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[소개] 또다른 Multi-Hybrid Headphone Amp. - 신정섭

이 앰프는 앞서 소개한 제 앰프에서 증폭단이 변형된 것으로,
기본적으로는 Headwize에서 fa-schmidt씨가 제안했던 회로입니다.

배터리와 CCS 부분을 빼고 Grounded Cathode 구성으로 한 것인데, 부품수나 제작상의 차이는 별반 나지 않고, 입력 커플링 콘덴서가 꼭 필요하다는 점이 있으나 이 또한 자료면에서 좋은 회로이고 한번 만들어 보았기에 소개합니다.

아. JFET를 사용하지 않으니 Idss를 측정할 필요가 없다는 것은 제작상 많이 편해지는 부분입니다.
또한 820옴이었던 Cathode 저항이 필요없어 져서, 공급전압에 따라 달리 정해야 했던(그 용량도 데이터 시트 보면서 어렵게 짐작했던...) 불편이 없어지는 것도 큰 장점입니다.

저는 원래의 22K 고정 저항 대신 22K Trimmer를 사용하여 원하는 작동 조건으로 조정할 수 있도록 했습니다. (나중에 보니 이것은 선택이 아니라 필수라고 생각합니다.)
위의 저가형 싱글턴 Trimmer로도 조절성은 아주 좋습니다.

그리고 이번엔 LM317에서 8.3옴을 만들기 위해 10옴과 47옴을 병렬연결하여 8.25옴이 되도록 하였습니다.

기판은 전과 거의 같은 배치에, 크기 역시 60x70 mm로 같습니다.

다음은 제가 가지고 있는 몇개의 진공관으로 위 앰프에 꽂아 실측한 결과입니다.



비교를 위해 Anode Voltage을 17.0 VDC가 되도록 Trimmer로 조정하였씁니다.
위 표에서 Gain은 최종 출력단이 아닌 진공관의 증폭단(즉 Anode에서 ACV 측정)에서 측정한 것입니다.
실제로 MOSFET 출력쪽에서는 이 Gain에 비해 약 10% 감소한 값이 측정되며,
120옴 저항+32옴 헤드폰을 연결 후 헤드폰 단자에서 측정하면 증폭단에서 Gain의 약 1/5이 됩니다.

보시다시피 진공관마다, 채널마다 특성이 많이 다릅니다.
특히, 위 진공관들 중 Sovtek은 grid 전압이 너무 안나와 이 회로에선 Worst case가 아닐까 합니다.
Phillips 것이 좌우 편차는 컷으나 입력 전압의 Swing 허용 정도나 낮은 게인으로 봐서 적당한 것 같습니다.
물론 파형 관찰도 못했고, 음질적인 면에서도 잘 모릅니다.
또한 같은 Brand라도 다 특성이 제각각 일 것이니 절대로 이 데이터로 진공관의 구입 기준을 삼으면 안 될 것입니다.
특히 이와 같이 특정한 회로와 작동 조건에 한정된 결과입니다.

실제 앰프 사용에선 각 채널에서 게인이 같아지도록 Trimmer로 조정이 필요합니다.

Gain 값은 Trimmer에서 조정된 저항값이 클수록, 즉 Anode 전압이 작을수록 증가합니다.
만약 이 회로에서 22K Trimmer 부분을 JFET+Trimmer의 CCS로 대치해도 잘 동작할 것인데 Gain은 지금보다 좀 증가할 것 같습니다.
물론 이 회로에서도 배터리를 Trimmer와 Anode 사이에 넣어서 승압해도 좋고요...

한편, 위 사진과 같이 제작시 순수 부품 비용은 진공관 빼고 약 5000원 입니다.^^


*** 추가 (2005.1.12) ***
위 회로에 기반을 두고 Pencil관인 Phillips 군용(JAN) 6111WA관으로 만들어 본 것입니다.



여기서는 Trimmer를 47K 옴짜리로 사용했습니다.
그런데 좀 아슬아슬 하군요. 다시 만든다면 훨씬 큰 용량으로 사용할 것입니다. (최소 100K 정도 사용 요망)

다음은 Trimmer로 Anode 전압이 18VDC가 되도록 조정한 후에 실측한 결과입니다.
6922관과는 약간 다른 특성이 있음을 알 수 있습니다.



6111WA은 http://www.primeaudio.co.kr 에서 냉동처리하지 않은 신품관(NOS)을 개당 1만원(+배송비 3000원)에 구입해서 사용한 것입니다.
통상 사용에서 수명이 무려 10만시간이라죠?
연속으로 11.4년입니다. @.@

6111WA의 데이터시트는 그리 흔하지 않은데,
http://tdsl.duncanamps.com/show.php?des=6111 에서 참고하시면 됩니다.
한편, 6111과 6111WA와의 스펙상 차이는 없는 것 같고, WA는 Mil. Spec.(즉, 군용 규격 만족)임을 나타내는 것 이라고 합니다.
원래 6111는 미사일 유도시스템에 사용을 목적으로 개발된 것이라 내구성이 극히 보장되는 관인 것 같습니다.

이것은 0.5 mm 정도 굵기의 길다란 리드선 8개가 그냥 나와 있어서 별도의 진공관 소켓은 없습니다. 그래서 일반 IC 소켓에 꽂은 것입니다. 어차피 설치하려면 리드선을 잘라야 하지만, 멀쩡한 다리들을 잘라내니 마음이 아프더군요.


*** 추가 (2005.1.17) ***
이 Grounded-Cathode 하이브리드 앰프에 대한 PCB Layout을 소개합니다.

좀더 일반화해서 그린 회로도는 다음과 같습니다.



6922 진공관을 쓸 때의 부품 배치입니다.
6111WA 진공관 사용시도 거의 같으니 중복하여 올리지 않겠습니다.



다음은 실제 에칭에 사용할 수 있을 정도 해상도의 Artwork Image 입니다.

6922용 --> http://www.has.pe.kr/ftp/sijosae/MHHA-GC-6922.gif
6111WA용 --> http://www.has.pe.kr/ftp/sijosae/MHHA-GC-6111WA.gif

*** 추가 (2005.10.19) ***
배터리를 삽입하는 위치를 변경한 회로도를 소개합니다.
이렇게 구성하면 원래의 취지와 동일하면서도 배터리를 채널마다 별도로 설치할 필요없이 양 채널에서 공용이 가능하게 됩니다.
9V 배터리 2개정도를 사용해서 18V를 확보하시면 좋은 결과가 있을 것 같습니다.



*** 추가 (2005.12.24) ***


RMAA 5.5 로 위 앰프(SOVTEK 6922관 사용)의 왜율을 측정해 보았습니다.
한편, 보시다시피 사용한 사운드 카드 자체가 썩 좋은 것은 아니나 위의 THD 결과에 영향을 많이 줄 정도는 아닌 것 같습니다.

물론 사용하는 관마다 다소 차이가 있겠지만 이 정도라면 아주 만족스럽습니다.
실제 Headwize Library에 발표된 진공관 헤드폰 앰프의 왜율특성이 위의 값보다 특별히 좋지도 않습니다.
  • ?
    이복열 2005.01.08 19:12
    한놈 더 만드셨군요.
    이거 만들어 보고 싶어 손이 저도 근질 근질합니다.
    하스의 하이브리드 헤드폰 앰프 전성기가 오나 봅니다.
    무엇보다도 단잔원이라 만들기 쉽지 않나 봅니다.
    또한 진공관이라 생각하는 고압도 사용하지 않고...진공관의 맛을 느낄수 있다는것 또한 흥미거리입니다.
    밑에 처럼 가격도 그리 들지 않고...진공관이야 중고도 있고, 만든후 여러가지 진공관을 바꾸어
    듣는 맛도 즐길수 있고 아주 좋아보입니다.
    저도 시도해 볼랍니다.
  • ?
    박찬영 2005.01.08 19:29
    점점 만들기 편해지는군요. 멋집니다. emoticon_060
    계속되는 펌프를 언제까지 견딜 수 있을지 모르겠습니다.^^;;

  • ?
    우화수 2005.01.08 20:16
    아~ 이제는 손까지 떨리게 되는군요~ 요새 운전면혀 연습하는데, 앰프생각에 손이 떨려옵니다. ~ㅋ
  • ?
    김성중 2005.01.08 22:32
    우화수님 중독증상인데요... 하지만 정말 예전의 디스크리트 앰프만 생각하다, 이렇게 작은 하이브리드를 보니 저도 여유만 된다면 언능 하나 만들고 싶네요...^^
    무엇보다 진공관으로 듣는 맛이 어떨지 심히 궁금하네요. 신정섭님은 언제 생각해도 대단하신것같아요...^^
  • ?
    신정섭 2005.01.08 22:38
    말씀들 감사합니다.
    성중님 오래간만입니다.^^
  • ?
    신정섭 2005.01.12 16:58
    펜슬관인 6111WA로 만든 앰프를 추가하였습니다.
  • ?
    신정섭 2005.01.17 12:39
    본 앰프들에서 사용한 PCB Artwork 파일을 추가하였습니다.
  • ?
    김상록 2005.01.19 13:09
    정섭님.대단하십니다..^^ 한가지 궁금한거는...6111wa 사용한 앰프와...6922 사용한앰프...마지막으로 처음에 만드신 6922 입력커플링없는모델..중...소리성향은 어떤지요....추천하신다면..어떤걸 ..개인적인..의견을...여쭈어보네요..^^ 에칭준비도 완료했습니다...^^
  • ?
    신정섭 2005.01.19 14:24
    네. 소리성향은 정말로 제가 구별 못합니다.
    솔직히 Full-Solid State와도 차이를 잘 모르겠습니다.

    일단 최근 소개한 것들 중 제일 만들기 쉬운 앰프는 이 Grounded-Cathode 앰프입니다.
    부품 수가 적어서가 아니고, JFET의 Idss 및 Cathode 저항 값 등을 고려할 필요가 없기 때문입니다.

    한편, 6111WA와 6922의 비교에선 소리 뿐만 아니라 기술적으로도 아는바가 없어서 택1은 못 하겠습니다.
    둘다 아주 훌륭한 관으로 알고 있습니다. 특히 6111는 GE Datasheet에 보면 범용관으로서 별5개를 받은 우수한 관입니다. (그 유명한 12AU7이 별4개라지요?)

    결론을 내리기는 어렵지만 제가 가장 추천하고 싶은 것은 어느 관과 어느 회로라기 보다도, 공간적 여유가 있다면 배터리를 추가하여 anode 전압을 좀 높히시라는 것입니다.
    물론 저는 현재 누드로 사용중이므로 배터리가 없는 상태이지만요...

    만약 배터리 없이 24VDC로 쓰신다면 6111WA가 좀 나을 것 같기도 합니다.
    왜냐하면 입력 신호의 전압 여유가 크고, Gain이 헤드폰에 쓰기엔 좀더 낮기 때문입니다.
    그러나 이런 낮은 plate 전압에서의 사용이 적절한지는 모릅니다.
    또한 6111WA가 그리 널리 쓰이는 관이 아니라서 유사한 사용 예를 찾을 수 없다는 점도 결정이 어렵습니다.

    하여간 여러가지로 답변드리기 어렵습니다.^^
  • ?
    신정섭 2005.01.19 14:43
    한편, Headwize의 fa-schmidt씨도 최근 그의 가장 좋아하는 앰프가 이 Gounded-Cathode Hybrid Amp.회로를 기반으로 만든 것이라더군요.

    좀, 사설을 추가하면;
    저는 사실 본 하이브리드 앰프들에 대한 "반응"이 좀 의아스럽습니다.
    아주 많은 분들이 관심을 가져주시는 것은 잘 알고 있습니다만,
    반면 제가 한편으로 크게 기대 했던 것은 진공관 전문가 분들의 의견이나 개선 사항이었는데,
    국내외에서 fa-schmidt씨 단 한분외에 기술적 언급이 전무하네요.ㅠ.ㅠ

    상당히 의외입니다.
    이거 너무 일방적이라서요.
  • ?
    김상록 2005.01.19 16:26
    정섭님 답변감사합니다^^..기술적인 언급이라말씀하시면...진공관이라고는 오래전 학교다닐때도 그런게 있었다더라 하는 시대에 살아서 다른소자보다는 지식이 전무한상태 입니다....물론다른소자도 별다른 지식이 있는건 아니지만요. 이곳에서 그래도 참으로 많은걸 보고 배웁니다. 공부많이해서 저도 이런곳에 기술적으로 펼쳐볼날을..기대해 주십시요..^^ 다시한번 답변감사합니다..^^
  • ?
    김형택 2005.01.20 14:14
    정말 멋진 작품입니다.
    BAT1 과 BAT2의 전원을 같은걸로 사용하면 안되는지요?
    추가적인 전원공급장치를 만들어 9V를 공급해주려고 합니다.
    같은 전원을 사용하면 어떤 문제가 생길수 있는지요?
  • ?
    신정섭 2005.01.20 14:44
    네. 이 회로에서 배터리는 공유할 수 없습니다.
    그 자리에 배터리 대신 저항이나 다른 부품이 있다고 생각해 보시면 이해하기 쉽습니다.
    저항 하나로 두 채널 공유할 수 없으니까요.

    배터리 양단에서의 전압이 각 채널에서 다르므로 만약 하나의 배터리를 사용하면 두 채널에서 진공관의 anode 쪽을 서로 쇼트시키는 것과 동일하게 됩니다.
    그러나 아래 제 204번 글에서 오른쪽 회로와 같은 경우는 배터리를 공유할 수 있습니다.
  • ?
    김형택 2005.01.25 14:24
    친절한 답변 감사합니다.
    많은 도움이 되고 있습니다.
    역시 전원에 관한 질문입니다.
    9V 베터리의 소모는 이 앰프 역시 메인 전원이 켜지는 순간부터 시작 되는 것이지요?
    소모량 역시 알카라인인 경우 500시간이상이 가능한지요?
  • ?
    신정섭 2005.01.25 20:50
    네. 메인 전원이 들어와야만 배터리가 소모됩니다.
    실제로 전원을 켜지 않고, 배터리가 연결될 곳에서 테스터로 저항값을 측정하면 무한대로 나옵니다.
    즉, 자연방전외에 배터리가 소모되지 않습니다.

    한편 9V 알카라인의 경우 용량이 550-650 mAH 정도됩니다. (망간의 경우 150-200 정도)
    6922관을 사용시 약 500시간 이상, 6111WA를 사용시 약 3000시간 이상 사용가능하다는 계산이 나옵니다. 즉, 다 썼는지 아닌지를 느끼기도 힘들겁니다.^^

    이렇게 배터리 수명이 거의 잊어도 될만큼이기 때문에,
    공간만 된다면, 배터리를 생략하고 만들거나 다른 높은 전원을 별도로 구성하기 보다는 배터리 사용을 추천하는 것입니다.

    한편, 6111WA를 쓰면 망간전지를 사용하는 쪽이 덜 지겨울지 모릅니다.^^
    특히나 "LEAK PROOF"라고 딱 써있고, 세운상가의 우주기전에서 500원밖에 안 하는 파나소닉 망간전지를 쓰시면 좋을 것 같아요.
  • ?
    김형택 2005.01.27 03:58
    정말 감사드립니다.
    이제 정리를 끝내고 한번 만들어 볼려구 구상중입니다.
    다른 음향장비의 내부에 헤드폰 앰프로 꾸며넣을 작정입니다.
    잘 만들어서 다시 글을 올리겠습니다. 어쩌면 잘 안되서 질문을 드릴지도 모르는 일이지요.

    한가지 더 여쭙겠습니다.
    정섭님도 역시 Zen을 만들어 보셨을거라 생각합니다.
    이 진공관 앰프랑 Zen이 어떤 음질의 차이를 보이는지... 궁금 합니다.
  • ?
    신정섭 2005.01.27 11:33
    애고 죄송합니다. 궁금하실텐데...
    제가 소리 차이는 구별 못합니다. 다 무지 좋게 들려요.^^

    얼마전 지금까지 만든 앰프를 세어보니 110개가 넘더군요. ㅠ.ㅠ
    어찌 그 많은 앰프를 다 구별하겠어요?
    (앰프자체도 구별이 안되는데 부품이나 전원에 따른 차이는 더더욱 요원한 얘기고요.)
    그래서 요즈음은 아예 음질 상 다른 점을 찾으려고 시도조차 하지 않습니다.
  • ?
    김상록 2005.01.30 12:23
    정섭님 하나 질문이 있어서 들려습니다.....^^
    충분히 가열해서..(10시간이상 매일 듣습니다) 듣다보면......가끔 소리가 이상해서 (전압을 측정해보면)
    전압값이 변하더군요.....정전압에서의 전압은 변화가 없는데.....17볼트에 마추어 놓은 접압이...어쩔땐...20볼트를 넘을 때가 있습니다....다시 17볼트 정도로조정을 하면...소리는 다시 좋아지더군요.....
    혹시 이런경험이 있으신지 모르겠습니다...(6111사용)
    트리머를 의심해야 할꺼 같은데....좀더 정밀한걸 써야할지 궁금해 지네요....
    며칠째...이걸로 씨름하네요...^^혹시 이런경험이 있으신지요.....
  • ?
    신정섭 2005.01.30 16:01
    아. 저도 현재 6111사용 앰프로 하루 12시간 이상은 틀어 놓습니다. (연속으로는 5시간 이상씩)
    전압은 원래 움직이긴 하지만 켜고서 수십분 이후에는 안정되던데 저로서는 경험하지 못한 증상입니다.
    제 생각에 트리머의 정밀성 보다는 오히려 너무 열을 많이 받는 곳에 트리머나 기타 특성이 변하는 부품이 놓여져 있는 것은 아닐까 의심됩니다.
    혹시 또다시 그러한 문제가 발생했을 때 그 상태에서 앰프에 바람을 쬐어 식혀서 다시 원상태로 돌아오는지 관찰해 보심도 어떨까 합니다.
  • ?
    김상록 2005.01.30 16:45
    네..일단..방열판을 세로로 큰것을...달아보려 합니다......앰프를 rta로 측정해보았는데...찌그러짐 없이 전대역이 고르게 잘나오네요....^^ 열때문에 그럴수도 있겠군요......일단 몇가지 더 실험을 해야 겠어요...음질은 참 좋으네요..^^
  • ?
    김상록 2005.02.01 12:16
    정섭님 말씀대로 좀 식혀서 틀면 그런문제가 없네요..아니면.10분정도만 껐다가 켜도 그런문제는 안생기는군요..열때문인듯...합니다..방열판을 인단 큰거를 달았는데. 좀더 지켜봐야 할듯 하네요. 혹여 만드시려고 준비하시는분 계신다면 방열판 한치수 위쪽으로 큰거 달아주심이 좋을듯 합니다.. ^^
    아직 해결하지 못한것은........
    풀불륨 근처에서 클립핑같기도 하고 음이많이 찌그러지는 현상은 좀 있네요...
  • ?
    신정섭 2005.02.01 12:45
    아. 그렇군요.
    한편 풀볼륨 근처에서 찌그러짐은, 제 생각에 입력전압의 Swing이 Grid 전압의 크기에 의해 제한되므로 위 제 데이터와 같은 경우는 +/-0.6V 보다 큰 신호의 입력에서는 클립핑이 생길 것입니다. 이것이 저전압에서 사용시의 단점인데, 다행히 충분한 게인이 나오기 때문에 실제로 헤드폰에서 사용시에는 별 문제 없을 것으로 생각합니다.

    그런데 사용하다보니 역시 6111WA 쓰실때는 47K 가변저항보다 100K 가변저항을 쓰셔야 겠습니다.
    회로도 역시 100K 저항으로 변경합니다.
  • ?
    김상록 2005.02.01 17:48
    네..말씀 고맙습니다...저도 트리머...100k로 사용했습니다.^^
  • ?
    김상록 2005.02.02 14:36
    정섭님 클리핑문제요.....저전압에서 사용시의 클립핑이 뜨는부분을....
    고압을 사용하지 않코 수정할려고...
    50k 볼륨단 앞에...40k~ 50k 저항을 달아서...입력을 조금 낮추고...출력저항을 120옴을 안쓰고 10에서 30옴 정도로 조정하니 클립핑은 전혀 없고 소리도 좋은데요...이런방법이 혹시 헤드폰앰프 회로에서 잘못쓰여지는 방법인지요......

    맨날 이런질문만 드리네요....^^
  • ?
    신정섭 2005.02.02 23:12
    네. 출력단 120옴은 여기서는 게인과 험을 줄이는 것이 주 목적이므로, 다른 방법으로 해결된다면 저도 가급적 줄여서 쓰는 걸 선호합니다.
    한편 볼륨앞에 40K-50K 저항을 달면 일단 입력이 절반으로 줄겠군요.

    그렇게 쓰셔도 아무 문제 없을 것 같습니다.
    일단 클리핑 문제는 말씀대로 확실히 개선될 것이고요.
    Meier 앰프 같은 곳에서도 입력단이 비슷하게 되어 있습니다.

    http://headwize.com/projects/showfile.php?file=meier_prj.htm
  • ?
    허경호 2005.02.03 11:00
    6922회로도에서 8.3옴을 8옴으로 해도 될까요 제가 주문하다실수로 10옴 병렬 47옴으로 해야되는데 47옴대신에
    (20+20=40)옴으로 제작했습니다.
    다만들었는데 지금 확인을 못해봣습니다.
  • ?
    신정섭 2005.02.03 13:02
    네. 그 정도 차이는 문제될 것 없습니다.
    한편 8.2옴이 저항의 표준규격으로 판매를 하니, 다음 번 주문시는 8.2옴을 이용하시면 좋겠습니다.^^
  • ?
    허경호 2005.02.03 13:32
    답변 감사합니다.
    별거 아닌걸로 걱정한것 같내요.
  • ?
    김상록 2005.02.03 14:03
    답변감사합니다...^^ 정섭님 좋은하루 되시구요..^^
  • ?
    허경호 2005.02.04 22:11
    한쪽체널에서 열이 많이납니다. irf610 (저는 620을 이용했습니다)lm317각각 반대 편체널과 차이나게 열이많이납니다.문제가 있는겁니까 아님 원레 이런겁니까?
  • ?
    신정섭 2005.02.04 23:42
    느낄만큼 차이가 나면 안됩니다. 분명 뭔가 문제가 있는 것 같습니다.
    만약 진공관의 Anode 쪽 전압이 서로 비슷한지 Check해 보시고 아니라면 Trimmer로 조정해야 합니다.

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