOSFET을 사용할 경우에 대비해 좀더 유연성을 가지도록 이 LED 대신 TR과 가변저항을 이용하여 임의의 전압차가 되도록 조정하게 됩니다.
이 전압차를 크게 주면 줄수록 Idle Current는 증가합니다.
(특히 어떤 사람들은 원래 기사를 잘못 읽고 아예 LED를 다 떼어버리는 경우가 있던데 이런 경우 전압차가 상당히 많이 나서 R8, R9에는 작은 저항으로는 감당할 수 없는 정도의 전류가 흘러 타버립니다.)
저는 좀더 간단하게 구현하고 싶어서 LED 3개는 고정하고 1개의 제너 다이오드를 여러 전압값 다이오드로 바꿔가면서 최적 제너 다이오드를 찾았습니다.
결국 제가 찾은 것은 3V 제너 다이오드이고,
제 경우 "3 LEDs + 3V Zener Diode" 양단의 총 전압강하는 8.1V 로 나타났고,
이러면 R8, R9 양단의 전압차는 0.75V가 되어,
결국 75mA라는 바이어싱 전류를 흐르게 한 것입니다.
** 제작 경험 **
맨처음엔 우선 LED 4알로 만들어 보았습니다. idle current 56mA가 나오더군요. 물론 소리도 잘 나고 음질상이나 기타 아무 문제 없었으나 원문에서 추천한대로 60~80mA내에 들도록 하고, 또한 약간 높은 쪽이 좋은 것 같아서 3V 제너를 써서 75mA 가 나오도록 튜닝한 것입니다.
사용부품
=========
- R6: 1K, 1/4W
- R7: 100옴, 1/4W
- R8: 10옴 1W
- R9: 10옴 1W
- R10: 2.2K옴, 1/4W
- R11: 1K옴, 1/4W
- R12: 2.2K옴, 1/4W
- Rg: 220옴, 1/4W
- C11: 47pF, 스치롤 또는 마이카
- C12: 1/0uF, 필름콘덴서
- C13: 330uF/25V 전해콘덴서
- Q1: IRF530
- Q2: IRF9530
- LED: 일반 3mm LED
- Zener Diode: 튜닝 필요 (본인은 1N4372A 사용 - 3V, 1/2W)
- OP앰프: OPA2604
- 공급전원: 본인은 +24V 정전압 어댑터를 +/-12V로 양전원화하여 공급함. (이 양전원 변환기는 본 자작방에서 검색하면 관련내용을 알 수 있음)
- R8, R9관련: 원래는 1W 급이어야 하나 실제로 작동중엔 0.1W에도 미치지 않으므로 본인는 20옴 1/4W 두개를 병렬연결하여 만들었음.
- C14: 상기 배선도에는 나와있지 않은데, 원래 SDS에서는 4700uF/25V를 각 채널당 2개씩하여 총 4개를 사용하였음. 본인은 그보다 양을 줄여서 2200uF/25V를 4개 사용하였음. 즉 양전원 변환기에서 출력단에 이 전해콘덴서를 달아놓았습니다.
앰프 완성 사진
==============
이 앰프는 AB급 동작이지만 헤드폰 구동 정도의 출력(채널당 2W까지)에서는 A급 동작을 합니다.
게다가 이놈은 능률 좋은 스피커도 울릴 수 있습니다.(채널당 최대 4W정도까지)
제가 하바에 물려본 결과 작은 방에서는 충분히 들을 정도의 음량이 깨끗하게 나왔습니다. 백로드혼에 Fostex FE103 달아놓은 스피커로는 최대음량으로 틀 일도 없겠고요...
이 앰프의 성능 자체에 대한 확신이 있었으므로 케이스도 꽤 공을 들였습니다.
아들 녀석의 나무 블록을 3개 빼앗아서 천연 무늬목 붙이고 락카칠을 하여 완성한 것입니다.
이거 제가 만들었지만, 실제로 보면 정말 예술입니다.
예전 스피커 만들면서 남은 무늬목을 이용하였는데,
전에 스피커 만들때는 무늬목 작업이 죽을 지경이었지만,
이렇게 손바닥 만한 놈으로 주물럭거리니 오히려 재미있더군요.
앰프의 전압 증폭은 볼륨 옆의 OP앰프 OPA2604에 의해 합니다.
총 재료비는 이 5천원짜리 OPA2604를 포함해도 15000원을 넘지 않았습니다.
만들고 나서 보니, 너무 싸구려 기판에, 싸구려 스위치 볼륨을 달아준 것이 앰프에 미안한 마음이 듭니다. 하지만 음질과는 상관이 없는 부분이니...
혹시, ALPS 블루벨벳 수준의 볼륨에 Sanyo OS-CON 정도의 부품을 쓴다면 한 2만원 추가되겠네요.
참, 어댑터잭 근처에 있는 방열판은 전원부의 OP앰프에서 약간 열이 나므로 안전상 구리판을 잘라서 방열판을 만들어 준 것입니다.
사진처럼 9V 배터리 반만한 크기의 방열판을 달았을 때 작동중 방열판 온도는 약 60도 내외입니다.
총 소비전류는 약 0.19A 입니다.
또한 헤드폰 출력에서 DC 전압이 거의 검출되지 않네요. 각 채널에서 1mV, 2mV 수준입니다.
소리는 험이나 기타 잡음이 없고 MOSFET 답게 따뜻하고 부드럽습니다.
제가 이런 소리성향을 좋아하거든요.
제가 지금껏 만든 놈들 중 가장은 아니지만 꽤 사랑 받을 놈입니다. 특히 뽀대 덕분에...
마지막 사진은 현재 제 가장 좋아하는 헤드폰(HP-890)과 이 SDS에 물려본 DIY 하바 스피커 모습입니다.
*** 추가-1 ***
제가 가변되는 양전원 공급장치가 있는데 공급전원을 바꿔가면서 SDS를 실험해 보았습니다.
제 양전원 장치는 LM317, LM337을 사용한 0.6A급으로, 2회로 5단 로터리스위치를 달아서 +-6, 9, 12, 14V 로 조절되고 나머지 1단은 저항에 의해 자유롭게 출력조절이 가능하도록 만든 것입니다. 이 전원을 SDS에 투입하여 Test해 본 결과,
+/-6V: 소리는 나오고 LED에 불도 다 들어오는데 소리가 일그러집니다.
+/-9V: 음질 및 모든 면에서 +/-12V와 차이가 없었습니다. --> 이 경우 Idel Current=65 mA
+/-12V: 원래 만들때의 전원이고... --> 이 경우 Idel Current=75 mA
+/-14V: 이 또한 음질 및 모든 면에서 +/-12V와 차이가 없었습니다 --> 이 경우 Idel Current=82 mA
위의 결과와 같이 투입 전원에 따라서 상태가 별로 바뀌지 않네요.
특히 Idle Current가 권장범위(60~80mA) 근처에서 있다는 점이 반가운 결과입니다.
즉, 내 생각에 +/-9~15V 까지는 거의 Free Voltage로 입력가능하지 않을까 합니다. (물론 제것과 동일한 상태였다는 조건하에...)
*** 추가-2 ***
회원님 자작방에서 SDS로 검색하시던가 2002.7.14의 조경남님 글을 읽어 보시면,
SDS 튜닝에 대한 좀더 구체적인 자료가 있으니 꼭 참조하시길 바랍니다.
사람마다 튜닝의 편차가 크다는 것을 발견하실 수 있습니다.
*** 추가-3 ***
조경남님의 의견에 따라 글을 추가합니다. 전원스위치에 관한 것입니다.
일반적으로 전류가 조금 흐르는 앰프는 별 문제가 없으나 Szekeres나 Tori 또는 SDS와 같은 앰프의 전원 스위치는 허용 전류를 충분히 흘릴 수 있는 것(또는 형식)으로 사용하셔야 합니다.
꼭 그런 것은 아니지만 슬라이드 스위치와 같은 형식의 스위치는 접점이 확실하고 견고하게 물린다기 보다는 그냥 살짝 대고 있는 정도가 되는 경우가 많습니다. 그런 경우 미세하게 접점간에 간격이 생기면 전기적인 방전으로 아아크가 생겨서 스위치가 쉽게 망가지기 쉽습니다. 이런 경우 토글 스위치와 같이 스프링의 힘으로 단단히 접점을 물려주는 것과 같은 방식의 스위치를 쓰시는 것이 더욱 좋습니다.
일명 SDS 앰프라고 불리우는데,
회로도의 소스는 다음과 같습니다.
아래의 원문을 보시고 주의하실점은 원문의 내용과 원문에서의 회로도와 일부 일치하지 않는다는 점입니다. 그 이유는 본문 내용은 수정없이 나중에 회로도만 Update되어 있기 때문입니다.
http://headwize.com/projects/stokes_prj.htm
저는 전원부 위주로 좀 변경하여,
제 앰프의 경우 정전압 어댑터를 사용하여 작동이 가능하도록 하였습니다.
실체배선도
==========
제가 SDS를 제작시 기본적으로 적용한, 전원부를 제외한 순수 앰프부 1채널 실체배선도 입니다.
원래 기사에서의 MOSFET은 국내에서 구할 수 없습니다.
그래서 그 대체품으로 IRF530(=Q1), IRF9530(=Q2)를 썼습니다.
현재 IRF530은 상당히 흔한 MOSFET이지만, IRF9530은 인터넷으로 구할 곳이 없는 것 같습니다.
하지만 청계천을 뒤져보면 크게 어렵지 않게 찾으실 것 같습니다. 가격은 1대 만드는데 3천원이 좀 안듭니다. 참 싸죠?
한편, 가급적 위 두 MOSFET은 Pair Matching을 고려하여 같은 제조사의 것으로 구하시길 권합니다만 그것은 쉽지 않을 것 같네요.
회로에 대해 말씀드리면,
얼핏 보기엔 원래 기사의 맨처음 회로를 그대로 참고한 것 처럼 보이나,
실제로 개념적으로는 맨마지막 회로
http://headwize.com/projects/showproj.php?file=stokes_add_prj.htm 를 단순화 시켜서 적용한 것입니다.
저는 원 회로에 비해 MOSFET도 다르고 공급전압도 +/-12V 로 다르기 때문에 그에 따라 조정과정이 필요합니다. 기준이 되는 것은 MOSFET으로 60~80mA정도의 idle 전류가 흐르도록(바이어싱) 하는 것이 핵심입니다.
이것은 다르게 말하면 R8과 R9 저항 각각이 이만큼의 전류를 통과시켜야 한다는 뜻이고,
더 쉽게 말하면 R8과 R9의 저항값이 10옴이므로 이 각 저항 양단의 전압차가 0.6~0.8V가 나오도록 조정하면 된다는 뜻입니다.
그러면 이 전압차를 어떻게 맞추는가?
그것은 원래 기사의 최초 회로도에서 4개 LED가 놓여진 양단(즉, C12 또는 C13 콘덴서의 양단)의 총 전압차를 조정하면 됩니다. (물론 LED마다 조금씩 차이가 있지만 4개 LED의 직렬연결이라면 원래의 회로도에서는 7V 정도로 조정을 마친 상태를 나타낸 것이죠)
원문의 마지막 회로도에서는 다른 MOSFET을 사용할 경우에 대비해 좀더 유연성을 가지도록 이 LED 대신 TR과 가변저항을 이용하여 임의의 전압차가 되도록 조정하게 됩니다.
이 전압차를 크게 주면 줄수록 Idle Current는 증가합니다.
(특히 어떤 사람들은 원래 기사를 잘못 읽고 아예 LED를 다 떼어버리는 경우가 있던데 이런 경우 전압차가 상당히 많이 나서 R8, R9에는 작은 저항으로는 감당할 수 없는 정도의 전류가 흘러 타버립니다.)
저는 좀더 간단하게 구현하고 싶어서 LED 3개는 고정하고 1개의 제너 다이오드를 여러 전압값 다이오드로 바꿔가면서 최적 제너 다이오드를 찾았습니다.
결국 제가 찾은 것은 3V 제너 다이오드이고,
제 경우 "3 LEDs + 3V Zener Diode" 양단의 총 전압강하는 8.1V 로 나타났고,
이러면 R8, R9 양단의 전압차는 0.75V가 되어,
결국 75mA라는 바이어싱 전류를 흐르게 한 것입니다.
** 제작 경험 **
맨처음엔 우선 LED 4알로 만들어 보았습니다. idle current 56mA가 나오더군요. 물론 소리도 잘 나고 음질상이나 기타 아무 문제 없었으나 원문에서 추천한대로 60~80mA내에 들도록 하고, 또한 약간 높은 쪽이 좋은 것 같아서 3V 제너를 써서 75mA 가 나오도록 튜닝한 것입니다.
사용부품
=========
- R6: 1K, 1/4W
- R7: 100옴, 1/4W
- R8: 10옴 1W
- R9: 10옴 1W
- R10: 2.2K옴, 1/4W
- R11: 1K옴, 1/4W
- R12: 2.2K옴, 1/4W
- Rg: 220옴, 1/4W
- C11: 47pF, 스치롤 또는 마이카
- C12: 1/0uF, 필름콘덴서
- C13: 330uF/25V 전해콘덴서
- Q1: IRF530
- Q2: IRF9530
- LED: 일반 3mm LED
- Zener Diode: 튜닝 필요 (본인은 1N4372A 사용 - 3V, 1/2W)
- OP앰프: OPA2604
- 공급전원: 본인은 +24V 정전압 어댑터를 +/-12V로 양전원화하여 공급함. (이 양전원 변환기는 본 자작방에서 검색하면 관련내용을 알 수 있음)
- R8, R9관련: 원래는 1W 급이어야 하나 실제로 작동중엔 0.1W에도 미치지 않으므로 본인는 20옴 1/4W 두개를 병렬연결하여 만들었음.
- C14: 상기 배선도에는 나와있지 않은데, 원래 SDS에서는 4700uF/25V를 각 채널당 2개씩하여 총 4개를 사용하였음. 본인은 그보다 양을 줄여서 2200uF/25V를 4개 사용하였음. 즉 양전원 변환기에서 출력단에 이 전해콘덴서를 달아놓았습니다.
앰프 완성 사진
==============
이 앰프는 AB급 동작이지만 헤드폰 구동 정도의 출력(채널당 2W까지)에서는 A급 동작을 합니다.
게다가 이놈은 능률 좋은 스피커도 울릴 수 있습니다.(채널당 최대 4W정도까지)
제가 하바에 물려본 결과 작은 방에서는 충분히 들을 정도의 음량이 깨끗하게 나왔습니다. 백로드혼에 Fostex FE103 달아놓은 스피커로는 최대음량으로 틀 일도 없겠고요...
이 앰프의 성능 자체에 대한 확신이 있었으므로 케이스도 꽤 공을 들였습니다.
아들 녀석의 나무 블록을 3개 빼앗아서 천연 무늬목 붙이고 락카칠을 하여 완성한 것입니다.
이거 제가 만들었지만, 실제로 보면 정말 예술입니다.
예전 스피커 만들면서 남은 무늬목을 이용하였는데,
전에 스피커 만들때는 무늬목 작업이 죽을 지경이었지만,
이렇게 손바닥 만한 놈으로 주물럭거리니 오히려 재미있더군요.
앰프의 전압 증폭은 볼륨 옆의 OP앰프 OPA2604에 의해 합니다.
총 재료비는 이 5천원짜리 OPA2604를 포함해도 15000원을 넘지 않았습니다.
만들고 나서 보니, 너무 싸구려 기판에, 싸구려 스위치 볼륨을 달아준 것이 앰프에 미안한 마음이 듭니다. 하지만 음질과는 상관이 없는 부분이니...
혹시, ALPS 블루벨벳 수준의 볼륨에 Sanyo OS-CON 정도의 부품을 쓴다면 한 2만원 추가되겠네요.
참, 어댑터잭 근처에 있는 방열판은 전원부의 OP앰프에서 약간 열이 나므로 안전상 구리판을 잘라서 방열판을 만들어 준 것입니다.
사진처럼 9V 배터리 반만한 크기의 방열판을 달았을 때 작동중 방열판 온도는 약 60도 내외입니다.
총 소비전류는 약 0.19A 입니다.
또한 헤드폰 출력에서 DC 전압이 거의 검출되지 않네요. 각 채널에서 1mV, 2mV 수준입니다.
소리는 험이나 기타 잡음이 없고 MOSFET 답게 따뜻하고 부드럽습니다.
제가 이런 소리성향을 좋아하거든요.
제가 지금껏 만든 놈들 중 가장은 아니지만 꽤 사랑 받을 놈입니다. 특히 뽀대 덕분에...
마지막 사진은 현재 제 가장 좋아하는 헤드폰(HP-890)과 이 SDS에 물려본 DIY 하바 스피커 모습입니다.
*** 추가-1 ***
제가 가변되는 양전원 공급장치가 있는데 공급전원을 바꿔가면서 SDS를 실험해 보았습니다.
제 양전원 장치는 LM317, LM337을 사용한 0.6A급으로, 2회로 5단 로터리스위치를 달아서 +-6, 9, 12, 14V 로 조절되고 나머지 1단은 저항에 의해 자유롭게 출력조절이 가능하도록 만든 것입니다. 이 전원을 SDS에 투입하여 Test해 본 결과,
+/-6V: 소리는 나오고 LED에 불도 다 들어오는데 소리가 일그러집니다.
+/-9V: 음질 및 모든 면에서 +/-12V와 차이가 없었습니다. --> 이 경우 Idel Current=65 mA
+/-12V: 원래 만들때의 전원이고... --> 이 경우 Idel Current=75 mA
+/-14V: 이 또한 음질 및 모든 면에서 +/-12V와 차이가 없었습니다 --> 이 경우 Idel Current=82 mA
위의 결과와 같이 투입 전원에 따라서 상태가 별로 바뀌지 않네요.
특히 Idle Current가 권장범위(60~80mA) 근처에서 있다는 점이 반가운 결과입니다.
즉, 내 생각에 +/-9~15V 까지는 거의 Free Voltage로 입력가능하지 않을까 합니다. (물론 제것과 동일한 상태였다는 조건하에...)
*** 추가-2 ***
회원님 자작방에서 SDS로 검색하시던가 2002.7.14의 조경남님 글을 읽어 보시면,
SDS 튜닝에 대한 좀더 구체적인 자료가 있으니 꼭 참조하시길 바랍니다.
사람마다 튜닝의 편차가 크다는 것을 발견하실 수 있습니다.
*** 추가-3 ***
조경남님의 의견에 따라 글을 추가합니다. 전원스위치에 관한 것입니다.
일반적으로 전류가 조금 흐르는 앰프는 별 문제가 없으나 Szekeres나 Tori 또는 SDS와 같은 앰프의 전원 스위치는 허용 전류를 충분히 흘릴 수 있는 것(또는 형식)으로 사용하셔야 합니다.
꼭 그런 것은 아니지만 슬라이드 스위치와 같은 형식의 스위치는 접점이 확실하고 견고하게 물린다기 보다는 그냥 살짝 대고 있는 정도가 되는 경우가 많습니다. 그런 경우 미세하게 접점간에 간격이 생기면 전기적인 방전으로 아아크가 생겨서 스위치가 쉽게 망가지기 쉽습니다. 이런 경우 토글 스위치와 같이 스프링의 힘으로 단단히 접점을 물려주는 것과 같은 방식의 스위치를 쓰시는 것이 더욱 좋습니다.
[제작법] Szekeres Amp. (Class-A MOSFET)
[소개] Tori Amp. (Class-A MOSFET)
