[소개] 사트리(Satri) 회로 맛보기

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[소개] 사트리(Satri) 회로 맛보기 - 신정섭

최근의 절두 상태를 유지하지 못하고,
다시 인두를 잡게 한 것이 있었습니다.

일본외에서는 거의 소개되지 않았던 Satri 회로(새로운 증폭방식, 그러나 결국엔 커런트 미러회로)를 우연히 발견하고는,
주체할 수 없는 뭔가가 밀려들어와서 이렇게 약식으로 헤드폰 앰프를 만들어 보았습니다.
사트리 회로는 Single Channel용으로 IC화 되어 제일 싼 것이 개당 50000원 내외의 놀라운 가격으로 판매되며 상당한 호평을 받고 있습니다.
게가다 이 IC를 사용해 만든 인티앰프는 제일 싸고 단순한 회로의 것이 무려 1백만원 수준입니다.
아마, 일본 오디오계 또는 자작계에서는 대단히 유명한 것 같습니다.

한편 일본에선 사토리로 읽을 것 같은데 분명 Satori가 아니라 Satri라고 제안자가 밝히고 있어서 사트리라고 적었습니다.

회로는 특허에 걸려 있는 것으로 압니다.
게다가 현재 제품화 되어 매우 고가에 판매되고 있는 것이므로,
회로 자체를 구체적으로 소개하는 것은 매우 조심스럽습니다.
심지어는 링크조차도 썩 내키지 않습니다.

그래서 회로 자체 또는 그 일부분을 소개할 수 없을 것 같고, 인터넷을 검색하시면 짐작할 수 있습니다.
다만, 구체적이고 명시적으로 회로가 소개된 것이 아니고,
다소 개념적이고 회로 자체의 minor change가 많이 이루어졌던 탓에,
정확이 일치하는 회로를 찾을 수는 없었습니다.
또한 많은 이러한 상용품들처럼 그 구체적인 회로는 베일에 싸여져 있습니다.
하지만, 제 생각에 정확한 회로를 찾는 것이 중요한 것 같지는 않습니다.

기존의 증폭원리와는 전혀 다른,
즉, Feedback에 의한 차동 증폭이 아닌 것이지만,
원리는 너무나 간단합니다.
하지만 기존과는 다른 증폭 방식으로 인해 얻을 수 있는 여러 장점은 너무나도 많습니다. (우리는 이 부분에서 배울점이 있습니다.)

참. 국내에서도 관련 리뷰가 있고, 얼마전 월간지에도 소개되었었나 보네요.
다음입니다.
http://www.feelav.com/Others/bakoon.html

다음은 일본쪽 홈페이지.
http://www.tachyon.co.jp/~bp/

일단 사진을 소개하고,
자고 일어나 저녁 때 즈음에 좀더 상세한 설명 드리겠습니다.


=== 추가 =========================================

본 앰프에 대해 설명드리겠습니다.

일단 가장 정확하고 많은 정보를 알 수 있는 방법은 www.google.co.jp 등을 "satri ic"라는 키워드로 검색해 보시면 되고,
아시다시피 naver의 인조이재팬(http://enjoyjapan.naver.com )과 같은 무료 서비스에 의해 큰 불편없이 일본어를 번역하여 읽을 수 있습니다.
아니면 인조이재팬에서 바로 "satri ic"로 검색하셔도 됩니다.

우선, 제 생각에 Satri 회로를 가장 보기 쉽게 나타낸 것이 다음 링크입니다.
http://www.af.wakwak.com/~goda/k/satri.htm
(만약 제가 간단한 헤드폰앰프 겸용 인티앰프 자작을 한다면, 현재로서는 이 회로로 기반으로 할 것 같습니다.)

이 링크에 나타난 인티앰프 구성은;

소스 셀렉터 --> 입력단(다이아몬드 버퍼) --> Satri 회로(Current Mirror) --> 볼륨 --> 출력단(달링턴 구성의 다이아몬드 버퍼), 그리고 DC 서보입니다.

보시다시피, Satri 회로 자체는 단지 Current Mirror에 불과합니다.
단, 제가 볼때 좀더 정교하게 디자인된 modified Wilson current mirror 입니다. (죄송합니다. 문자를 써서... 사실 저도 잘 몰라요.)
Current Mirror 자체가 궁금하시면 다음 링크를 참고하세요.
http://www.ehtec.com/part/circuit/ci.php?s=6

보기엔 TR이 8개나 들어가서 매우 복잡한 것 같지만 그 동작이나 기본원리는 너무나 단순한 회로입니다. (그러므로 부품수 만으로 복잡하다고 판단할 일은 아닐 겁니다.)

이것이 어떻게 증폭작용을 하냐고요?
바쿤 홈페이지에도 언급되어 있는 것처럼 Satri 회로 자체는 증폭하지도 않고 증폭과 직접적인 관련이 전혀 없습니다.

입력 전압을 그대로 출력하는 것이 Voltage Follower이지요?
제 마음대로 쉽게 설명드리면 이 회로는 Current Follower(?)와 같습니다.
(물론 Current Follower가 되려면 입력 임피던스는 0, 출력 임피던스는 무한대가 되어야 할 겁니다.)

즉 입력단에 들어오는 전류만큼 출력단에서 출력한다는 것입니다.
아시다 시피 소리 신호는 교류 전압입니다. 그러므로;

"소리신호 (Vin) --> 입력저항 (R) --> Satri 회로 --> 출력부하 (RL)"

이렇게 연결한다고 가정하면, Satri 회로로는 Vin/R 만큼의 전류가 흘러들어가고 Satri 회로 출력에도 동일 전류가 나오므로 출력 부하 양단에는 (Vin/R)*RL 만큼의 전압이 걸리게 되어 결국 게인은 RL/R 이 된다는 너무나 간단한 원리입니다.  (그런데 반전증폭입니다.)
재미있는 것은 볼륨이 Satri 회로 출력에 붙는다는 것입니다. 즉 RL 자체가 볼륨이 되지요.
어찌보면 간단하다 못해 엉성한 것이 아닌가하는 생각도 들지만 이 회로에 대한 경험자들의 평은 결코 그렇지 않은 듯 합니다.

애고고, 더이상 설명하면 제 실력이 들통나고, 더 아는바도 없습니다.
이러한 원리에 의한 이 회로의 특장점은 너무나 많으니 검색을 통해서 구하시길 바랍니다.
아마 설명된 것을 보시고 이해가 된다면 저처럼 뿅가실 것 같습니다.

간단히 몇가지만 정리하면;
- Non Feedback (원리상 Feedback을 걸수도 없음)
- 기존에 비해 S/N 비, Slew Rate, 고주파 특성 탁월
- 증폭도를 입력저항과 출력부하 저항의 비에 의해서 단순히 결정할 수 있음.
- 특히 볼륨 자체에 의해서 증폭도 조절가능
- 입력 신호 레벨을 최고로 받을 수 있는 반면, 앰프의 핵심부에서 작동점은 대부분 저전압 상태를 유지하므로 여러모로 유리하고 특성이 향상됨.
- 입력 전압에 크게 영향을 받지 않음
- +/-3V 에서도 작동 (이것은 제가 확인해 보았습니다. 이 이하에서도 꽤 훌륭!!!)

결국 어떠한 완전한 앰프가 되기위한 구성은 Satri 회로만 가지고는 불가능하므로,
입력버퍼 + Satri 회로 + 출력버퍼(또는 출력단) 으로 됩니다.

보아하니 Satri 회로를 사용하는 분들은 제가 너무나 좋아하는 다이아몬드 버퍼회로를 전적으로 애용하는군요. ㅎㅎㅎ

한편, 이 회로는 이미 10여년 전에 알려지고 특허화 된 것이고,
이 회로를 IC화하고 계속 버젼업되어 현재에 이르고 있는데 기본적인 아이디어가 변한 것은 없는 것 같습니다.
솔직히 너무나 간단한 아이디어라서 이것이 정말로 대단한 것인가 생각도 됩니다만, 언제나 그렇듯이 알고 보면 별 것 아닌 것을 우리는 너무나 모르고 살고 있으므로 이런 점에서 교훈이 있고, 이것을 구체화 시켜서 상용화 시킨 점도 놀랍습니다.

아마 최근의 Satri IC v4.3 에서는,
Current Mirror가 두개 들어 있어서 1개 또는 2개의 직렬사용을 선택할 수 있도록 되어 있는 듯 합니다. (즉, 하나로 반전증폭, 또는 두개로 비반전증폭 중 선택)
실제로 IC 사진을 보면 썰렁한데 이것이 채널당 5만여원에 팔리고 있다는 것을 보면 대단하다고 생각합니다.
한편, version은 5.1까지 나와 있는데, 제가 이해하기로는 5.1은 Satri 회로가 아니고 Plug in 처럼 기존 4.3과 같이 사용하도록 된, 보강된 CCS를 제공하는 모듈인 것 같습니다. (세상에 이 모듈만 해도 가격이 장난 아니죠. @.@)

저는 이 Satri 회로를 적용하여 나중에 한번 거치형으로 제대로 만들어 보고 싶은 생각이 있습니다만,
현재로서는 일단 마음이 급하고, 또한 휴대용으로도 상당한 성능을 내 줄 것 같아서 이렇게 만들어 본 것입니다.
즉, 다음이 제가 만든 앰프 모듈의 설명입니다.

- 매우 낮은 전압에서도 구동되니 1.5V 배터리 4알이면 충분하다고 판단되었음.
  (실제로 제작후 테스트해보니까 건전지의 소모를 감안해도 1.5V*4로 훌륭하고 충전지라면 1.2V*4로도 가능하지 않을까 함)
- 또한 소비전류량이 매우 적고 또한 충분히 조정이 가능.
  (위 제가 만든 양채널 앰프는 무음시 총 15mA 정도 소모됨)
- 크기가 작다.
- 아주 싸게 만들 수 있다.

다음은 제가 약식으로 적용한 회로의 설명입니다.

- 입력 버퍼는 이러한 휴대용의 수준에선 없어도 큰 지장이 없을 듯하여 생략
- Satri 회로는 위 링크에서의 회로(Modified Wilson Current Mirror)를 그대로 사용
- 출력 버퍼단는 다이아몬드 버퍼 사용
- DC Offset는 출력 버퍼에서의 한쪽 바이어싱 전류량을 가변저항으로 조절하면서 맞춤 (그냥 제 생각에 의해서 구현해 본 것인데 그리 좋은 방법같지 않음)

만든 소감은;

소리에 대한 말씀은 드리기 어려우나,
현재의 저렇게 만든 상태로는 엉성한 부분이 많아 여러 부분 보완해야(언젠가...) 할 것 같습니다.
어차피 호기심 충족이 가장 큰 이유였으므로 만족합니다.
아. 소리가 마음에 안든다는 얘기는 아닙니다.
남들은 다들 소리가 좋다고 그러는데 저만 나쁘다면 제가 잘못 만들었거나 제 취향이 특이한 것이겠죠.

한편, 느낀 점은 볼륨을 아주 좋은 것으로 써야 하겠으며, 0옴이 되지 않도록 수옴의 고정저항을 볼륨에 직렬연결해야 할 것으로 판단됩니다. (왜냐하면 0옴이라는 것은 Current Mirror 출력에서 Short 난다는 이야기이니까요.)
게다가 접촉이 불량되면 끔찍하게 증폭되므로 이를 고려해야 합니다.
또한 DC Offest는 OP를 이용한 DC Servo를 달던가, 아니면 Satri 관련 사이트에서 나타내고 있는 반고정 저항 연결방법에 따르는 것이 낫겠다고 생각이 들었습니다. 입력 버퍼단도 제대로 달고요.

하여간 완성도를 높이면 아주 좋은 성능을 낼 수 있겠다는 생각이 들었습니다.
게다가 헤드폰 앰프 뿐 아니라 프리앰프, 파워앰프 등 여러가지로 응용할 수 있는 회로이므로 이번에 좋은 것을 배웠다는 것에 무엇보다 기쁩니다.

그럼. 우리 하스 가족분들께도 흥미있는 정보였기를 바라면서 또다시 외칩니다.

하스 만세 !!!