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[e] 마지막 2%의 좌절, 결국 돈이 웬수

by 김상준 posted Sep 29, 2005
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>기존에 나와 있는 기성 제품으로 한계를 느끼고, 개작이나 자작까지 더듬어가면서
>아무리 우수한 회로로, 좋은 관으로, 좋은 트랜스포머로 열심히 만들고 튜닝을 해도
>꼭 2%쯤 채워지지 않습니다.
>저만 그런가 하면 다름 분들도 같은 심정이라고 합니다.
>
>문제는 단순합니다.
>음량과 음질의 상관관계입니다.
>
>어떤 오디오 기기도 일정 수준에 이르면, 충분히 높은 음량으로 울리면 웬만큼 소리가 다 잘납니다.
>국산 오디오도 넓은 공간에서 크게 틀어놓으면 소리 자-알 납니다.^^
>
>모든 오디오 증폭기의 증폭도(게인)라는 것이 실제 우리가 평소 듣는 음량보다는 한참 더 높게 설계되어 있습니다. 그러다보니 가정에서 일반적으로 듣는 음량으로 맞추다 보면 별 수 없이 입력신호를 강제로 저항을 통하게 만들어서 줄일 수 밖에 없습니다.
>
>일반 탄소체 볼륨이건, 어테뉴에이터건, 권선저항이건 다 같습니다.
>신호증폭 라인에 직결로 저항을 걸어서 음량을 줄이는 방법입니다.
>그러다보니 음량을 낮게(가정 내 적정음량) 들으면 음이 메가리가 없어지고, 저역이 풀리고 중역만 겨우 나오는 식이 됩니다. 이걸 보완하자고 라우드니스 회로를 부가해서 고역과 저역을 올려보지만, 얻는 것 보다 잃는 것이 많습니다.
>
>이 문제를 해결하는 방법은 우선 현실적인 것으로는 2가지로 귀착이 됩니다.
>
>
>1. 어큐페이즈가 사용하는 '게인 레벨 변동'의 방법
>
>   일본의 어큐페이즈 신제품 프리앰프는 게인 조정을 "앰프 전체의 이득을 변경"시키는 방법으로 합니다. 물론 어렵고 까다로운 기술이고 개인이 어찌 해 보기에는 힘겨운 기술입니다.
>   물론 가격이 어마어마하게 들고....
>
>2. 트랜스포머 어테뉴에이터의 사용
>
>   프랜스포머의 입-출력 임피던스 탭을 다단으로 감고 인출선을 만들어서 다단 셀렉터에 연결하고, 이걸 변경하면서 음량이 조절되게 하는 방법입니다. 신호라인에 직결로 저항이 걸리지 않고, 임피던스 변화에 따라 증폭도가 바뀌기 때문에, 음량이 변화에 따라 음질이나 밸런스가 무너지지 않습니다.
>
>   트랜스포머 어테뉴에이터가 필요한 곳은 프리앰프와 스피커 네트워크 두 곳입니다.
>   이 두 곳에 이걸 장착하고 나면 소리가 "괄목상대"하게 바뀌어서 놀라 자빠지게 됩니다.
>
>   이 방법은 일반인들도 장착해서 사용하기 쉬운 방법이라 현실적으로 우리 같은 사람이 시도해 볼 수 있는 거의 유일한 방법입니다.
>
>   트랜스아웃 프리앰프로 어찌 해보려고, 2단 증폭, 1단 증폭, 패러싱글, PP증폭, 버퍼삽입, 인풋 트랜스 삽입 .....등등 ..... 별짓을 다 해봐도, "소음량시 밸런스 와해"라는 벽을 넘지 못하고, 결국 제가 마지막 처방으로 나선 것이 '트랜스포머 어테뉴에이터'니다.
>
>   그래서 일단 국내에서 구할 수 있는 제품을 찾아봤습니다.
>
>   허걱- 제일 저렴한 것이 일단 500만원부터 시작이 되더군요.
>   프리앰프와 스피커 네트워크 두 곳에 사용하려면 일단 1천만원은 필요합니다.
>
>   아직 빚도 많이 지고 있는데....
>
>   해결 방법은 아는데, 돈이 없어서 못합니다. ㅠㅠ;
>
>   요즘 국내 트랜스포머 제작사들의 실력이 상당히 좋아졌는데, 혹시 어느 곳에서 대량생산으로 저렴하게 트랜스포머 어테뉴에이터를 생산할 곳은 없을까요?
>

안녕하세요 윤영진님!

저도 요즈음 입력트랜스 방식에 대해 여러 가지로 공부를 많이

하고 있는데 이제 입력트랜스 방식의 프리에 대해 어느정도

알수있게 되어 글올려봅니다

사실 입력트랜스라는 것이 입력임피던스정합과 출력전압(전류,이득???)의 변동을

주는것이라면 제가 간과한 것이 비단 임피던스 문제만을 다룬 것이 일종의

문제라면 문제일수 있는데 그럼 입력트랜스를 단경우의 초단3극결합과

5극결합의 상관관계를 언급합니다

이는 제가 알고있는 사항으로 틀린부분이 있을수도 있으니 고수님들의

지적을 부탁 드립니다

일반적으로 보통의 3극관프리를 설계하는 경우 입력트랜스없이 설계를

한다고 할 때 이때 기본적인 표준설계는

튜너 옥스등의 고출력소스의 출력전압을 0.1 -0.2v로 잡고 프리를 설계하는데요

이때 프리초단의 입력그리드 전압은 소스의 정격출력전압과 (피크투피크시)

그이상의 허용전압을 받도록 바이어스를 설계합니다

따라서 보통의 회로에서 3극관 초단 설계에 있어서는 기본적인 바이어스를

1v로 설계하고 또 보통 초단그리드에 요구되는 소스의 피크입력전압에 대해

그마진을 덜줌으로서

(사족: 보통 프리입력과 파워입력에 전단에서 피크전압이 들어올 때 초단의

바이어스값과 일치되거나 조금더 높더라도 증폭부내에서는 피크마진값이

1할내지 2할에 여유가 있기 때문에 클리핑을 일으키지 않습니다)

다음단 진공관을 비교적 낮은 그리드전압으로 구동함으로써 디스토션이나

밀러효과에 의한 영향을 무시하도록 설계하는 것 같습니다

따라서 보통의 프리에 있어 초단그리드에 전류를 흘리지 않으면서

얻을수 있는 최적의 바이어스 값의 기본식은 다음과 같습니다

ec=초단진공관의 케소드에 가해지는 바이어스값

eo=다음단 그리드에 요구되는 피크그리드 전압

m=초단진공관의 전압이득

1v=대부분 전압증폭관의 기본적 바이어스값

따라서 보통의 프리초단설계에 있어 최적 바이어스값은

ec = (eo/m)+1volt 라는 식으로 정의됩니다

그런데 여기서 중요한 사실은 이것은 일반적프리의 경우의 계산방법이고

*입력트랜스방식이나 쵸크입력 방식에서는 위의 계산으로는 적용 할 수 없습니다*

왜냐면 다음에 언급할 사항에 의문점에 대한 저의 개인적인 사견이 있기 때문입니다

보통 초단3극관 프리의 설계에 있어 초단특성은 가능한한 높은게인과 s/n을 챙겨야하는

사정이 있으나 초단이득을 높이면 다이나믹레인지(디스토션상승.밀러효과에 의한 고역감쇠)가 염려되고 초단특성상 고역이 중역에 비해 10배정도 높기 때문에 고역에서의 s/n비의

획득이 어렵게 됩니다

따라서 초단전압은 될수있는한 낮게하고 다음단의 동작조건을 최적화하는 방법들을

많이 모색하는 것 같습니다


그럼 다들 잘 아는사항은 이만 접어두고 제가 아는 상식선에서 입력트랜스방식의

프리에 대해 언급해보도록 하겠습니다

일단 소스의 기본적인 정격출력전압이 0.1v라 하고 일반적인 입력트랜스없는 프리의

초단 케소드 바이어스를 1v로 가정하면 그리드 허용입력전압은 소스에서 정격으로

들어 올때는 0.2v입력이 되어 바이어스 로드내에서 움직이고 피크투피크시에도

0.2 *루트2 * 2= 약0.56v 가되어 초단그리드허용 입력전압 1v내에서 움직이므로

별문제가 없으나

입력트랜스가 개입이 되면 어떤식으로 변화가 되는지 알아보면

회로는 위와 같다라고 하고

그리드 허용입력전압 내에 있는지 알아봅니다

입력트랜스의 일이차가 600:50000 이라면 약 9배의 권선비를 갖는군요

위식에 대입해보면 0.2 * 9 * 루트2 * 2 = 약 5v(피크투피크시)정도 나오는군요

그리고 소스의 정격출력시에는 약 1.8v정도가 트랜스이차측에 나오는군요

그러면 초단회로설계에 있어 소스측의 피크투피크시의 출력전압 그이상을 그리드가

받아야 하므로(이를 허용입력전압이라고함) 기본적인 1v입력 라인프리에

위의 입력트랜스를 다는경우에는 바이어스값의 변경이 당연히 따라야하고

기본적 설계의 라인프리에서는 진공관특성곡선의 로드라인에 정합이 될수없다고

생각합니다

그렇다고 그리드 허용입력 전압을 높이기위해 바이어스값을 무조건 올랄수도없습니다

왜냐면 초단은 진공관 자체의 문제점을 줄이기 위해 저전압 저전류로 동작을

시켜야하기 때문이고 자칫 바이어스를 깊게 잡으면 위에서 언급했듯이 진공관

특성곡선상의 로드라인을 벗어나기 쉽기 때문입니다

따라서 입력트랜스를 쓰는 경우에는 (원래입력트랜스를 정합시킨회로는 제외)

회로설계가 바뀌어야하고 어차피 위의 계산대로 (트랜스 권선비가 어떻느냐에

따라 다르지만)기본 바이어스로드가 일반적인프리와는 다르기 때문에

3극관을 사용하여 입력트랜스의 전압을 받는 경우 일반프리에 비해

바이어스를 깊게 설계해야만 하기 때문에 이러면 경우에 따라서는 3극관의 장점보다는

단점이 더부각되기 때문에 설계가 복잡해지므로 입력트랜스방식은 3극관은 어울리지

않다고 생각되고 따라서 5극결속으로 가야한다고 사료되는데 5극결속의 장점이

입력트랜스 방식에서는 유리한 것이 3극관과 5극관에 같은 전압을 가하더라도

디스토션이나 이득 전극간의 정전용량 또 그리드와 어스간의실효임피던스가 크더라도

고역대의 주파수 감쇠의 영향을 덜 받는 등의 장점이 있기 때문에 입력트랜스 방식에서는

5극결속을 하는 것이 유리한 것 아닌가 생각됩니다

저도 입력트랜스 방식의 프리를 조사하기위해 많은 회로를 받는데

명프리라고 하는 대다수의 입력트랜스방식의 프리는 대부분 초단 5극결속을 하더군요

랑게빈116형 페어차일드226a프리 노이만wv2(이는 포노부이지만) v74등등...

단지 웨스턴 41.42.43은 3극관이지만 이는 일반적인 3극방열관이 아닌 직열관을 사용

그런데 이런프리의 중요한점은 프리의 소요출력전압이 높기 때문에 그에 맞는 매칭파워

앰프가 있다는 사실입니다

제가 생각해보면 이런프리에 매칭된 파워는 입력감도를 매우낮게 설계했다든가

아니면 프리출력과 파워입력사이에 게인정합을 위해 이득을 낮추기 위한 부가회로가

있다든가 하는식입니다

따라서 입력트랜스방식에 초단 5극 종단5극 트랜스출력등의 프리에서는 역시

파워앰프의 매칭에도 주의를 해야한다고 생각됩니다

윤영진님의 회로에 감히 한마디한다면 위에 제가 올려놓은 식으로 입력트랜스에

5극 1단구성으로 가든지 아니면 입력트랜스의 권선비를 낮추어서 초단회로의 바이어스에

잘 맞추던지 하여야 할것이라 조심스레 말씀드려 봅니다

물론 입력임피던스 관계를 생각하면서 트랜스를 고르면 더욱 금상첨화라 생각하고

저의 개인적인 생각인데 입력트랜스의권선비는 1:1.4또는 1:2를 넘지 않는 것이

나을거라 생각들고 어차피 600:600의 매칭은 유영진님도 잘알다시피 랑게빈입력트랜스

같은 질좋은 것이 아니라면 사용할 필요가 없다고 생각들고 일차이차 임피던스가

50k:100K정도의 트랜스로 정합하는 것은 어떨지 모르겠습니다

그러면 기본적인 소스의 출력전압 0.2 * 권선비1.4 * 루트2 * 2 = 약 0.8v(피크투피크시)

가 트랜스 2차에 나오는군요

그러면 초단 그리드허용입력 전압을 얼마로 했는지 모르겠지만 기본적인 바이어스가1v인

회로에서는 정합이 될수 있지 않을까 생각됩니다



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