Renewal ZEN -萌(moe) ZEN II- 자작기
가장 최근에 완성한 앰프, 저의 萌(모에) ZEN II를 소개합니다.
萌 ZEN??
저도 05년도에 하스에서 ZEN 2차 공제를 할 때 참여했습니다.
사적인 잡담입니다만, 저는 이 ZEN을 건드리면서 부터 부품 삽질을 배워나가기 시작했습니다 -_-;;;
맨 처음에 모모 사이트에서 습식탄탈에 대한 이야기를 보고서 무심코 탄탈을 때려박은게 그 시초입니다
덕분에 하스 5인방 사이에서 당시 '탄탈 젠'으로도 불렸었죠...
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=top_free&no=2382
하여간 이전까지의 자작 습관을 완전히 깨 버리고 보다 앰프에 '불타오르는' 계기를 갖게 해준 앰프이기 때문에 뭔가 더 특별한 의미 부여를 해 주고 싶었습니다.
그러던 과정에서 무심코 생각난 단어가 바로 '萌(모에)'이고, (의심(?)을 받을 만한데도 불구하고) 기쁘게 사용하게 됩니다.
참고로 萌(모에)는 일본어로 萌える의 축약형으로서, 주로 '불타오르다'의 뜻을 중심으로 상당히 다양하게 쓰입니다(만, 일반적으로 자주 쓰이는 어휘는 아니고 주로 오타쿠 등 매니아 사이에서 쓰입니다 -_-;;;;) 정작 萌이라는 한자 자체는 우리나라에서도 일본에서도 본디 의미는 싹트다, 말 그대로 식물이 싹트다라는 뜻입니다만 언젠가부터 저런 뜻으로 쓰이기 시작했습니다
더 자세한 설명은 아래 링크 참고하세요.
http://kin.naver.com/knowhow/entry.php?d1id=10&dir_id=10&eid=co/cy1D33s4WlxcpytNnXD+e+/1eRWM/&qb=uPC/oSC25g==
II로 다시 태어나다...
현재 萌 ZEN II의 원조(?)인 萌 ZEN은 약 05년도 말까지 자리를 잘 지키고 있었습니다.
<
그런데 이 젠은 문협님 SHHA나 공제 SKEL6120이 앰프 자리를 꿰차면서 설 땅을 잃어버리게 됩니다...
무엇보다 좌우 밸런스가 잡히지 않는다는 심각한 문제를 안고 있었기에.. 1년여동안 잘 사용해 온 앰프임에도 불구하고 구석에 짱박힌채로 지내게 됩니다.
그러다가 나중에는 다른 앰프 수리 목적으로 몇몇 부품들마저 뜯겨 나가서 아래와 같은 몰골(?)이 되어 버렸죠...
이런 채로 방치가 된 채 또 1년여가 흘렀습니다....
그동안 제 앰프에는 자칭 레퍼런스라 칭하는 가네다 3440버전 등이 새로운 주력으로 떠오르고 SKEL6120이 양도되는 등 약간의 변화가 있었지만 ZEN 1호기는 여전히 구석 신세였습니다.
그러다가 은서님 블로그에서 아래 글을 봤죠.
http://blog.naver.com/skel93/40036061831
젠 리버전? 리뉴얼? 처음 그걸 봤을 때는 잘 몰랐지만 아무튼 예전에 젠에서 뭔가 바뀐 것 같아 은서님이 첨부하 자료와 패스 홈페이지에 있는 자료 등등을 훑어보면서 하나둘씩 검토하기 시작했습니다.
결국... 이 리뉴얼 젠 기판으로 萌 ZEN을 부활시키기로 결정하고 삽을 뜨게 됩니다.
Renewal ZEN??
본격적인 자작기로 넘어가기 전에, 리뉴얼 젠에 대해서 한 번 짚고 넘어가고자 합니다.
다들 아시다시피 ZEN은 미국에서 실제로 하이엔드 앰프 제조업을 하고 있는 Nelson Pass씨가 창안한 파워앰프 회로입니다.
MOSFET Common Source 구조를 이용한 SE (Single-Ended) Pure Class-A 구조인데, Pass만의 독특한 Pass Current Souce로 출력석에 Class A 동작을위한 정전류를 공급하는 구조로 상당히 유명한 회로도입니다.
본디 파워앰프인 이 회로를 헤드폰 앰프에 적용하는 아이디어를 짜낸 사람은 Headwize에 있는 Marcello Pellerano라는 사람이고, 하스에서도 2,3차례 공제가 진행되어서 현재 국내에서 많은 유저들이 ZEN의 음색을 즐기고 있습니다.
사실 이 ZEN은 세간에서 전반적으로 부드러운 음색에 풍부하면서도 힘있는 저역, 다만 다른 앰프들에 비해 조금 답답한 고역이라는 평가를 얻고 있습니다. 물론 Grado의 헤드폰들과 잘 맞는다는 평가도 많구요. 이러한 평가가 그저 귀동냥이 아니라는 것을 제가 앞서 언급한 Marcello Pellerano씨의 ZEN Headphone Amplifier 원문에 있는 ZEN 헤드폰앰프의 FR (프리퀀시 리스판스) 그래프가 잘 설명해 주고 있습니다. 이 그래프를 보면 약 10KHz부터 주파수 특성의 롤오프(Roll-off)가 생기기 시작합니다. 즉 고역이 감쇄된다는 뜻이죠. 고역이 감소되면 그 아래 대역의 마스킹이 없어져 보다 중저역이 잘 들리는 효과가 생깁니다. 그래서 중저역의 양감은 앞서나 고역이 답답하게 들리게 됩니다.
물론 이는 Marcello씨가 ZEN을 헤드폰에 맞게 시정수 변경을 하면서 Open Loop Gain을 낮추기 위해 출력석 바로 앞에 있는 입력 네트워크 회로의 어테뉴에이션 비를 조정하면서 입력 임피던스가 올라가는 바람에 생긴 것입니다. 해서 Marcello씨는 ZEN 원문에 고역 감쇄를 줄이려면 입력 네트워크의 저항 비율을 조정하라고 명시했습니다. 다만 이는 초보자가 세팅하기에 매우 까다롭고, 동시에 고역을 강화시키려면 필히 입력 임피던스가 감소되는 쪽으로 튜닝될 수 밖에 없기 때문에 입력 임피던스 감소로 인한 추가적인 문제를 야기합니다.
그런데, 사실 ZEN 회로는 Marcello씨가 헤드폰에 맞게 바꿔서 포스팅 하기 이전부터 Pass씨에 의해 개선되고 있었습니다. ZEN 헤드폰앰프 원문이 나오던 2002년까지 총 3번에 걸쳐서 변경이 되었는데, 그 4번째 회로가 바로 The Penultimate Zen 이라 불리우는 Renewal ZEN 입니다.
Renewal ZEN이 기존 ZEN과 비교해서 다른 점은 아래와 같습니다.
- P 채널 MOSFET Source Follower를 입력단에 추가시킴
- 출력 신호는 입력단으로 글로벌 피드백 (Global NFB)가 걸림
어떻게 보면 기존 회로에 반도체 부품 1개에 저항 달랑 몇 개 추가된 구성이지만, 그 변화는 상당합니다.
무엇보다 별도의 입력 버퍼가 생김으로 인해 입력임피던스를 더욱 쉽게 일정 수준으로 유지할 수 있게 되었고, 출력에서 입력으로 글로벌 피드백이 걸리기 때문에 주파수 특성이 매우 평탄합니다. 이는 지승배님이 시뮬레이션 하신 결과나 The Penultimate Zen의 원문을 봐도 알 수 있고, 실제 청감상으로도 고역 특성이 확연히 개선되었음을 알 수 있습니다.
회로에 대한 이론적인 내용은 이쯤에서 줄이겠습니다. 더 자세한 내용은 참고 문헌을 보시면 되시겠습니다.
부활을 향한 첫 걸음 - 부품 준비하기
일단 제작을 마음먹은 만큼 순서를 하나하나씩 밟아가기 시작했습니다. 그 첫 삽이 바로 부품 준비입니다.
PCB는 은서님'께서 선물해 주신 리뉴얼 젠 기판입니다. 하스에서 가장 많이 볼 수 있는 글라스 에폭시 기판에 동박 금도금 사양입니다. 예전 젠 공구 기판 레이아웃과는 상당한 차이가 있고, 전원부의 경우 레이아웃 최적화와 더불어 많은 양의 평활 콘덴서를 꼽을 수 있도록 되어 있습니다.
PCB에 올리는 부품의 경우 일단 기존 萌 ZEN 에서 뜯어낸 부품을 일부 재활용하고 나머지는 제가 재고로 가지고 있는 부품을 최대한 활용하고 저에게 없는 몇몇 용량의 저항만 새로 구입하는 식으로 조달했습니다
LT1085, 출력 커플링 (ELNA Silmic II 구형), 전원부 콘덴서 등은 예전 젠에서 뜯어낸 것을 재활용했습니다. 부품 구입 비용도 절약하고, 이번 작품이 예전 젠을 계승한다는 의미도 가지고(^^) 여러 가지로 뜻깊은 것 같습니다.
이번 부품 공구에 참여하신 분들도 이 글을 보실텐데, 저항/반도체 소자의 경우 제가 사용한 부품이 대부분 공구부품과 일치하지만 콘덴서 등은 공구부품과 다른 경우가 많으니 참고하시길 바랍니다.
전원부 제작하기
부품 준비가 완료되었으면 제작에 들어갑니다. 리뉴얼 젠 기판과 같이 전원부와 신호부가 일체형인 기판의 경우 기본적으로 전원부부터 완성하시는 것을 권장합니다. 전원부부터 완성을 할 경우, 나중에 디버깅 할때 훨씬 합리적이고 간편하게 할 수 있습니다.
평활캡 부분 사진입니다. 여기서 매직펜으로 그은 부분은 같은 레일에 있는 콘덴서를 의미합니다. 저는 승배님 권장 처럼 하지 않고 평활콘덴서를 레일당 3개 (1800uF * 3 = 5400uF)만 실장했습니다. 이렇게 용량을 줄인 이유는 실제 소모 전류 (레일당 약 300mA - 바이어스 전류를 250mA로 설정시) 에 보다 적합한 용량을 만들기 위해 이러한 조처를 한 것입니다.
평활 콘덴서의 용량은 결국 평활(smoothing)할 수 있는 전류의 용량과 관련이 있습니다. 일반 그레이드의 콘덴서의 경우 약 4700uF정도면 1A의 정전원 출력을 위한 평활을 할 수 있고, 제가 사용한 파나소닉 FM등 저 임피던스/고 리플전류 콘덴서의 경우는 이보다 더 적은 용량으로 같은 양의 전류를 평활할 수 있습니다. (이에 대한 결과는 기존에 많은 분들이 실험하셨고, 전원 전류용량에 맞는 커패시터의 용량을 결정하는 공식도 있습니다. 이에 대한 자세한 이론적인 설명은 생략합니다) 물론 마진 폭을 감안해야 하기 때문에 4700uF 근처의 용량을 구성하게 되었습니다.
평활캡의 용량이 적정 기준보다 과도하게 클 경우 1) 전원 투입시의 러시 커런트(돌입 전류)가 커져서 트랜스포머/휴즈의 수명에 악영향을 끼치고 2) 전류 전도위상이 줄어들어 역률 저하와 함께 트랜스포머 발열의 원인이 되며 3) (젠의 경우 해당됨)전원 차단시 상당한 시간동안 전원 전압이 줄어들지 않아 전원 차단 후 얼마동안 앰프 소리가 계속 나오는 현상이 나옵니다.
저같은 경우는 평활 커패시터 자리에 추가로 콘덴서를 실장하지 않았는데, 빈 자리에 필름 커패시터 (약 0.1uF - 1uF 정도의 것)를 실장하시는 것도 좋은 방법입니다. (박찬영님 알레프 자작기 참조)
이외 전원부는 사진과 같이 완성하였습니다. 저는 LT1085(레귤레이터)를 케이스 방열이 아닌 방열판 방열로 했는데, 이 경우는 사진과 같이 55mm 높이의 방열판을 추천합니다. 이보다 방열판 높이가 낮을 경우는 발열로 인한 온도상승이 우려됩니다. 케이스 방열의 경우 김준범님 알레프에서처럼 레귤레이터를 하드와이어링 하거나, 박찬영님처럼 미리 위치를 잡고 레귤레이터를 PCB에 실장하시면 됩니다.
전원부의 듀얼 다이오드는 기판상의 실크스크린을 참조하여 실장하는 것이 가장 쉽고 혼동이 없는 방법입니다. 만일 다이오드를 잘못 실장하실 경우 전원부 파손의 원인이 되니 주의해서 실장하십시오
전원부의 부품을 모두 실장하였으면 트랜스를 연결하고 (이 때 트랜스로 들어가는 AC라인에는 만일의 경우를 대비해 휴즈가 꼭 있어야 합니다.) 전원부 출력전압 조정을 합니다. 공구한 트랜스에 보시면 24-0 탭이 2개가 있는데 이걸 한 채널에 각각 연결해 주시면 됩니다. 전압은 R33L/R로 각각 조정합니다. 전원 전압은 24V로 맞추시면 됩니다.
신호부 만들기
전원부가 완성이 되었으면 그 다음으로 신호부를 제작합니다.
신호부의 경우 작은 부품부터 실장하시는 것이 작업하시기 편합니다. 저의 경우는 저항->소신호 TR->콘덴서->볼륨 등 대형부품 및 FET 순으로 작업했습니다.
먼저 저항부터 실장합니다. 모든 저항은 기판 홀에 맞게 구부리셔서 실장하시면 됩니다.
그 다음 소신호 TR(ZVP3310,ZTX450)을 실장합니다. 사진에서처럼 TR의 둥근 쪽과 PCB 마킹의 둥근 쪽을 일치해서 실장하시면 됩니다. 실장 방향에 유의하세요.
소형 콘덴서를 실장합니다. 전해 커패시터들이 많은데, 극성에 유의하세요
Ground Loop Breaker 부품도 잊지 말고 실장하세요 ^^;;
신호 입력 커플링과 출력 커플링은 소형 콘덴서 다음에 실장하시는 것이 좋습니다.
이번 공구 케이스를 쓰시는 분께는 해당되지 않는 부분입니다. 제 경우는 예전 공구케이스를 활용하느라 출력석 장착을 위한 구멍을 내었습니다.
이로서 앰프 기판은 완성되었습니다.
바이어스 조정 및 튜닝포인트
앰프 기판이 완성되었으면 그 다음은 전원 투입 및 조정입니다.
일단 전원부가 정상적으로 작동해야 하고, 이 때 바이어스 조정부터 실시합니다.
바이어스는 R4L(우채널은 R4R)로 조정합니다. 바이어스 전류값은 저항 R10L(우채널은 R10R) 양단에 걸리는 전압을 R10L(R)의 값(1.5옴)으로 나누면 그 값이 바로 바이어스 전류입니다. 저는 바이어스를 약 220mA에 설정하여 사용중입니다. 보통 저임피던스 사용시에는 이 값을 사용하시면 되고, 적절한 범위내에서 취향에 따라 조정하시면 됩니다. (작게는 150mA, 많게는 270mA정도까지) 보통 바이어스 전류가 증가하면 소리에 힘이 실리고 선명해지는 반면에 바이어스 전류를 적게 잡을 경우 소리결이 편안해지는 특징이 있습니다.
이외에 제가 제안하고픈 튜닝포인트를 나열하면 아래와 같습니다.
1) 입력 저항(R16L/R), 출력저항(R28L/R)의 종류와 용량, 출력석의 게이트에 물리는 저항 (R6R/L)의 종류와 그레이드
- 신호경로에 직접 위치한 저항이기에 다른 저항보다 음질/음색에 많은 영향을 끼칩니다
- 공구한 저항팩이면 무난하고, 국산/중국.대만산 등의 저항을 쓰셨다면 위 저항들은 데일 RN급의 저항으로의 교체를 권합니다.
전체적인 소리의 거침(그레인)이 사라지고 한층 더 맑은 소리를 냅니다.
- 출력저항은 기본값인 100옴이 무난하나, 용량을 약간 줄이시면 소리가 다소 맑고 선명해지는 경향이 있습니다. (물론 음량도 약간 커집니다)
- 입력저항의 경우 R7L/R과 맞물려 반전증폭 NFB를 형성하기 때문에 용량 조정시 Gain이 달라지므로 세팅에 유의하셔야 합니다.
(게인 공식 = -R7/R16, 실제로는 이보다 약간 작은 절대값을 가지며, 반전이기 때문에 -값이 나옵니다)
2) 신호부 전해 커패시터, 커플링 커패시터
- 역시 소리에 다소 많은 영향을 미치며, 공구에 참여하신 경우 공구팩 만으로도 상당한 성능을 냅니다.
- 사용자의 취향에 따라 다양한 조합을 시도해 보실 수 있는 부분입니다.
- 공구팩이 아닌 경우 커플링 커패시터의 경우 적어도 MKP급 이상을 권장합니다. 출력 커플링 전해의 경우도 저임피던스급 이상을 권합니다.
이외에 볼륨이나 배선재 등과 같은 수동소자 튜닝은 너무 소소해서 따로 언급하지 않았고, 회로의 동작을 보다 자세히 이해하실 수 있는 분이라면 좀 더 과감한 튜닝을 시도해 보시는 것도 좋겠습니다.
케이스 작업과 레터링
이제는 옷을 입히고 꾸밀 차례입니다. 제 경우는 이전 공구케이스를 사용했기 때문에 아까 밝힌 대로 MOSFET을 장착하기 위한 자리를 새로 뚫었습니다. 이외에는 레터링을 약간 해 보았는데, 비록 반투명 시트지를 사용해서 그 모양새가 생각만큼 깔끔하게 나와주지 않았지만, 그래도 '이건 萌 ZEN이다!' 하는 사실을 각인시키기에는 충분하다는 생각이 듭니다.
(모 님'께서는 모에 젠 답게 캐릭터를 인쇄해서 붙이라고도 조언하셨지만, 제 앰프를 痛器(痛車(이타샤 - 모에,미소녀 캐릭터를 장식한 오타쿠 자동차를 비꼬아 부르는 일본말)에서 따왔습니다)로 만드는 건 죽어도 싫어서 그렇게 하지는 않았습니다. (ps. 제 萌을 자꾸 이상한 쪽으로 해석하지 말아주세요 -_-;;)
전면 패널은 음각된 ZEN 글씨에 '萌' 자와 'II'를 인쇄해서 붙였습니다 -_-;;
그리고 전원 LED에 대한 표시도 추가했습니다. (사실은 L과 R이 반대입니다)
물론 하스 5인방 프로젝트도 빼먹지 않구요 ㅋㅋㅋㅋ
윗면에는 나름 뽀대를 위해서^^ 약간의 내용을 담아 프린트했습니다.
완성. 그리고 감상
하아... 드디어 모든 과정을 끝내고 완성하였습니다.
앰프 한 대 한 대를 만들 때 마다 제 분신을 만드는 심정으로 만드는데, 이번의 경우는 '부활' 이라는 의미가 더해져서 한층 더 뜻깊은 작업이 된 것 같습니다.
한 때는 애물단지로 버려졌던 앰프가 새 생명을 갖게 된다는 이야기... 나름대로 판타스틱(?)하지 않습니까 ㅋㅋㅋ
뭐 자작 후 소감은 이 정도로 하고, 많은 분들이 궁금해 하실 소리에 대해서 한 마디 하겠습니다.
아무래도 기존 젠과의 차이에 대해 궁금해 하실 분들이 많으실 텐데요.. 지금은 예전 젠을 직접 가지고 있지 않아 직접 비교는 힘들지만, 무엇보다 해상력과 중,고역 대역에서의 음 분리도와 전체적인 음의 깔끔함이 많이 향상되었음을 느낄 수 있습니다. 거기에 IRF610 특유의 착 감기는 소리가 더해져서 기존 젠과는 약간 다른 음악성도 가지고 있습니다. 좌우 스테이징은 괄목할 만하게 넓은 편은 아니나 그래도 클래식/재즈를 들을 시에 각 악기간의 여백을 명확하게 느낄 수 있을 정도로 정돈된 음상을 들려줍니다.
물론 저역의 증후함과 끈끈함은 예전 젠보다는 한 수 접고 들어가는 측면이 있지만, 그걸 약간 잃음으로 인해 얻는 이득이 상당히 커서 '과연 리뉴얼이구나' 하는 생각을 갖게 되었습니다.
헤드폰과의 매칭에 있어서 많은 발전이 있는 부분은 바로 오테 헤드폰과의 매칭입니다. AD2000과 AD700을 물렸는데, 예전 젠이었으면 너무 답답 흐리멍텅해서 바로 헤드폰을 벗어던졌을텐데 이번 젠에서는 오히려 음의 깔끔함도 느껴질 정도로 매칭이 많이 좋아졌습니다. 소니, 젠하이저쪽과도 상당히 좋았구요.
반면 기존에 젠과 찰떡궁합이였던 AKG와 Grado에서는 약간 좀 아쉽습니다. K701 501과의 매칭은 AKG 특유의 깔끔함이 한층 더 강조되기는 하지만 강력한 구동력(이 부분에서는 알레프나 SHHA가 월등합니다)에서나 매칭 면에서 AKG의 단점을 덮어주는 데 있어서는 부족한 모습을 보입니다. Grado RS-1, SR325i의 경우도 특유의 거침과 공격성은 어느정도 완화되지만 예전 젠에서 느낄 수 있었던 저역에서의 진득한 울림이 아쉬웠습니다. 아무래도 매칭은 상대성이 강한지라 어쩔 수 없는 측면인 것 같습니다. 그래도 위에 나열한 헤드폰과의 매칭에 있어서도 약간의 음색상의 미스매치를 제외한 해상력 등 다른 성능은 확실히 어필 요소가 강했습니다.
종합해 보면, 리뉴얼이라는 부제를 붙이기에 적당한 성능과 음색이라고 생각합니다.
현재는 제 안방 PC에 자리잡아서 서브 헤드폰앰프로 맹 활약중입니다 ^^
새로 태어난 젠...
자작 후 소감에도 적었지만, 이번 작업은 '부활'의 의미가 강했습니다.
제 개인적으로도.. 그리고 실제 회로적으로도 이번 리뉴얼 젠은 예전 젠의 다소 아쉬웠던 부분을 말끔히 털어내고 새로 '부활' 한 경우라고 생각합니다.
부품 공구도 진행했지만, 이번 리뉴얼 젠이 기존 젠의 추억을 갖고 계신 분들 뿐만 아니라, 젠을 처음 접하시는 분들께도 각별한 앰프가 되기를 희망해 봅니다.
끝으로 이번 프로젝트 및 부품 공구가 성공적으로 진행될 수 있게끔 이끌어주신 많은 분들께 감사의 말씀을 드립니다.
자작기가 생각보다 많이 늦었습니다 (--;;) 다음에는 더 알찬 자작기 소개하도록 하겠습니다 ^^
하스만세~~!!
참고 문헌
http://www.passdiy.com/pdf/zen-v4.pdf <- 넬슨 패스가 작성한 원문 (The Penultime ZEN)
http://www.passdiy.com/amps.htm <- 넬슨 패스 앰프 자작 페이지
http://blog.naver.com/skel93/40036061831 <- 박은서님 소개글 (은서님 개인블로그)
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=buy_make&no=254 <- 부품 공구글
(부품 목록 새로 올렸습니다. 공구 참여하신분들은 꼭 참고하세요)
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=diy_member_new&no=2024 <- 제가 쓴 프리뷰 글
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=diy_member_new&no=2043 <- 권재구님 자작기 (정보가 많습니다)
가장 최근에 완성한 앰프, 저의 萌(모에) ZEN II를 소개합니다.
萌 ZEN??
저도 05년도에 하스에서 ZEN 2차 공제를 할 때 참여했습니다.
사적인 잡담입니다만, 저는 이 ZEN을 건드리면서 부터 부품 삽질을 배워나가기 시작했습니다 -_-;;;
맨 처음에 모모 사이트에서 습식탄탈에 대한 이야기를 보고서 무심코 탄탈을 때려박은게 그 시초입니다
덕분에 하스 5인방 사이에서 당시 '탄탈 젠'으로도 불렸었죠...
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=top_free&no=2382
하여간 이전까지의 자작 습관을 완전히 깨 버리고 보다 앰프에 '불타오르는' 계기를 갖게 해준 앰프이기 때문에 뭔가 더 특별한 의미 부여를 해 주고 싶었습니다.
그러던 과정에서 무심코 생각난 단어가 바로 '萌(모에)'이고, (의심(?)을 받을 만한데도 불구하고) 기쁘게 사용하게 됩니다.
참고로 萌(모에)는 일본어로 萌える의 축약형으로서, 주로 '불타오르다'의 뜻을 중심으로 상당히 다양하게 쓰입니다(만, 일반적으로 자주 쓰이는 어휘는 아니고 주로 오타쿠 등 매니아 사이에서 쓰입니다 -_-;;;;) 정작 萌이라는 한자 자체는 우리나라에서도 일본에서도 본디 의미는 싹트다, 말 그대로 식물이 싹트다라는 뜻입니다만 언젠가부터 저런 뜻으로 쓰이기 시작했습니다
더 자세한 설명은 아래 링크 참고하세요.
http://kin.naver.com/knowhow/entry.php?d1id=10&dir_id=10&eid=co/cy1D33s4WlxcpytNnXD+e+/1eRWM/&qb=uPC/oSC25g==
II로 다시 태어나다...
현재 萌 ZEN II의 원조(?)인 萌 ZEN은 약 05년도 말까지 자리를 잘 지키고 있었습니다.
<그런데 이 젠은 문협님 SHHA나 공제 SKEL6120이 앰프 자리를 꿰차면서 설 땅을 잃어버리게 됩니다...
무엇보다 좌우 밸런스가 잡히지 않는다는 심각한 문제를 안고 있었기에.. 1년여동안 잘 사용해 온 앰프임에도 불구하고 구석에 짱박힌채로 지내게 됩니다.
그러다가 나중에는 다른 앰프 수리 목적으로 몇몇 부품들마저 뜯겨 나가서 아래와 같은 몰골(?)이 되어 버렸죠...
이런 채로 방치가 된 채 또 1년여가 흘렀습니다....
그동안 제 앰프에는 자칭 레퍼런스라 칭하는 가네다 3440버전 등이 새로운 주력으로 떠오르고 SKEL6120이 양도되는 등 약간의 변화가 있었지만 ZEN 1호기는 여전히 구석 신세였습니다.
그러다가 은서님 블로그에서 아래 글을 봤죠.
http://blog.naver.com/skel93/40036061831
젠 리버전? 리뉴얼? 처음 그걸 봤을 때는 잘 몰랐지만 아무튼 예전에 젠에서 뭔가 바뀐 것 같아 은서님이 첨부하 자료와 패스 홈페이지에 있는 자료 등등을 훑어보면서 하나둘씩 검토하기 시작했습니다.
결국... 이 리뉴얼 젠 기판으로 萌 ZEN을 부활시키기로 결정하고 삽을 뜨게 됩니다.
Renewal ZEN??
본격적인 자작기로 넘어가기 전에, 리뉴얼 젠에 대해서 한 번 짚고 넘어가고자 합니다.
다들 아시다시피 ZEN은 미국에서 실제로 하이엔드 앰프 제조업을 하고 있는 Nelson Pass씨가 창안한 파워앰프 회로입니다.
MOSFET Common Source 구조를 이용한 SE (Single-Ended) Pure Class-A 구조인데, Pass만의 독특한 Pass Current Souce로 출력석에 Class A 동작을위한 정전류를 공급하는 구조로 상당히 유명한 회로도입니다.
본디 파워앰프인 이 회로를 헤드폰 앰프에 적용하는 아이디어를 짜낸 사람은 Headwize에 있는 Marcello Pellerano라는 사람이고, 하스에서도 2,3차례 공제가 진행되어서 현재 국내에서 많은 유저들이 ZEN의 음색을 즐기고 있습니다.
사실 이 ZEN은 세간에서 전반적으로 부드러운 음색에 풍부하면서도 힘있는 저역, 다만 다른 앰프들에 비해 조금 답답한 고역이라는 평가를 얻고 있습니다. 물론 Grado의 헤드폰들과 잘 맞는다는 평가도 많구요. 이러한 평가가 그저 귀동냥이 아니라는 것을 제가 앞서 언급한 Marcello Pellerano씨의 ZEN Headphone Amplifier 원문에 있는 ZEN 헤드폰앰프의 FR (프리퀀시 리스판스) 그래프가 잘 설명해 주고 있습니다. 이 그래프를 보면 약 10KHz부터 주파수 특성의 롤오프(Roll-off)가 생기기 시작합니다. 즉 고역이 감쇄된다는 뜻이죠. 고역이 감소되면 그 아래 대역의 마스킹이 없어져 보다 중저역이 잘 들리는 효과가 생깁니다. 그래서 중저역의 양감은 앞서나 고역이 답답하게 들리게 됩니다.
물론 이는 Marcello씨가 ZEN을 헤드폰에 맞게 시정수 변경을 하면서 Open Loop Gain을 낮추기 위해 출력석 바로 앞에 있는 입력 네트워크 회로의 어테뉴에이션 비를 조정하면서 입력 임피던스가 올라가는 바람에 생긴 것입니다. 해서 Marcello씨는 ZEN 원문에 고역 감쇄를 줄이려면 입력 네트워크의 저항 비율을 조정하라고 명시했습니다. 다만 이는 초보자가 세팅하기에 매우 까다롭고, 동시에 고역을 강화시키려면 필히 입력 임피던스가 감소되는 쪽으로 튜닝될 수 밖에 없기 때문에 입력 임피던스 감소로 인한 추가적인 문제를 야기합니다.
그런데, 사실 ZEN 회로는 Marcello씨가 헤드폰에 맞게 바꿔서 포스팅 하기 이전부터 Pass씨에 의해 개선되고 있었습니다. ZEN 헤드폰앰프 원문이 나오던 2002년까지 총 3번에 걸쳐서 변경이 되었는데, 그 4번째 회로가 바로 The Penultimate Zen 이라 불리우는 Renewal ZEN 입니다.
Renewal ZEN이 기존 ZEN과 비교해서 다른 점은 아래와 같습니다.
- P 채널 MOSFET Source Follower를 입력단에 추가시킴
- 출력 신호는 입력단으로 글로벌 피드백 (Global NFB)가 걸림
어떻게 보면 기존 회로에 반도체 부품 1개에 저항 달랑 몇 개 추가된 구성이지만, 그 변화는 상당합니다.
무엇보다 별도의 입력 버퍼가 생김으로 인해 입력임피던스를 더욱 쉽게 일정 수준으로 유지할 수 있게 되었고, 출력에서 입력으로 글로벌 피드백이 걸리기 때문에 주파수 특성이 매우 평탄합니다. 이는 지승배님이 시뮬레이션 하신 결과나 The Penultimate Zen의 원문을 봐도 알 수 있고, 실제 청감상으로도 고역 특성이 확연히 개선되었음을 알 수 있습니다.
회로에 대한 이론적인 내용은 이쯤에서 줄이겠습니다. 더 자세한 내용은 참고 문헌을 보시면 되시겠습니다.
부활을 향한 첫 걸음 - 부품 준비하기
일단 제작을 마음먹은 만큼 순서를 하나하나씩 밟아가기 시작했습니다. 그 첫 삽이 바로 부품 준비입니다.
PCB는 은서님'께서 선물해 주신 리뉴얼 젠 기판입니다. 하스에서 가장 많이 볼 수 있는 글라스 에폭시 기판에 동박 금도금 사양입니다. 예전 젠 공구 기판 레이아웃과는 상당한 차이가 있고, 전원부의 경우 레이아웃 최적화와 더불어 많은 양의 평활 콘덴서를 꼽을 수 있도록 되어 있습니다.
PCB에 올리는 부품의 경우 일단 기존 萌 ZEN 에서 뜯어낸 부품을 일부 재활용하고 나머지는 제가 재고로 가지고 있는 부품을 최대한 활용하고 저에게 없는 몇몇 용량의 저항만 새로 구입하는 식으로 조달했습니다
LT1085, 출력 커플링 (ELNA Silmic II 구형), 전원부 콘덴서 등은 예전 젠에서 뜯어낸 것을 재활용했습니다. 부품 구입 비용도 절약하고, 이번 작품이 예전 젠을 계승한다는 의미도 가지고(^^) 여러 가지로 뜻깊은 것 같습니다.
이번 부품 공구에 참여하신 분들도 이 글을 보실텐데, 저항/반도체 소자의 경우 제가 사용한 부품이 대부분 공구부품과 일치하지만 콘덴서 등은 공구부품과 다른 경우가 많으니 참고하시길 바랍니다.
전원부 제작하기
부품 준비가 완료되었으면 제작에 들어갑니다. 리뉴얼 젠 기판과 같이 전원부와 신호부가 일체형인 기판의 경우 기본적으로 전원부부터 완성하시는 것을 권장합니다. 전원부부터 완성을 할 경우, 나중에 디버깅 할때 훨씬 합리적이고 간편하게 할 수 있습니다.
평활캡 부분 사진입니다. 여기서 매직펜으로 그은 부분은 같은 레일에 있는 콘덴서를 의미합니다. 저는 승배님 권장 처럼 하지 않고 평활콘덴서를 레일당 3개 (1800uF * 3 = 5400uF)만 실장했습니다. 이렇게 용량을 줄인 이유는 실제 소모 전류 (레일당 약 300mA - 바이어스 전류를 250mA로 설정시) 에 보다 적합한 용량을 만들기 위해 이러한 조처를 한 것입니다.
평활 콘덴서의 용량은 결국 평활(smoothing)할 수 있는 전류의 용량과 관련이 있습니다. 일반 그레이드의 콘덴서의 경우 약 4700uF정도면 1A의 정전원 출력을 위한 평활을 할 수 있고, 제가 사용한 파나소닉 FM등 저 임피던스/고 리플전류 콘덴서의 경우는 이보다 더 적은 용량으로 같은 양의 전류를 평활할 수 있습니다. (이에 대한 결과는 기존에 많은 분들이 실험하셨고, 전원 전류용량에 맞는 커패시터의 용량을 결정하는 공식도 있습니다. 이에 대한 자세한 이론적인 설명은 생략합니다) 물론 마진 폭을 감안해야 하기 때문에 4700uF 근처의 용량을 구성하게 되었습니다.
평활캡의 용량이 적정 기준보다 과도하게 클 경우 1) 전원 투입시의 러시 커런트(돌입 전류)가 커져서 트랜스포머/휴즈의 수명에 악영향을 끼치고 2) 전류 전도위상이 줄어들어 역률 저하와 함께 트랜스포머 발열의 원인이 되며 3) (젠의 경우 해당됨)전원 차단시 상당한 시간동안 전원 전압이 줄어들지 않아 전원 차단 후 얼마동안 앰프 소리가 계속 나오는 현상이 나옵니다.
저같은 경우는 평활 커패시터 자리에 추가로 콘덴서를 실장하지 않았는데, 빈 자리에 필름 커패시터 (약 0.1uF - 1uF 정도의 것)를 실장하시는 것도 좋은 방법입니다. (박찬영님 알레프 자작기 참조)
이외 전원부는 사진과 같이 완성하였습니다. 저는 LT1085(레귤레이터)를 케이스 방열이 아닌 방열판 방열로 했는데, 이 경우는 사진과 같이 55mm 높이의 방열판을 추천합니다. 이보다 방열판 높이가 낮을 경우는 발열로 인한 온도상승이 우려됩니다. 케이스 방열의 경우 김준범님 알레프에서처럼 레귤레이터를 하드와이어링 하거나, 박찬영님처럼 미리 위치를 잡고 레귤레이터를 PCB에 실장하시면 됩니다.
전원부의 듀얼 다이오드는 기판상의 실크스크린을 참조하여 실장하는 것이 가장 쉽고 혼동이 없는 방법입니다. 만일 다이오드를 잘못 실장하실 경우 전원부 파손의 원인이 되니 주의해서 실장하십시오
전원부의 부품을 모두 실장하였으면 트랜스를 연결하고 (이 때 트랜스로 들어가는 AC라인에는 만일의 경우를 대비해 휴즈가 꼭 있어야 합니다.) 전원부 출력전압 조정을 합니다. 공구한 트랜스에 보시면 24-0 탭이 2개가 있는데 이걸 한 채널에 각각 연결해 주시면 됩니다. 전압은 R33L/R로 각각 조정합니다. 전원 전압은 24V로 맞추시면 됩니다.
신호부 만들기
전원부가 완성이 되었으면 그 다음으로 신호부를 제작합니다.
신호부의 경우 작은 부품부터 실장하시는 것이 작업하시기 편합니다. 저의 경우는 저항->소신호 TR->콘덴서->볼륨 등 대형부품 및 FET 순으로 작업했습니다.
먼저 저항부터 실장합니다. 모든 저항은 기판 홀에 맞게 구부리셔서 실장하시면 됩니다.
그 다음 소신호 TR(ZVP3310,ZTX450)을 실장합니다. 사진에서처럼 TR의 둥근 쪽과 PCB 마킹의 둥근 쪽을 일치해서 실장하시면 됩니다. 실장 방향에 유의하세요.
소형 콘덴서를 실장합니다. 전해 커패시터들이 많은데, 극성에 유의하세요
Ground Loop Breaker 부품도 잊지 말고 실장하세요 ^^;;
신호 입력 커플링과 출력 커플링은 소형 콘덴서 다음에 실장하시는 것이 좋습니다.
이번 공구 케이스를 쓰시는 분께는 해당되지 않는 부분입니다. 제 경우는 예전 공구케이스를 활용하느라 출력석 장착을 위한 구멍을 내었습니다.
이로서 앰프 기판은 완성되었습니다.
바이어스 조정 및 튜닝포인트
앰프 기판이 완성되었으면 그 다음은 전원 투입 및 조정입니다.
일단 전원부가 정상적으로 작동해야 하고, 이 때 바이어스 조정부터 실시합니다.
바이어스는 R4L(우채널은 R4R)로 조정합니다. 바이어스 전류값은 저항 R10L(우채널은 R10R) 양단에 걸리는 전압을 R10L(R)의 값(1.5옴)으로 나누면 그 값이 바로 바이어스 전류입니다. 저는 바이어스를 약 220mA에 설정하여 사용중입니다. 보통 저임피던스 사용시에는 이 값을 사용하시면 되고, 적절한 범위내에서 취향에 따라 조정하시면 됩니다. (작게는 150mA, 많게는 270mA정도까지) 보통 바이어스 전류가 증가하면 소리에 힘이 실리고 선명해지는 반면에 바이어스 전류를 적게 잡을 경우 소리결이 편안해지는 특징이 있습니다.
이외에 제가 제안하고픈 튜닝포인트를 나열하면 아래와 같습니다.
1) 입력 저항(R16L/R), 출력저항(R28L/R)의 종류와 용량, 출력석의 게이트에 물리는 저항 (R6R/L)의 종류와 그레이드
- 신호경로에 직접 위치한 저항이기에 다른 저항보다 음질/음색에 많은 영향을 끼칩니다
- 공구한 저항팩이면 무난하고, 국산/중국.대만산 등의 저항을 쓰셨다면 위 저항들은 데일 RN급의 저항으로의 교체를 권합니다.
전체적인 소리의 거침(그레인)이 사라지고 한층 더 맑은 소리를 냅니다.
- 출력저항은 기본값인 100옴이 무난하나, 용량을 약간 줄이시면 소리가 다소 맑고 선명해지는 경향이 있습니다. (물론 음량도 약간 커집니다)
- 입력저항의 경우 R7L/R과 맞물려 반전증폭 NFB를 형성하기 때문에 용량 조정시 Gain이 달라지므로 세팅에 유의하셔야 합니다.
(게인 공식 = -R7/R16, 실제로는 이보다 약간 작은 절대값을 가지며, 반전이기 때문에 -값이 나옵니다)
2) 신호부 전해 커패시터, 커플링 커패시터
- 역시 소리에 다소 많은 영향을 미치며, 공구에 참여하신 경우 공구팩 만으로도 상당한 성능을 냅니다.
- 사용자의 취향에 따라 다양한 조합을 시도해 보실 수 있는 부분입니다.
- 공구팩이 아닌 경우 커플링 커패시터의 경우 적어도 MKP급 이상을 권장합니다. 출력 커플링 전해의 경우도 저임피던스급 이상을 권합니다.
이외에 볼륨이나 배선재 등과 같은 수동소자 튜닝은 너무 소소해서 따로 언급하지 않았고, 회로의 동작을 보다 자세히 이해하실 수 있는 분이라면 좀 더 과감한 튜닝을 시도해 보시는 것도 좋겠습니다.
케이스 작업과 레터링
이제는 옷을 입히고 꾸밀 차례입니다. 제 경우는 이전 공구케이스를 사용했기 때문에 아까 밝힌 대로 MOSFET을 장착하기 위한 자리를 새로 뚫었습니다. 이외에는 레터링을 약간 해 보았는데, 비록 반투명 시트지를 사용해서 그 모양새가 생각만큼 깔끔하게 나와주지 않았지만, 그래도 '이건 萌 ZEN이다!' 하는 사실을 각인시키기에는 충분하다는 생각이 듭니다.
(모 님'께서는 모에 젠 답게 캐릭터를 인쇄해서 붙이라고도 조언하셨지만, 제 앰프를 痛器(痛車(이타샤 - 모에,미소녀 캐릭터를 장식한 오타쿠 자동차를 비꼬아 부르는 일본말)에서 따왔습니다)로 만드는 건 죽어도 싫어서 그렇게 하지는 않았습니다. (ps. 제 萌을 자꾸 이상한 쪽으로 해석하지 말아주세요 -_-;;)
전면 패널은 음각된 ZEN 글씨에 '萌' 자와 'II'를 인쇄해서 붙였습니다 -_-;;
그리고 전원 LED에 대한 표시도 추가했습니다. (사실은 L과 R이 반대입니다)
물론 하스 5인방 프로젝트도 빼먹지 않구요 ㅋㅋㅋㅋ
윗면에는 나름 뽀대를 위해서^^ 약간의 내용을 담아 프린트했습니다.
완성. 그리고 감상
하아... 드디어 모든 과정을 끝내고 완성하였습니다.
앰프 한 대 한 대를 만들 때 마다 제 분신을 만드는 심정으로 만드는데, 이번의 경우는 '부활' 이라는 의미가 더해져서 한층 더 뜻깊은 작업이 된 것 같습니다.
한 때는 애물단지로 버려졌던 앰프가 새 생명을 갖게 된다는 이야기... 나름대로 판타스틱(?)하지 않습니까 ㅋㅋㅋ
뭐 자작 후 소감은 이 정도로 하고, 많은 분들이 궁금해 하실 소리에 대해서 한 마디 하겠습니다.
아무래도 기존 젠과의 차이에 대해 궁금해 하실 분들이 많으실 텐데요.. 지금은 예전 젠을 직접 가지고 있지 않아 직접 비교는 힘들지만, 무엇보다 해상력과 중,고역 대역에서의 음 분리도와 전체적인 음의 깔끔함이 많이 향상되었음을 느낄 수 있습니다. 거기에 IRF610 특유의 착 감기는 소리가 더해져서 기존 젠과는 약간 다른 음악성도 가지고 있습니다. 좌우 스테이징은 괄목할 만하게 넓은 편은 아니나 그래도 클래식/재즈를 들을 시에 각 악기간의 여백을 명확하게 느낄 수 있을 정도로 정돈된 음상을 들려줍니다.
물론 저역의 증후함과 끈끈함은 예전 젠보다는 한 수 접고 들어가는 측면이 있지만, 그걸 약간 잃음으로 인해 얻는 이득이 상당히 커서 '과연 리뉴얼이구나' 하는 생각을 갖게 되었습니다.
헤드폰과의 매칭에 있어서 많은 발전이 있는 부분은 바로 오테 헤드폰과의 매칭입니다. AD2000과 AD700을 물렸는데, 예전 젠이었으면 너무 답답 흐리멍텅해서 바로 헤드폰을 벗어던졌을텐데 이번 젠에서는 오히려 음의 깔끔함도 느껴질 정도로 매칭이 많이 좋아졌습니다. 소니, 젠하이저쪽과도 상당히 좋았구요.
반면 기존에 젠과 찰떡궁합이였던 AKG와 Grado에서는 약간 좀 아쉽습니다. K701 501과의 매칭은 AKG 특유의 깔끔함이 한층 더 강조되기는 하지만 강력한 구동력(이 부분에서는 알레프나 SHHA가 월등합니다)에서나 매칭 면에서 AKG의 단점을 덮어주는 데 있어서는 부족한 모습을 보입니다. Grado RS-1, SR325i의 경우도 특유의 거침과 공격성은 어느정도 완화되지만 예전 젠에서 느낄 수 있었던 저역에서의 진득한 울림이 아쉬웠습니다. 아무래도 매칭은 상대성이 강한지라 어쩔 수 없는 측면인 것 같습니다. 그래도 위에 나열한 헤드폰과의 매칭에 있어서도 약간의 음색상의 미스매치를 제외한 해상력 등 다른 성능은 확실히 어필 요소가 강했습니다.
종합해 보면, 리뉴얼이라는 부제를 붙이기에 적당한 성능과 음색이라고 생각합니다.
현재는 제 안방 PC에 자리잡아서 서브 헤드폰앰프로 맹 활약중입니다 ^^
새로 태어난 젠...
자작 후 소감에도 적었지만, 이번 작업은 '부활'의 의미가 강했습니다.
제 개인적으로도.. 그리고 실제 회로적으로도 이번 리뉴얼 젠은 예전 젠의 다소 아쉬웠던 부분을 말끔히 털어내고 새로 '부활' 한 경우라고 생각합니다.
부품 공구도 진행했지만, 이번 리뉴얼 젠이 기존 젠의 추억을 갖고 계신 분들 뿐만 아니라, 젠을 처음 접하시는 분들께도 각별한 앰프가 되기를 희망해 봅니다.
끝으로 이번 프로젝트 및 부품 공구가 성공적으로 진행될 수 있게끔 이끌어주신 많은 분들께 감사의 말씀을 드립니다.
자작기가 생각보다 많이 늦었습니다 (--;;) 다음에는 더 알찬 자작기 소개하도록 하겠습니다 ^^
하스만세~~!!
참고 문헌
http://www.passdiy.com/pdf/zen-v4.pdf <- 넬슨 패스가 작성한 원문 (The Penultime ZEN)
http://www.passdiy.com/amps.htm <- 넬슨 패스 앰프 자작 페이지
http://blog.naver.com/skel93/40036061831 <- 박은서님 소개글 (은서님 개인블로그)
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=buy_make&no=254 <- 부품 공구글
(부품 목록 새로 올렸습니다. 공구 참여하신분들은 꼭 참고하세요)
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=diy_member_new&no=2024 <- 제가 쓴 프리뷰 글
http://www.has.pe.kr/bbs/zboard.php?id=diy_member_new&no=2043 <- 권재구님 자작기 (정보가 많습니다)
빨강 쿠미사 제작기 1
<완성. 그리고 감상>부분에서 AKG헤드폰을 언급하셨는데 어떤 헤드폰(모델)인지요?