광출력 기능이 있는 USB 하이브리드 진공관 헤드폰 앰프에 대한 상세 소개를 드립니다.

최대한 작은 크기에 집약하여 제작을 하고자 PCB 만들었습니다.



전원부 전반에 걸쳐 탄탈콘덴서와 X7R급의 MLCC 콘덴서를 적용하였습니다.

앰프 전원부
앰프부에는 양전원 DCDC 컨버터를 사용하여 5V에서 +12V와 -12V를 만들어 OP AMP와 출력 앰프(TPA6120)에 사용합니다.
TDK-Lambda사의 비싼 부품을 사용하였고 출력부에 필터를 적용하여 리플을 줄였습니다.
최대 3W의 출력을 제공하는 DCDC 컨버터를 이용하였습니다. 분리된 전원으로 인하여 출력단의 음질이 향상됩니다.
PCB를 보시면 분리된 그라운드 패턴이 보이실 겁니다.

진공관 전원부
진공관 B+전원은 5V에서 90V를 만들어서 FET(2SK30)로 구성된 CCS(정전류)구동부로 입력됩니다.
스위칭 스텝업 레귤레이터입니다. 1차로 약 45V정도를 생성 후 Charge pump로 90V를 만들어내는 고정밀 저잡음 입니다.
정전류 부에는 FET의 파손을 위한 제너다이오드가 삽입되어 있어서 바이어스 전압 조절 시 FET의 파괴를 막을 수 있습니다.
정전류부릐 전류 변경을 다회전 반고정 저항으로 조절 할 수 있고, 바이어스 전압 역시 다회전 반고정 저항으로 되어 있습니다.
바이어스 전압은 약 60V 정도로 설정하면 됩니다.
히터 전압은 5V입력을 그대로 연결하여 사용합니다. 외부 전원연결시에는 외부전원 전압이 입력됩니다.
히터 전압 변경에 따라 바이어스 전압이 약간 움직이지만 실 사용에는 지장이 전혀 없습니다.
여기에는 X7R급의 MLCC콘덴서를 대거 투입하여 리플을 최소화 하였습니다.

진공관부
초기 설계는 12AU7 또는 6DJ8(6922)을 자동 선택하여 히터 전압을 줄 수 있게 하였으나, 설계 오류로 둘 중 하나 선택되게 수정하였습니다.
추후에 자동 선택 회로 수정을 해야 합니다.
많이 아시다시피 12AU7이 좀더 부드러운 소리가 나옵니다.

USB CODEC부
코덱은 유명한 TI의 PCM2903을 이용하여 광출력과 아날로그 출력을 구형하였고, 독립전원으로 동작하게 설계 하였습니다.

입력 전환 기능
입력을 외부입력/USB사운드 선택 가능하게 설계 하였습니다. 외장 DAC를 사용할 수 있게 한 배려입니다.
PALM DAC1과 세트로 사용하면 HiFi를 넘어서는 수준의 소리가 나옵니다.
전면 스위치를 조작하면 릴레이가 구동되어 입력이 절환 됩니다.



앰프부의 계통은 USB코덱 또는 외부 입력 -> 진공관 -> OPAMP(OPA2134) -> TPA6120 -> 헤드폰 입니다.
볼륨은 파나소닉을 사용하였는데 PCB용으로 크기도 작고 품질도 아주 우수합니다.


전체적인 소리 성향은 하이브리드의 특징이 그대로 나옵니다.
6120 단독으로 사용하면 칼같은 날카로움이지만 진공관과 6120은 적절한 수준에서 타협한 정도로 보여 집니다.

5V단일 전원으로 동작하기 때문에 사용용도가 거치형 뿐 아니라 이동형으로 사용해도 됩니다.

UMPC와도 아주 궁합이 잘 맞고 노트북에는 더할 나위 없이 좋고, 잘못설계 된 PC 내장 사운드 카드의 노이즈 전혀 없습니다.
문제는 소스를 그대로 표현하므로 소스의 품질이 바로 들어납니다. 그만큼 솔직하게 표현해 줍니다.

PCB보시면 아시겠지만 SMD부품의 대거 사용으로 회로도가 있다고 해도 상당한 내공을 요하는 자작입니다.

아트웤은 그다지 훌륭한 편은 아니지만 소리는 아주 잘 나오니 다행으로 생각하고 있습니다.

기구는 따로 제작의뢰하여 만들었습니다. 자작으로 PCB의 설계 데이터대로 구멍 뚫기는 한계가 있습니다. ㅠ.ㅠ

오랜기간 동안 만들었으나(약 2개월) 아주 만족스럽습니다.