1. 합기도 앰프 구조 (회로도)
사용한 회로와 PCB는 수 차례에 걸쳐 예고편이 나갔던 米國판 합기도 앰프의 2009년 7월 판으로 ‘All in One LSA/HPA, Aikido stereo 9-pin PCB’입니다. (이하 합기도)
합기도의 가장 큰 특징은 기본 구조는 그대로 두고 여러 가지 진공관을 저항값 등을 바꿔서 사용할 수 있도록 한 것입니다.
사용한 진공관은 첫째 단에서 약 10배 정도의 전압이득을 갖도록 12AU7을 사용하였으며, 둘째 단에서 출력 임피던스를 낮추는 버퍼구조를 가지는데 트랜스컨덕턴스(Gm)가 큰 6H30을 사용하였습니다. (정호윤님의 조언으로 Gm이 큰 6H30을 선택하였습니다.)
B전압은 전류량이 큰 6H30을 사용하기 때문에 150V로 비교적 낮은 전압을 사용하였습니다. 각 관에 대해서 전류와 전압의 조합을 주어진 표에서 비교하여 케소드 저항을 정하면 됩니다. 저는 첫째 단에서 3mA, 둘째 단에서 30mA가 흐르도록 설계하였습니다. 덕분에 출력 임피던스는 상당히 낮아지게 됩니다.
제가 구입한 합기도 PCB는 라인 스테이지 프리앰프와 헤드폰 앰프 중에서 하나를 선택해서 만들게 되어 있었습니다. 라인 스테이지의 경우엔 jumper로 표시된 부분에 저항이 들어가지만, 헤드폰 앰프로 사용할 때는 쇼트시켜서 사용하게 됩니다. 이 부분은 고 임피던스용 헤드폰과 저 임피던스용 헤드폰에 따라서 달라집니다.
출력 커플링의 경우엔 100uF/400V(BlackCap)과 47uF/400V(CrossCap)의 필름 캐패시터를 사용하였는데, 전해 캐패시터를 사용하지 안은 것은 고압 고용량 전해캡을 찾기 어렵고, 누설로 인한 안전성 문제, 충/방전 시간이 길어서 출력의 DC에 뜨는 경우가 발생하였기 때문입니다. 물론 고압, 고용량 필름 캐패시터는 부피와 비용이 커지는 단점이 있지만, 제가 사용하는 저 임피던스 헤드폰을 사용하기 위해서 용량이 큰 것을 선택하였습니다.
2. 케이스
외부 & 내부
(알루미늄 판에 붙은 보호필름을 제거하지 않아서 표면이 지저분해보일 수 있습니다.)
1/4의 원통모양을 갖는 둥근 프로파일을 두 개를 겹쳐서 결합해서 기본 프레임을 삼고, 앞/뒤와 위 아래는 3T의 알루미늄 판을 사용하여 케이스를 만들었습니다. 원형 프로파일을 사용한 것은 ‘소리전자 중고장터’에 올라온 어떤 진공관 앰프의 케이스를 보고 따라서 만든 것입니다.
상판과 하판에는 각각 35mm 홀커터를 이용하여 10개의 구멍을 뚫고, 3mm 알루미늄 타공판으로 창문을 만들어주었습니다. 전에 권재구님이 타공판을 소개해주신 이후로 발열과 미관을 위해서 이런 방법을 자주 사용하는데, 일석이조의 효과를 보입니다.
프로파일의 단면에 탭을 내서 나사로 앞/뒤 판을 고정하면 공간이 더 넓어졌겠지만, 나사구멍을 만드는데 탭 날과 구경이 큰 나사를 별도로 구입하기가 비용적으로 부담이 되어서 프로파일과 함께 판매되는 전용 브라켓을 이용하여 결합하였습니다.
프로파일의 구입은 디바이스 마트를 통해서 절단하여 구입하였는데, 디바이스 마트는 외부 업체에 외주를 주는 형태라서 주문에서 상품배송까지 1주일 이상의 시간이 소요되었습니다. 또한 알루미늄 판도 절단해서 판매하는 서비스를 제공하지만, 오차가 1mm 정도 나기 때문에 추가가공을 해야 하는 불편함이 있었습니다.
원형 프로파일이 40mm 규격이라서 고정 너트 및 볼트는 M8 크기로 함께 구입하여 조립하였습니다.
3. 증폭부와 전원부
전체적인 내부 배치는 위 그림과 같습니다. 가운데 합기도 PCB가 자리하고, 왼쪽에 B전원 트랜스포머, 오른쪽에 트랜스포머가 들어갑니다. 상판의 가공과 진공관의 위치를 좋게 하기 위해서 PCB를 가운데에 위치시켰으나, 이로 인해서 배선이 길어지면서 노이즈를 발생시킨 원인이 된 것으로 생각됩니다.
트랜스포머는 아세아전원에서 구입한 것으로 100VA급으로 주문하여 함께 판매하는 전용 케이스(100VA급만 판매)에 에폭시로 몰딩한 것입니다.
앞쪽 두 개가 12AU7이고, 뒤쪽 두 개는 6H30입니다. 6H30이 MT관 중에서 비교적 크기가 커서 상판에 구멍을 내었습니다. 진공관의 가운데로 지나가는 것은 헤드폰 출력단자로 가는 배선입니다.
사진에서 뒷쪽 진공관 하나가 '피사의 탑'처럼 삐딱하게 기울어져 있는 것을 볼 수 있을 것입니다. 이것은 PCB에 진공관 소켓을 납땜할 때에 소켓의 다리 핀들의 수평을 맞추지 않은 채 결합을 했기 때문입니다. 회원 여려분은 급하더라도 수평을 맞춰주시기 바랍니다. ㅜㅜ
이번에 사용한 합기도 PCB는 증폭부와 전원부가 일체형으로 된 것입니다. 원래 합기도 앰프는 전용 전원회로인 ‘야누스’회로(12AU7과 12AX7의 복합관인 12DW7을 사용)를 사용하지만, ‘All in One 9pin’에서는 고압 전류소스 칩인 ‘IXYP10M45S’(왼쪽 방열판)와 레귤레이터 ‘LT1085’를 사용한 정전압 회로를 사용합니다. ‘IXYP10M45S’의 경우는 국내에서 구입하기가 상당히 어렵습니다. 모우저나 디지키에서도 무슨 이유에서 인지 국내판매를 하지 않는다고 해서 물량을 구하지 못하는 바람에 여러 차례 주문과 취소를 반복하다가 케이티전자를 통해서 소량 구매를 할 수 있었습니다.
오른쪽 방열판은 히터용 레귤레이터 ‘LT1085’인데, 케이스에 넣을 수 있는 높이에 맞추어 주문한 것임에도 불구하고 1.4A의 히터전류로 인해서 발열이 상당합니다. 방열판도 국내업체를 통한 주문을 해서 1주일 정도 걸리더군요. 국내에서 판매되는 것은 크기가 작아서 발열량을 맞추지 못합니다. 더 큰 방열판을 부착하던지, 케이스 방열을 하는 것이 좋을 듯합니다.
가운데를 가로지르는 은색 파이프는 히터용 AC배선을 차폐한 것입니다.
4. 배선 : AC전원과 신호선 간의 간섭을 해결하기 위한 shield
왼쪽 부분의 배선을 확대해 놓은 것입니다. 가운데 검은 색의 거대한 출력 커플링(필름 캐패시터)과 B전원 트랜스포머의 배선이 가까이 지나는데, AC전원에서 출력 커플링 쪽으로 노이즈가 타고 들어오는 것을 확인한 후에 거리를 띄우고 철제 스프링을 사용하여 차폐를 하였습니다. 스프링이 알루미늄 케이스와 닿아 있어서 별도로 접지는 하지 않았습니다.
오른쪽 부분의 배선입니다. 왼쪽과 마찬가지로 출력 커플링과 히터용 트랜스포머의 AC배선이 지나는 곳입니다. 스프링이 모자라서 주석도금 구리 그물망에 AC배선을 넣어서 차폐를 하였습니다.
처음 배선을 한 후에 청음을 했을 때에 상당한 험이 들려왔는데, 원인을 찾다보니 출력 커플링과 AC배선의 위치가 겹치고, 두 가지를 건드려보았을 때에 험의 크기가 달라지는 것을 알게 되어 차폐를 통해서 상당수의 험을 잡을 수 있었습니다.
케이스를 넉넉하게 만든다고 하였지만, 막상 조립할 때엔 내부의 브라켓으로 인해서 트랜스포머의 배치가 어려워지더군요. 미관상 문제도 있었지만, 내부구조로 인한 트랜스포머의 배치와 AC배선이 신호라인에 간섭을 일으켜서 노이즈가 발생한 것이죠. 좋은 부품을 사용하더라도 배선을 잘못하면 문제가 발생할 수 있다는 것을 알게 되었습니다.
PCB 상에서는 자체적으로 ‘star’형태의 일점접지가 사용되었고, 케이스접지로 연결되는 부분에 10옴 저항과 0.1uF의 캐패시터를 병렬로 연결하여 루프 브레이커를 만들어서 넣었습니다.
EMI필터가 내장된 AC인렛의 경우에 몸통이 금속으로 차폐가 되어 있는데, 알루미늄 케이스에 접해있기 때문에 별도의 배선을 하지 않아도 외부 접지(AC콘센트에 있는 접지)와 케이스 접지가 연결되도록 되어 있습니다. 금속몸통을 갖는 EMI필터를 사용할 때에 이 점을 참조하세요.
5. 청음
AC전원선을 차폐를 하고, 볼륨에 연결된 소켓의 납땜 불량을 해결한 후에 노이즈가 상당히 줄어들었으나 아직 약간의 험은 남아있습니다. 이것은 사용하면서 줄여나갈 계획입니다.
볼륨을 높이면 높이는 데로 증폭해서 상당히 큰 출력을 내보내기 때문에 볼륨은 12시 정도까지만 사용합니다. 물론 PC에서 볼륨을 절반만 사용한 경우이고, CDP의 라인출력에 연결하면 9시 이상은 소리가 커서 듣기 힘듭니다.
보통 저임피던스 헤드폰을 사용하려면 매칭 트랜스포머를 사용하게 되는데, 이 경우 이득 감소와 매칭 트랜스포머의 비용이 상당히 커집니다. 저는 원전 회로에 나온 데로 캐패시터로 출력 커플링을 사용하였는데, 7506(64옴)에서도 사용하는데 무리가 없습니다. 이보다 임피던스가 높은 헤드폰을 사용해보고자 AKG K601을 마음에 두고 있으나 아직은 7506으로 더 사용해보려고 합니다. (K601이 시간이 갈수록 가격이 내려가고 있어서 좀 더 있다가 구입할까 합니다.)
6. 아직도 먼 끝판왕의 길...
박경서님이 붙여주신 합기도의 또 다른 별명 ‘끝판왕’ ^^:::
그런데 이름만큼이나 끝판왕은 깨기가 너무 어려웠고, 어렵고, 어렵습니다.
그래도 일단 전기를 먹였을 때에 터지지 않았고, 노이즈도 어느 정도 안정화되고 있으니 좀 더 버텨보면 깰 수 있지 않을까요?
(끝판왕 깨면 다음엔 뭐에 도전해야 할까요? 끝이 없는 네버 엔딩 자작이 될지도 모르겠네요.)
사용한 회로와 PCB는 수 차례에 걸쳐 예고편이 나갔던 米國판 합기도 앰프의 2009년 7월 판으로 ‘All in One LSA/HPA, Aikido stereo 9-pin PCB’입니다. (이하 합기도)
합기도의 가장 큰 특징은 기본 구조는 그대로 두고 여러 가지 진공관을 저항값 등을 바꿔서 사용할 수 있도록 한 것입니다.
사용한 진공관은 첫째 단에서 약 10배 정도의 전압이득을 갖도록 12AU7을 사용하였으며, 둘째 단에서 출력 임피던스를 낮추는 버퍼구조를 가지는데 트랜스컨덕턴스(Gm)가 큰 6H30을 사용하였습니다. (정호윤님의 조언으로 Gm이 큰 6H30을 선택하였습니다.)
B전압은 전류량이 큰 6H30을 사용하기 때문에 150V로 비교적 낮은 전압을 사용하였습니다. 각 관에 대해서 전류와 전압의 조합을 주어진 표에서 비교하여 케소드 저항을 정하면 됩니다. 저는 첫째 단에서 3mA, 둘째 단에서 30mA가 흐르도록 설계하였습니다. 덕분에 출력 임피던스는 상당히 낮아지게 됩니다.
제가 구입한 합기도 PCB는 라인 스테이지 프리앰프와 헤드폰 앰프 중에서 하나를 선택해서 만들게 되어 있었습니다. 라인 스테이지의 경우엔 jumper로 표시된 부분에 저항이 들어가지만, 헤드폰 앰프로 사용할 때는 쇼트시켜서 사용하게 됩니다. 이 부분은 고 임피던스용 헤드폰과 저 임피던스용 헤드폰에 따라서 달라집니다.
출력 커플링의 경우엔 100uF/400V(BlackCap)과 47uF/400V(CrossCap)의 필름 캐패시터를 사용하였는데, 전해 캐패시터를 사용하지 안은 것은 고압 고용량 전해캡을 찾기 어렵고, 누설로 인한 안전성 문제, 충/방전 시간이 길어서 출력의 DC에 뜨는 경우가 발생하였기 때문입니다. 물론 고압, 고용량 필름 캐패시터는 부피와 비용이 커지는 단점이 있지만, 제가 사용하는 저 임피던스 헤드폰을 사용하기 위해서 용량이 큰 것을 선택하였습니다.
2. 케이스
외부 & 내부
(알루미늄 판에 붙은 보호필름을 제거하지 않아서 표면이 지저분해보일 수 있습니다.)
1/4의 원통모양을 갖는 둥근 프로파일을 두 개를 겹쳐서 결합해서 기본 프레임을 삼고, 앞/뒤와 위 아래는 3T의 알루미늄 판을 사용하여 케이스를 만들었습니다. 원형 프로파일을 사용한 것은 ‘소리전자 중고장터’에 올라온 어떤 진공관 앰프의 케이스를 보고 따라서 만든 것입니다.
상판과 하판에는 각각 35mm 홀커터를 이용하여 10개의 구멍을 뚫고, 3mm 알루미늄 타공판으로 창문을 만들어주었습니다. 전에 권재구님이 타공판을 소개해주신 이후로 발열과 미관을 위해서 이런 방법을 자주 사용하는데, 일석이조의 효과를 보입니다.
프로파일의 단면에 탭을 내서 나사로 앞/뒤 판을 고정하면 공간이 더 넓어졌겠지만, 나사구멍을 만드는데 탭 날과 구경이 큰 나사를 별도로 구입하기가 비용적으로 부담이 되어서 프로파일과 함께 판매되는 전용 브라켓을 이용하여 결합하였습니다.
프로파일의 구입은 디바이스 마트를 통해서 절단하여 구입하였는데, 디바이스 마트는 외부 업체에 외주를 주는 형태라서 주문에서 상품배송까지 1주일 이상의 시간이 소요되었습니다. 또한 알루미늄 판도 절단해서 판매하는 서비스를 제공하지만, 오차가 1mm 정도 나기 때문에 추가가공을 해야 하는 불편함이 있었습니다.
원형 프로파일이 40mm 규격이라서 고정 너트 및 볼트는 M8 크기로 함께 구입하여 조립하였습니다.
3. 증폭부와 전원부
전체적인 내부 배치는 위 그림과 같습니다. 가운데 합기도 PCB가 자리하고, 왼쪽에 B전원 트랜스포머, 오른쪽에 트랜스포머가 들어갑니다. 상판의 가공과 진공관의 위치를 좋게 하기 위해서 PCB를 가운데에 위치시켰으나, 이로 인해서 배선이 길어지면서 노이즈를 발생시킨 원인이 된 것으로 생각됩니다.
트랜스포머는 아세아전원에서 구입한 것으로 100VA급으로 주문하여 함께 판매하는 전용 케이스(100VA급만 판매)에 에폭시로 몰딩한 것입니다.
앞쪽 두 개가 12AU7이고, 뒤쪽 두 개는 6H30입니다. 6H30이 MT관 중에서 비교적 크기가 커서 상판에 구멍을 내었습니다. 진공관의 가운데로 지나가는 것은 헤드폰 출력단자로 가는 배선입니다.
사진에서 뒷쪽 진공관 하나가 '피사의 탑'처럼 삐딱하게 기울어져 있는 것을 볼 수 있을 것입니다. 이것은 PCB에 진공관 소켓을 납땜할 때에 소켓의 다리 핀들의 수평을 맞추지 않은 채 결합을 했기 때문입니다. 회원 여려분은 급하더라도 수평을 맞춰주시기 바랍니다. ㅜㅜ
이번에 사용한 합기도 PCB는 증폭부와 전원부가 일체형으로 된 것입니다. 원래 합기도 앰프는 전용 전원회로인 ‘야누스’회로(12AU7과 12AX7의 복합관인 12DW7을 사용)를 사용하지만, ‘All in One 9pin’에서는 고압 전류소스 칩인 ‘IXYP10M45S’(왼쪽 방열판)와 레귤레이터 ‘LT1085’를 사용한 정전압 회로를 사용합니다. ‘IXYP10M45S’의 경우는 국내에서 구입하기가 상당히 어렵습니다. 모우저나 디지키에서도 무슨 이유에서 인지 국내판매를 하지 않는다고 해서 물량을 구하지 못하는 바람에 여러 차례 주문과 취소를 반복하다가 케이티전자를 통해서 소량 구매를 할 수 있었습니다.
오른쪽 방열판은 히터용 레귤레이터 ‘LT1085’인데, 케이스에 넣을 수 있는 높이에 맞추어 주문한 것임에도 불구하고 1.4A의 히터전류로 인해서 발열이 상당합니다. 방열판도 국내업체를 통한 주문을 해서 1주일 정도 걸리더군요. 국내에서 판매되는 것은 크기가 작아서 발열량을 맞추지 못합니다. 더 큰 방열판을 부착하던지, 케이스 방열을 하는 것이 좋을 듯합니다.
가운데를 가로지르는 은색 파이프는 히터용 AC배선을 차폐한 것입니다.
4. 배선 : AC전원과 신호선 간의 간섭을 해결하기 위한 shield
왼쪽 부분의 배선을 확대해 놓은 것입니다. 가운데 검은 색의 거대한 출력 커플링(필름 캐패시터)과 B전원 트랜스포머의 배선이 가까이 지나는데, AC전원에서 출력 커플링 쪽으로 노이즈가 타고 들어오는 것을 확인한 후에 거리를 띄우고 철제 스프링을 사용하여 차폐를 하였습니다. 스프링이 알루미늄 케이스와 닿아 있어서 별도로 접지는 하지 않았습니다.
오른쪽 부분의 배선입니다. 왼쪽과 마찬가지로 출력 커플링과 히터용 트랜스포머의 AC배선이 지나는 곳입니다. 스프링이 모자라서 주석도금 구리 그물망에 AC배선을 넣어서 차폐를 하였습니다.
처음 배선을 한 후에 청음을 했을 때에 상당한 험이 들려왔는데, 원인을 찾다보니 출력 커플링과 AC배선의 위치가 겹치고, 두 가지를 건드려보았을 때에 험의 크기가 달라지는 것을 알게 되어 차폐를 통해서 상당수의 험을 잡을 수 있었습니다.
케이스를 넉넉하게 만든다고 하였지만, 막상 조립할 때엔 내부의 브라켓으로 인해서 트랜스포머의 배치가 어려워지더군요. 미관상 문제도 있었지만, 내부구조로 인한 트랜스포머의 배치와 AC배선이 신호라인에 간섭을 일으켜서 노이즈가 발생한 것이죠. 좋은 부품을 사용하더라도 배선을 잘못하면 문제가 발생할 수 있다는 것을 알게 되었습니다.
PCB 상에서는 자체적으로 ‘star’형태의 일점접지가 사용되었고, 케이스접지로 연결되는 부분에 10옴 저항과 0.1uF의 캐패시터를 병렬로 연결하여 루프 브레이커를 만들어서 넣었습니다.
EMI필터가 내장된 AC인렛의 경우에 몸통이 금속으로 차폐가 되어 있는데, 알루미늄 케이스에 접해있기 때문에 별도의 배선을 하지 않아도 외부 접지(AC콘센트에 있는 접지)와 케이스 접지가 연결되도록 되어 있습니다. 금속몸통을 갖는 EMI필터를 사용할 때에 이 점을 참조하세요.
5. 청음
AC전원선을 차폐를 하고, 볼륨에 연결된 소켓의 납땜 불량을 해결한 후에 노이즈가 상당히 줄어들었으나 아직 약간의 험은 남아있습니다. 이것은 사용하면서 줄여나갈 계획입니다.
볼륨을 높이면 높이는 데로 증폭해서 상당히 큰 출력을 내보내기 때문에 볼륨은 12시 정도까지만 사용합니다. 물론 PC에서 볼륨을 절반만 사용한 경우이고, CDP의 라인출력에 연결하면 9시 이상은 소리가 커서 듣기 힘듭니다.
보통 저임피던스 헤드폰을 사용하려면 매칭 트랜스포머를 사용하게 되는데, 이 경우 이득 감소와 매칭 트랜스포머의 비용이 상당히 커집니다. 저는 원전 회로에 나온 데로 캐패시터로 출력 커플링을 사용하였는데, 7506(64옴)에서도 사용하는데 무리가 없습니다. 이보다 임피던스가 높은 헤드폰을 사용해보고자 AKG K601을 마음에 두고 있으나 아직은 7506으로 더 사용해보려고 합니다. (K601이 시간이 갈수록 가격이 내려가고 있어서 좀 더 있다가 구입할까 합니다.)
6. 아직도 먼 끝판왕의 길...
박경서님이 붙여주신 합기도의 또 다른 별명 ‘끝판왕’ ^^:::
그런데 이름만큼이나 끝판왕은 깨기가 너무 어려웠고, 어렵고, 어렵습니다.
그래도 일단 전기를 먹였을 때에 터지지 않았고, 노이즈도 어느 정도 안정화되고 있으니 좀 더 버텨보면 깰 수 있지 않을까요?
(끝판왕 깨면 다음엔 뭐에 도전해야 할까요? 끝이 없는 네버 엔딩 자작이 될지도 모르겠네요.)
제 첫 자작엠프 CMOY 입니다. :)
