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[DIY] TPA6120 Headphone Amp - 뒤늦은 소개 - 신정섭

만든지는 딱 1년이 된 앰프이고 매우 만족했으나,
그 동안 이 괴물같은 Spec을 가진 TPA6120 소자를 구하기 어려워 적극 소개를 하지 않았었는데, 국내 구입처( http://www.digihobby.co.kr 에서 4200원)를 알게 되어 기쁜 마음에 소개합니다.

기본적으로 TPA6120의 Datasheet ( www.ti.com 에서 제공)에 있는 Fig. 24의 비반전 2배 증폭회로를 거의 그대로 사용했습니다.
결국, CMOY 앰프와 같다고 보시면 됩니다.

또한 데이터시트에 있는 권고 사항을 가급적 고려하여 실체 배선도가 그려진 것입니다.
즉, 저항들도 권고대로 가급적 IC 가까이 두었으며 바이패스 콘덴서도 최대한 가깝게 설치했습니다. 특히 Feedback 저항을 소켓 밑에 깔아서 경로를 단축시켰습니다. 결과적으로는 Compact 해졌고요...

그래서 그런지 만들면서 어려움이나 문제점은 없었습니다.
제가 TPA6120 앰프를 총 3개 만들었었는데,
모두 위의 실체배선도를 기본으로 하여 만들었고,
아무 트러블 없이 전부 단번에 정상 작동하였습니다.

처음엔 IC의 다리 간격이 너무 좁아서 도저히 자세가 나오지 않아, 만능기판에 만드는 것이 어려운 것 아닌가 했었는데, 결국 그냥 일반 DIP Socket에 0.4mm 동선으로 바느질하여 얹었습니다.
만드는 분의 숙련도에 따라서 이 납땜 작업이 제일 걱정되지만 만들고 보니 쓸만한 방법인 듯 합니다.

사진상의 앰프는 12VDC 정전압을 Discrete Rail Splitter로 +/-6V로 양전원화습니다.

케이스는 작년 봄 미국 출장갔을 때 너무 예뻐서 샀던 Altoids 사탕통이며, 구멍들은 모두 핸드 리머로 뚫었습니다.
사용한 배선은 거의 랜선이고요.
저는 랜선은 모두 단선만 있는 줄 알았는데,
연선으로 된 것도 있더군요. 그래서 편하게 잘 쓰고 있습니다.


제작시의 Comments:
=============

- 아이들 전류는 측정해 보니 다음과 같습니다. (LED나 양전원 변환기에서의 전류량은 제외)
+/-6V에서 18mA
+/-9V에서 20mA
+/-12V에서 21mA

- 아무런 방열처리를 하지 않은 위 사진과 같은 상태에서 칩의 온도는;
+/-6V에서는냥 따땃한 정도로  40도는 안 넘을 것 같고,
+/-12V에서는 약 60도 정도가 됩니다.
즉 +/-12V 전원까지는 특별한 방열대책이 없어도 될 것 같고 그 이상의 전원에서는 매우 부담스러운 열이 날 것 입니다.

- 이 칩은 IC 치고는 최대 출력이 매우 큽니다.
일반적인 저출력의 IC 앰프들은 헤드폰 꽂고 볼륨을 크게 올린다고 전부 제대로 출력되는 것이 아니라 어느 이상은 찌그러져서(즉, 클리핑 발생) 출력이 증가하지 않는 한계가 있는데 이 칩은 볼륨을 올리면 올리는대로 증폭시켜서 헤드폰에 전달할 수 있는 파워풀한 녀석입니다.
그래서 이 칩으로 앰프 만들다가 헤드폰이 운명했다는 사례를 몇차례 보았습니다.
예를들면, 만약 +/-12V 전원에서 TPA6120 앰프를 만들어 32옴 헤드폰에 물렸는데, 뭔가 실수로 순간적으로 Full Volume 상태나 또는 클릭 잡음 및 접점이상 등으로 최고 출력의 지경에 이르게 되면 헤드폰의 한쪽 채널에 순식간에 2W 가까이 공급됩니다. (아래 오실로스코프로 측정한 최대 출력레벨의 결과 참조바람)
그러니 헤드폰이 어찌되겠습니까?
진공관 한알의 히터에 공급되는 것과 비슷한 양의 에너지이니,
대부분의 헤드폰 유닛 내의 코일은 타 버릴 정도임을 예상할 수 있습니다.

- 그런데 이렇게 출력이 높은 앰프는 이 녀석이 아니라도 많고도 많은데다가, 해외에선 별 트러블 이야기를 못 들은 것 같는데, 국내에서 공포의 칩 마냥 된 것은 국내에서 먼저 시도하신 몇분의 실패담 때문도 주원인으로 보입니다.
일단 너무 간단해서 오히려 작은 실수가 치명적인 결과를 낼 수 있는 것은 가능한 일이으므로 더욱 주의하고, 실제 사용에 앞서서는 마루타 헤드폰으로 정상 작동을 검증하시기 바랍니다.

- 한편, 발진이나 여러 이상 동작이 걱정되신다면, 위의 1/4W 저항들 대신 배선도를 조금 변형하여 1/8W 저항으로 사용하신다면 더욱 좋겠습니다.

- 발진은 귀로 들어서 확인되지 않을 수 있습니다. 만약 IC가 낮은 공급 전압에서도 상당한 열(만질 수 없는...)이 난다면 발진이니 주의하셔야 합니다.

- 또한 비슷한 이유(헤드폰의 건강 고려)로, 필요이상으로 앰프의 게인을 크게 만들지 마실 것을 권합니다.

- 전에 오실로스코프로 최대 출력 레벨을 측정한 결과:
+/-12VDC 공급시 33옴에서 15.6 Vpp (236 mA, 즉 1.84 Watt )
+/-7.3VDC 공급시 33옴에서 7.9 Vpp (120 mA)
+/-7.3VDC 공급시 300옴에서 10.5 Vpp (17.5 mA)
+/-7.3VDC 공급시 무부하에서 11.2 Vpp

- 사용한 콘덴서는 모두 모노리딕(세라믹) 0.1uF 입니다.

- 이 칩이 휴대용으로는 별로 메리트가 없지만 거치형으로라면, 기본적인 회로로도 아쉬움 없는 정도의 성능을 보인다고 생각하며 추천합니다.

그럼.
즐자작, 즐음 하시길...
하스만세~

ps) 위의 실체배선도는 오래 전 만들어진 사진상의 앰프 배선과는 조금 다르니 참고바랍니다.



*** 추가 (2005.12.25) ***



RMAA 5.5 로 위 앰프의 왜율을 측정해 보았습니다. 출력 레벨은 약 1 VAC RMS 정도에서 측정되었습니다.
한편, 보시다시피 사용한 사운드 카드 자체가 썩 좋은 것은 아니라 정교한 값을 측정하진 못했습니다.

하지만 보시다시피 명성에 걸맞게 이러한 최소한의 구성으로도 성능이 아주 우수함을 확인할 수 있었습니다.
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    이상유 2005.09.23 00:06
    우와.....정섭님 작품은 언제나 굉장한 것들이 나오는군요^^
    땜질도 최고로 잘 된거 같은 배때기입니다^^
    알토이드 사탕통이 이렇게 허전해 보일 수가...ㅡ;도대체 얼마나 더 작아질까요~?
  • ?
    신정섭 2005.09.23 00:42
    네 감사합니다.
    공간을 가급적 전부 활용하는 것과 최단거리 배선을 선호하다 보니 계속 작아지는데,
    상대적으로 큰 통이 된 알토이드에 저렇게 넣고 보니 빈 여백들이 오히려 마음을 편하게 해주는 것 같습니다.
    대장님의 앰프들에서 느끼는 여백의 미와 넉넉함을 생각하게 됩니다. ^^
  • ?
    김도란 2005.09.23 07:07
    이번에도 배보다 배꼽이 더 크네요....
    메인인 엠프보다 볼륨, 젝등이 더 크니.....
    좋은 소개 감사 드립니다....
  • ?
    김건우 2005.09.23 09:11
    TPA6120 정말로 소리가 궁금합니다. 워낙 좋다는 말씀들이 많으셔서...저도 조만간에 만들어볼 생각인데 유용한 소개 감사드립니다^^
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    안은상 2005.09.23 11:25
    저도 TPA6120을 사용한 무언가를 만들어 봐야겠다는 마음만 있었는데 이렇게 예쁘게 만드신것을 보니 자꾸 마음이 급해지네요~ ^^
    그나저나 TPA6120의 발열이 제법 많다고 들은듯 한데요~ 방열처리또한 만만한 방법이 아닌거 같아서 일반 만능기판에는 엄두도 못내고 있습니다.
    기판에 홀만들어서 고정하고 코퍼를 넓게 해서 방열하는듯한데 과연 자작PCB로 가능할지 시간나면 도전해봐야겠습니다. ^^;
    너무나 좋다는 소리를 많이 들어서 이거 기대가 보통이 아니네요~ ㅎㅎ
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    전일도 2005.09.23 11:40
    저도 만들려고 소자는 구해놨는데 많은 도움이 될 것 같습니다. 그나저나 정섭님의 실체배선도는 언제봐도 예술이군요. ^^
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    신정섭 2005.09.23 21:49
    감사합니다. 본문 완성했습니다.
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    전일도 2005.09.23 21:57
    저도 시트의 회로도와 권장사항을 보고 그려보려다 답이 안나와서 잊으려고 애를 쓰고 있었습니다. 정섭님의 실체배선도를 보니 감탄만 나오는군요. 공간지각능력의 한계를 보는 것 같습니다. ^^
  • ?
    신정섭 2005.09.23 22:35
    일도님. 제 경우도 다른 분이 그린 실체배선도가 더 훌륭해 보이는 경우가 많습니다.
    자신과는 다른 방식으로 생각해서 나온 결과이므로 그렇게 보이나 봅니다.^^

    앗! 그런데 위에서 소개한 국내 구입처에서 지금 현재 TPA6120 품절이군요. ㅠ.ㅠ
    곧 다시 입고되길 희망합니다.
  • ?
    김성진 2005.09.23 22:48
    tpa6120구하려고 홈페이지로 접속해보니 "품절"이란 표시가 떠 있군요ㅠㅠ. 무분별한 자작을 막으려는 하늘의 계시인지...
    이런 소리가 들리는 것 같습니다."침좀 그만흘리고 준비하던거나 완성해!!"OTL
  • ?
    성호성 2005.09.24 13:36
    이런 IC에 사용할 수 있는 변환기판 1개 주문한적이 있었습니다. (TPA6120도 1개 포함)
    돋보기 안경쓰고 동그란 돋보기로 보면서 작업해야겠지만 손이 떨러서 불가능할 것 같았는데,
    이런 작업을 할 수 있는 정섭님이 부럽습니다.
    시력이 얼마입니까?

  • ?
    이상유 2005.09.24 20:14
    ...아마 정섭님이라면 맑은날 달 주변을 지나는 인공위성을 육안으로 식별 가능하실 정도이실듯...ㅋㅋ
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    전일도 2005.09.24 22:50
    이건 시력의 문제가 아닙니다. 수전증의 문제입니다. 덜덜덜~
  • ?
    성호성 2005.09.25 11:00
    digihobby에서 품절 전에 TPA6120 1알과 변환기판을 구입한 적이 있는데,
    지금까지 놀고 있습니다. 어떻게 사용할지 몰라서 였는데,
    이제 정섭님이 사용법을 이렇게 올려주었지만,
    TPA6120를 아무리 봐도 너무 다리가 작아서 자신이 없습니다.
    전일도님 처럼 인두 끝이 다리 근처에 가면 덜덜덜.......
  • ?
    권오범 2005.09.25 14:31
    TI홈에 EVM회로를 참조하면 입력측에 4킬로 정도로 바이어스하여 입력 연결시 갑자기 옵셋전압이 0로 떨어지면서 발생하는 "POP" 을 방지할 수 있다고하네요.
    단, 바이어스저항을 사용하면 무입력시 출력측에 80mV정도의 전압이 출력되나 헤드폰에 손상이 되는 100mV 이하이기 때문에 괜찮다고합니다.
  • ?
    전일도 2005.09.25 20:47
    정섭님, 혹시 실례가 안된다면 소리가 어땠는지 간단하게 평해주실 수 있으신지요.. ^^a
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    신정섭 2005.09.25 21:20
    아니. 일도님 실례라니요?
    저는 앰프 종류와 별 상관없이 최근에 만든 앰프 소리가 가장 맘에 드는 경향이 있고,
    실제로는 어느 하나의 앰프 소리도 구별할 수 없답니다.
    그러므로 소리에 대해서 평가하는 것 자체가 제 능력 밖이고 오래 전부터 시도하지도 않고 있습니다.
    그래서 소리 자체 보다는 실용성이나 기능성에 더 비중을 두고 있습니다.
  • ?
    전일도 2005.09.26 00:20
    어서 만들어서 물려 봐야겠군요.. 에칭하려고 배선도를 그렸는데 정섭님 패턴을 99% 따라했습니다. 이렇게 편하게 자작하면 안되는데, 다 정섭님 탓입니다~ ^^b
  • ?
    성호성 2005.10.04 19:55
    TPA6120 데이터쉬트를 보니 앞단에 4134가 있든데, 그것의 역활을 무엇입니까?
    거치형으로 만들려고 하는데, 정섭님 처럼 작게는 못하고 크게 할려고 하니,
    공간이 너무 남아서, 뭔가를 더 연결해야 겠는데, 뭘 해야 될지 모르겠습니다.
  • ?
    신정섭 2005.10.04 22:17
    쉽게 말하면, 전단의 DAC 출력 전류를 전압형태로 바꾸고, 고주파 성분을 제거하기 위함입니다.
    일반적인 Line Out의 경우에 해당되는 예는 아닙니다.
    좀더 구체적으로는 데이터시트의 19쪽을 읽어 보시길 바랍니다.
  • ?
    전일도 2005.10.08 22:14
    게인을 좀 높여서 k501에 물려 듣고 있는데 정말 간단하고 좋은 앰프인 것 같습니다.. 한편 조금 허탈하기도.. ^^;; 저임피던스 대응력은 새로 만든 diamond42가 근소하게 앞서가지만 이 녀석은 같은 악조건에서도 정말 클리핑이 없더군요. 칩하나 달랑 있는게 믿겨지지 않을 정도의 저음구동력에.. 앞으로 애용하게 될 것 같습니다. ^^
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    전일도 2005.10.28 01:32
    은서님의 SKEL6120을 보고 혹시나 싶어서 데이터시트를 봤더니 TPA6120의 서멀패드(배때기의 금속부분)을 그라운드에 연결하라고 나와있더군요. (page 5)
  • ?
    신정섭 2005.10.28 12:06
    네. 그것은 단지 방열을 위한 것입니다. 칩 내부적으로는 어디와도 전기적으로 절연되어 있습니다.
    음질과는 무관하고, 열이 많이 나지 않으면 연결하지 않아도 되지만 PCB로 만들것이면 그라운드에 연결하는게 좋겠죠.
  • ?
    전일도 2005.12.31 22:26
    자료가 추가되었네요. 잘 보고 갑니다. 새해 복 많이 받으세요. ^ㅅ^

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