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[DIY] 12V Hybrid Headphone Amp - 신정섭

지금 해외에선 Hybrid Headphone Amp의 관심들이 많은 듯 합니다.
역시 공동제작/구매가 있으면 크게 "붐"이 형성되는군요.

이 소개하는 앰프는;
Headwize에서 활발한 활동을 하고 있는 fa-schmidt씨의 "YAHA" ( http://www.fa-schmidt.de/YAHA/index.htm ) 앰프에 제 Multi-Hybrid Amp의 Battery 이용 아이디어를 결합하고 좀 변형하여 만들었습니다.

원래 저전압용 하이브리드 앰프에 관심이 있던차에,
YAHA나 Pete Millett의 앰프를 보고 한번 만들어 보자 했습니다.
진공관에는 바이폴라 트랜지스터가 어울리는 것 같지 않지만, 이러한 구성으로 만드는데 별다른 선택의 여지가 없는 것 같습니다.
하여간 "진공관+버퍼IC 출력"의 하이브리드를 구성하게 되었습니다.

그런데 똑같이 만들면 재미가 없을 것 같고,
게다가 뭔가 아쉬운 부분이 있었습니다.
주어진 상황에서 가급적 실용성과 효율성은 최대로 하면서도,
좀더 성능도 좋은 앰프가 목표였습니다.

YAHA 앰프에서 제일 마음에 걸리는 것은 역시 12V 만으로 동작한다는 것이었습니다.
이 경우 진공관의 Plate 전압은 겨우 6-7V 밖에 안 됩니다.
특별히 저 전압용 진공관이 아니라면, 어차피 저 전압에서 고성능을 기대하기 어렵겠지만 이렇게 낮은 전압에서는 단 몇 Volt라도 더 높은 것이 아쉽게 됩니다.

그래서 Multi-hybrid Headphone Amp에서의 아이디어였던, 배터리 전원을 어댑터와 직렬로 구성하는 방법을 적용했습니다.
전의 앰프에선 그 배터리가 옵션 사항이었지만 이 앰프에서 거의 필수가 됩니다.
즉, 배터리의 양극을 접지단에, 음극을 Cathode에 연결하여 Cathode를 접지단 전압보다도 더 낮게 만들기 때문에 상대적으로 Plate 전압이 높아지는 것입니다.

결과적으로 Plate 전압이 추가로 9V 정도 더 확보가 되므로 약 15V가 되어 훨씬 유리해졌습니다.
이것이 이 앰프에서 가장 중요하게 적용된 아이디어이며,
나머지 부분은 YAHA나 Pete Millett의 앰프들과 비교해 특별한 것이 없습니다.


제작시의 Comment:
=================
많은 테스트를 하지 못해 정량적인 데이터가 별로 없지만 간략히 설명하겠습니다.

- 47K Ohm 가변저항기는 Plate 전압(또는 BUF634 입력단)이 6V 내외가 되도록 조정하는 역할입니다.
제 경우, 조정하고 보니 약 20K-30K 내외의 저항값이 되었습니다. (즉, 약 0.2-0.3 mA 내외의 Plate 전류)

- LM7806을 이용해 히터에 6V 전압을 공급합니다. 당연하지만 채널마다 있을 필요는 없고 하나만 구성하면 됩니다.
저는 사 놓았던 절연지를 찾지 못해, 수축튜브로 히트싱크와 절연하고 케이블 타이로 묶어서 일단 설치했습니다.
2W 가까운 열이 나므로 히트싱크는 몹시 뜨겁지만 케이스 온도는 별로 심각하지 않습니다. (물론 위와 같이 철제 케이스의 경우임)
즉, 케이스 표면은 뜨겁다기 보다 뜨끈한 정도(체온보다 몇도 높은...)입니다.
일단, 지금 높은 기온에서 8시간 넘게 연속 동작 중인데 아무 문제도 없지만, 그래도 가급적 방열에 신경 쓰시길 바랍니다.

- 레귤레이터에 히트싱크 달아서 금속 케이스에 넣을 때는 절연에 극히 주의해야 합니다.

- 배터리 역시 양쪽 채널에서 다 필요한 것이 아니고 한개만 있으면 됩니다. 대략 측정해 보니 배터리 소비전력이 0.6mA가 조금 안 되더군요. 계속 켜 놓아도 망간전지(150mAH)에서 200시간 이상, 알칼리전지(550mAH)에서 약 1000여시간 작동된다는 이야기 입니다.

- 한편, 배터리쪽에는 따로 스위치를 달 필요가 없습니다. 진공관이 작동하는 동안에서 배터리가 소모되니까요.
아. 잘못 알게 되실까봐 추가하면; 이 앰프는 배터리만으로는 동작하지 않습니다. 12V 정전압 어댑터를 메인 전원으로 사용하고, 배터리는 진공관의 작동 전압을 증가시키기 위해 보조 전원으로 추가한 것입니다.

- 이 앰프에 필요한 어댑터는 12V 정전압 어댑터 입니다. 통상 0.3A내외가 흐르니까 어댑터 용량은 최소 0.6A급 이상을 쓰시기 바랍니다.

- 오실로스코프로 찍어보니 완벽한 형상의 파형이 상하대칭으로 나오는 것은 아닙니다. (Szekeres 보다는 나은 것 같음) 저전압에서의 진공관 작동, Single Ended의 특성상 기인한 문제일 것입니다. 하여간 33옴 더미저항을 연결한 상태에서 Clipping없이 7Vpp 정도까지 출력됨을 확인했습니다.

- BUF634 대신 원래의 YAHA처럼 NJM4556과 같은 Dual OP앰프를 버퍼로 사용하셔도 좋습니다.

- 잡음은 거의 없습니다. 물론 소리도 좋습니다.
이렇게 만들어 절대적인 성능(왜율 등)을 기대하기는 어렵지 않나 생각합니다.
어차피 진공관 앰프야 측정된 Spec.보다는 정서적, 문화적으로 어필하는 것이라 생각하므로 그런 면에선 충분히 만들어 볼 만하다고 봅니다.

- 진공관은 6922를 썼는데 이것이 제조사마다 크기가 약간씩 틀리더군요. Philips 것은 직경이 20.6 mm 정도이고 Sovtek 것은 21.6 mm 정도였습니다. 저 Altoids 케이스엔 두개다 들어는 가지만 Philips 것이 전혀 무리없이 뚜껑이 닫히기 때문에 Philips 것으로 사용했습니다.

- 이 앰프는 완전 P2P (즉 하드와이어링)은 아니고, 억지로 말하자면 Semi-P2P라고 할까요...
완벽한 PCB를 만드는 것이 몹시 귀찮고 제작의 유연성도 떨어지므로, 대충 부품을 컴팩트하게 배치 및 고정할 수 있게 간단한 PCB를 만들었습니다. 즉 점퍼선 줄이려는 노력 보다는 단지 부품을 가지런히 올려놓기 위해서 에칭을 했고, 결과적으로 큰 무리없이 저 공간에 다 넣을 수 있었다고 봅니다. 아마 100% 하드와이어링으로 만들었다면 몇배 힘들었을 것입니다. 또한 100% PCB로 제작하는 것도 마찬가지로 힘들 것이라 적당한 선에서 타협한 결과입니다.

- 위 앰프 사진에서 에칭한 PCB 기판의 크기는 20x50 mm 입니다.


하스만세~
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    심승보 2005.06.21 14:50
    오우 역시 멋집니다! 근데 열 많이 안날까요?
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    신정섭 2005.06.21 15:00
    본문 작성 완료했습니다.^^

    네. 히트싱크는 몹시 뜨겁습니다만, 위 케이스 자체는 뜨겁다기 보다 따끈하다는 표현이 더 맞을 것 같습니다. (한편, 진공관은 별로 뜨겁지 않음)
  • ?
    박재영 2005.06.21 16:05
    하... mhha 2.0 배선도만 보면서, 시험끝나기만을 기다리고 있는데, 불을 지피시는군요..^^
  • ?
    성호성 2005.06.21 17:20
    대단합니다..
    저는 이런 앰프는 꿈도 꾸지 못합니다.
    그냥 눈으로 보고 침을 흘릴뿐이지요. ㅎㅎ
  • ?
    신정섭 2005.06.21 18:30
    호성님 꿈도 꾸지 못할 정도의 대단한 것 전혀 아닙니다.
    저 역시도 불과 2년여전엔 꿈도 못 꾸었지만요.
    곧 만드실 수 있는 실력이 될 겁니다.
    저는 단지 조금 먼저 만들 뿐...
  • ?
    이학민 2005.06.21 21:26
    멋집니다.. ^^ 순수 진공관 앰프도 조만간 등장하길 기대해봅니다..
    그리고, 케이스 어디서 구하시는지 알 수 있을까요?
    포터블 앰프에 다시 관심이 생겨서 만들 생각인데, 저 철케이스가 제일 무난한 것 같습니다..
    구입처와 가공법에 대한 조언 부탁드려봅니다..
  • ?
    신정섭 2005.06.21 23:07
    네, 전에는 저 Altoids 케이스를 미국에서 돌아오는 가족에게 부탁하여 얻었었는데,
    최근 것은 미국 출장 중 월마트 같은 곳에서 직접 구입했던 것입니다.
    구멍는 100% 핸드 리이머로 뚫는데, 철판이 얇아 작업성은 나쁘지 않습니다.
    그런데 이것이 칠이 너무 잘 벗겨지고, 재질이 아주 약해서 휴대용으로는 나쁜 편입니다.

    국내에서 동일한 것을 구입할 수 있는지 저도 궁금하지만,
    꼭 똑같은 것 아니라도 비슷하게 더 좋은 케이스가 언젠가 자작꾼들에게 발견되어 지기만을 기다리고 있으리라 생각합니다.
  • ?
    안은상 2005.06.21 23:40
    ^^ Altoids 케이스가 예쁘긴 하죠.. 저는 최근(약 1달전)에 서울 출장때 잠실 롯데마트쪽에서 구입하였습니다. 외국사탕을 파는 가게에요~~
    가격은 기억이 잘 나질않지만 대략 3,500원 정도했던것 같습니다.
  • ?
    신정섭 2005.06.22 00:01
    아. 전에도 거기(잠실롯데)에서 팔 것이란 대장님의 말씀이 있었는데 실제로 파는군요.
    그런데 3500원이면 미국에서의 소매가격(예를들면 공항에서 파는 가격) $3~$4과 같군요.
    미국 월마트에서는 $2~$2.5 정도 했던 것으로 기억합니다.
  • ?
    김찬영 2005.06.22 05:05
    제가 가끔 무언가 사먹으러 가는 사이트 (yum.co.kr) 에도 altoids가 종류별로 있네요.. (자취합니다. ㅠㅠ)
    가격은 3500원이고.. 아마 인터넷을 뒤지면 더 싼 곳도 있을것 같습니다..
    다만 이것만 구입하면 배송료 압박이 좀 있네요.. ^^
  • ?
    김주영 2005.06.22 09:23
    배터리가 심히 걸리는군요.
    약간 비싸긴 하지만 Isolated DC/DC 컨버터는 어떨까요?

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