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유리디체형 라인프리앰프 '나비를 만나다'

by 정호윤 posted Jul 26, 2007
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안녕하십니까? 정호윤입니다.

네번째라고 생각되는 유리디체입니다.



유리디체는 사운드프렉티스 10번째에 실렸던 트랜스포머 결합 라인프리앰프의 이름입니다.
WE437A/3A167M과 WE417A/5842 두가지 형태가 있습니다.

원문 참고 - 스캔본의 출처 http://www.diyaudio.co.kr - 첫장둘째장셋째장
클릭하시면 새창이 뜹니다.-원본의 크기가 매우 큽니다. 다른이름으로 저장을 권합니다.

고gm관, 중증폭율을 갖는 관을 알맞은 임피던스를 가진 트랜스포머로 구동하여 적당한 전압출력을 얻습니다.
원본에서는 4800OHM:300OHM을 사용하였고, 국내에서는 대부분 5000OHM:300OHM을 사용합니다.

국내에서는 사운드프렉티스가 나오자마자 이야기된것은 아닌듯 싶고, 제가 알기로는 실바웰드사가 유리디체에 알맞은
라인아우트를 제작하면서부터입니다. 그리고 기술/개발 담당이었던 박강수님이 실바웰드를 나와 올닉사를 설립하며,
동시에 니켈코어가 들어간 유리디체용 라인아우트를 출시하여 국내에서는 유리디체 바람이 불었었고,
한때는 유리디체가 아니면 프리도 아니다. 라는 분위기까지 조성될 정도였습니다.
덕분에 유리디체에 사용되는 관들의 가격은 그야말로 미칠듯이 올랐습니다. 

이 분위기는 상당히 오래 계속되었고, 지금도 유리디체는 트랜스포머 결합 라인프리의 대명사로 유지되고 있습니다.
증폭관을 다른것으로 쓰더라도 ?관을 쓴 유리디체로 이야기될 정도입니다

이후 트랜스포머는 다양한 제품들을 구할 수 있게 되는데, DHTSOUND에서 수입하는 룬달트랜스포머나
태창이나 다다사운드같은 국내 트랜스포머 제작업체의 제품도 많이 쓰였습니다.

□ 진공관 설명
WE417A/5842 - RAYTHEON 5842 사양서 <- 클릭하시면 새창으로 열립니다.
고gm, 중증폭율의 대표적인 관으로 저잡음, 광대역 증폭기에 적용되었습니다.
가격이 비싸기 때문에 일반적인 앰프에는 잘 쓰여지지 않는 비운의 관입니다.
상당히 좋은 특성을 가지고 있고, 음색의 경우에도 많은 사람들이 인정하는 좋은 관임에도 불구하고,
왠지 유리디체 이외에는 잘 사용되지 않습니다. (기성품에서는 실바웰드 기기에 많이 쓰였습니다.)
고gm 관의 특징인 마이크로포닉이 잘 나타나는 편이라 애호가의 속을 썩이기도 합니다.
WE에서 제작한 417A가 원본, 동등관으로는 RAYTHEON의 5842가 가장 유명하며,
상당히 여러곳에서 제작되었습니다만, 보기는 조금 어렵습니다.

EZ90 - GE 6X4 사양서 <- 클릭하시면 새창으로 열립니다.
미국형번 6X4와 동등관인 B7G 베이스의 미니어처 전파정류관입니다.
60mA의 전류용량을 갖고 있어 프리앰프에 많이 사용됩니다.
케소드가 분리되어 있어 다른 6.3V관과 히터를 같이 쓸 수 있어 아주 유용하며 이는6.3V 히터를 가진 정류관들의 공통적인 특성입니다.
사용 전류량이 적은 기기에는 거의 모두 6X4가 사용되었기 때문에 생산량이 매우 많았었고,
반도체 다이오드로 급격히 대체되었기 때문에 대기업의 진공관 생산이 중단된 요즘에도 남은것이 많고, 가격도 저렴합니다.
12.6V 히터를 갖는 12X4가 있으며, 상위규격관 6X4W(전류용량이 조금 늘었습니다.), 고신뢰관인 6063, 6202,
GEC의 U78, U707, 영국상업형번으로 CV493, CV4005가 있습니다. 

EL90 - GE 6AQ5A 사양서 <- 클릭하시면 새창으로 열립니다.
명관 6V6의 B7G 베이스 형으로 역시 진공관 후반기 작은크기가 필요한 기기에 많이 사용되었습니다.
라디오나 TV 뿐만 아니라 릴덱의 모니터앰프, 야전송수신기, 각종 계측기등 쓰인곳이 너무나 많아서
상당히 많이 생산되었습니다. 덕분에 6X4와 마찬가지로 남은것도 많고, 가격도 저렴합니다.

국내에서는 자작앰프로 그다지 눈에 띄지 않는데, 아무래도 크기가 작아서인봅니다.

개선형인 6AQ5A가 있고, 12.6V 히터의 12AQ5, 고신뢰관으로 6005,6095,6669 등(노발베이스를 포함해서 호환관이 매우 많습니다.)
GEC의 N727, 노발베이스에서는 BENDIX의 초특급고신뢰관 6094가 있습니다.

EF91 - MARCONI Z77 사양서 <- 클릭하시면 새창으로 열립니다.
들어보시는 분이 거의 없다고 생각되는 B7G 베이스 전압증폭용 5극관입니다.
특성도 좋고, 가격도 저렴한 편인데, 쓰이지 않는것이 의아할 정도의 관입니다.
5결 특성도 상당히 좋고, 3결시 증폭율은 70 정도이며 특성도 상당히 좋습니다.

미국형번으로 6AM6, 고신뢰관 6064, GEC형번으로 Z77이 있습니다.

0B2 - RCA 6074사양서 <- 클릭하시면 새창으로 열립니다.
105V 정전압 방전관입니다. 160V 를 얻기 위해서 사용되었습니다.
방전관들이 동작할때는 특별한 색이 나는데 불행히도 B7G 베이스 방전관들은 이 색이 잘 보이지 않습니다.
방전관보다 기준 전압흔들림이 적고, 전류량이 적은 관은 따로 기준전압관으로 부르고 대표적으로 85A2/5651A가 있습니다.
0B2 역시 상당히 많이 사용된 관이라 호환관은 셀수없이 많습니다. 그중 고신뢰관을 대표로 5860, 6074, 6627 가 있습니다.
궁리해보면 쓸 수 있는곳이 상당히 많은곳인데, 국내에서는 이런 방전관들이 잘 사용되질 않습니다.

□ 회로 설명
초단 쓰지 않은 SE 파워앰프라고 생각하시면 편합니다.
2차측 부하가 크기 때문에 전력을 키워주는 부분보다는 전압을 키워주는 부분이 중심이 됩니다.

WE417A의 공표증폭율은 약 40대로 5KOHM부하를 걸 경우 약 30대의 이득을 얻을 수 있습니다.
이 이득을 300OHM으로 변환하므로 5K/300= 약 16.7, 이것의 제곱근이 약 4.1로 4.1배 줄어들며 최종 이득은 약 7.3배 입니다.
물론 라인아우트의 자체 손실과 2차 임피던스를 고정하기 위한 부하저항등의 영향으로 실제로는 조금 더 줄어듭니다.

과거 업무용기기에 사용되었던 라인아우트의 600OHM 전송은 당시에 사용되었던 밸런스전송을 위한것이었습니다.
당시의 밸런스전송은 현재처럼 정상과 역상을 동시에 보내는 형태가 아니라 보내는선과 받는선을 두고 이선들을 차폐선으로 감싸
외부잡음으로부터 보호하는 형태였습니다. 당시에는 차동증폭에 의한 동상지우기가 쓰여지지 않았었기 때문에 이러한 형태의
밸런스전송이 이루어졌고, 일반적인 PA구성에서는 장거리 전송이 기본이기 때문에 저전압/대전류일때 보내는쪽과 받는쪽을
잇는 배선의 직류저항치로 인해 발생할 수 있는 전압강하를  막기위해 600OHM이라는 다소 높은 임피던스로 출력되는것입니다.
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PA앰프에서는 70V 혹은 100V 등도 같은 목적으로 전압을 높여 배선의 직류저항치로 발생할 수 있는 전압강하를 막기 위해서
사용되는것입니다. 이때는 이 전압을 스피커를 구동하기 어려우므로 유니트마다 별도로 매칭트랜스포머를 달아 정상적인 동작을
할 수 있도록 배려합니다. 빈티지 유니트들 중 간혹 매칭트랜스포머가 붙어있는것이 있는데 이것은 100% PA 스피커가 맞습니다.
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600OHM 전송은 트랜스포머 출력과 트랜스포머 입력이 기본입니다. 부하가 1차 임피던스 600OHM을 갖는 트랜스포머. 라고
정해진 상태이기 때문에 보내는쪽의 트랜스포머 2차 단자에 별다른 부하저항이 붙지 않습니다. 하지만 이것은 트랜스포머가 있다.
라고 생각되는 상태의 이야기이기 때문에, 저항으로 입력임피던스를 맞추는 요즘 파워앰프에서는 부하저항이 필수라고 할 수
있습니다. 2차에 적당한 부하저항이 붙지 않으면 2차 임피던스는 파워앰프의 입력임피던스가 되어 1차 임피던스도 변하게 되므로
원하는 부하선으로 동작시킬 수 없습니다. 상당히 무시되는 부분이지만 매우 중요한 내용입니다.

업무용 600OHM 전송기반이 아닌 현재 민수용 하이파이 시스템에서 트랜스포머결합 프리에서는 2차가 꼭 600OHM일 필요는
없습니다. 말씀드렸다싶이 600OHM 전송은 트랜스포머 출/입력이 기본이기 때문에 저항부하가 대부분인 요즘 파워앰프에는
의미가 없으며, 유리디체에서도 4800OHM:300OHM을 썼고, 2차에 270R 저항을 달아 2차 임피던스를 고정했습니다. 
자신이 원하는 적당한 전압수준을 얻기위해서라면 2차는 적당히 바꿀 수 있습니다.

유리디체의 구성은 그야말로 단순최고로서 입력볼륨, 부하의 SE 트랜스포머 후 출력 입니다.
바이어스의 경우에도 저항과 커패시터로 구성되는 자기바이어스를 적용해서 별다른 어려움 없이 작업할 수 있습니다.
문제는 구성부품이 적은 대신 이 부품들의 성향이 매우 들어나는 편이라 부품 선정에서 어려움을 겪을 수 있습니다.

전원부의 경우 제작자의 성향으로 보이는데, 전원부에 직렬로 걸리는 저항을 쓰지 않고 초크코일을 사용했습니다.
초크코일의 경우 크기가 커지고 구성에 어려움이 있는 대신 같은 직류저항치의 저항보다 높은 임피던스를 갖습니다.
커패시터양의 경우 왠만한 파워앰프에 버금가는 대용량을 사용해서 전원잡음이 발생하지 않도록 조치했습니다.
관에 따라 전원부가 달라지긴 하지만 의도는 거의 같음을 알 수 있습니다.

이번 유리디체는 증폭부의 회로만 동일하게 구성하고 B전원부와 히터전원부는 따로 구성했습니다.
게시판의 가로크기 제한으로 인해 회로도가 깨져보이므로 반드시 클릭하여 새창에서 보시기 바랍니다.



전체적인 안쪽 모습입니다.



증폭부는 똑같습니다.
 
다만 4800OHM:300OHM 에서 5000OHM:300OHM으로 바뀌었고, 입력선택기판은 회로도에서 뺐습니다.

고gm관에서 쉽게 나타나는 발진을 막기 위해서 1KR의 그리드스토퍼 저항이 사용되었습니다.
전체적인 구성은 페놀수지판에 금핀을 박아 최적화된 전용기판을 구성했습니다.

그리드스토퍼저항과 케소드저항은 PRP 1W, 케소드바이패스커패시터는 블랙게이트 220uF/16V를 사용했습니다.
채널간 간섭을 줄이기 위해 680R과 47uF 커패시터를 사용한 전원부필터를 추가했습니다.

아우트의 2차임피던스를 고정하기 위한 저항은 출력단자에 직접 땜하였습니다.

사용한 저항은 키와메 2W 입니다.


전원부는 진공관을 사용한 정전압회로를 사용했습니다.
쓰려는 케이스에 최적화하기 위해 기판을 따로 설계하여 사용했습니다.
덕분에 상당히 복잡한 구성임에도 불구하고 원하는 부분이 모두 케이스안에 들어갈 수 있었습니다.

EZ90에 의한 정류, EL90가 오차제거, EF91가 오차증폭, 0B2가 기준전압으로 쓰였습니다.

EZ90은 캐소드와 히터가 떨어져있기 때문에 다른 6.3V관들과 히터를 같이 쓸 수 있습니다.
이번 정전압부는 이것을 적극적으로 활용하여 EZ90, EL90, EF91를 모두 하나로 묶었으며,
각 관의 케소드전위를 히터-케소드 절연전압안 쪽으로 맞추기 위해 히터를 띄웠습니다.(회로의 PSU HT FT 부분)
그래서 히터권선은 전원부용 1개, 증폭단용 1개씩 빼는것으로 끝낼 수 있었습니다.

교류전원전압은 다소 높은 330V로 의아해하실분이 있을것으로 생각됩니다.
교류전원전압이 높고 실제로 사용하는 전원전압이 160V 근처라는것은 정전압전원부의 오차제거관이 소모하는 전력이 많다는것을
의미하고, 어찌보면 낭비라고도 생각되는 부분이겠지만, 이것은 정전압전원부가 안전하게 동작할 수 있도록 어느정도 과사양을
준것입니다. 회로전체에 흐르는 전류량도 상당히 많은 편이라(실측상 약 35mA + 방전관동작전류 약 5mA) 이 전류가 사용될때
교류 330V를 입력한 6X4에서 나오는 직류전압은 388V 정도입니다. EL90 케소드 전압이 약 180V이니 약 8.2W를 열로 소모하고
있습니다.(180V는 실제 B전압+바이어스전압+아우트의 1차권선 직류저항+전원분리용 저항의 강하전압을 모두 합한것입니다.)

EL90은 3결로 동작시키고 있으며 플레이트손실은 약 14W(사양서의 3결은 수직편향앰프용으로 다른 값입니다.) 정도이므로,
약 6W 정도의 여유를 두어 동작하고 있습니다.

오차증폭은 EF91를 3결로 동작시키고 있으며 발진을 막기 위해 1번그리드에 직렬로 1KR 저항을 넣었습니다.

전압기준은 0B2를 사용하여 105V를 얻고, 최종적으로 약 180V를 얻습니다.

히터전원부는 LM350를 사용한 정전압회로로 구성했습니다. 색다른 부분이라면 일반적으로 사용되는 브리지다이오드 대신
IRF에서 생산되는 31DQ05라는 쇼트키 다이오드를 사용했다는것입니다. 순방향전압강하가 거의 없고, 회복시간도 거의 없는것이
특징인 쇼트키 다이오드는 전원자체 품질도 그렇지만, 순방향전압강하가 거의 없어 히터전원부같은 전원전압이 적은 부분에 쓰이면
전체적인 전원전압을 높일 수 있어 정전압회로 동작에 도움을 줍니다. 반고정저항을 사용하여 히터전압을 맞췄습니다.
정류 후 커패시터는 20mF을 사용해 맥류를 충분히 없앨 수 있도록 했습니다.(커패시터 밑에 다이오드가 있습니다.)


바깥 모습입니다. 전원트랜스포머와 아우트 모두 몰딩을 했습니다.

몰딩할때 권선축방향을 잘못두어 전원트랜스포머와 가까운 쪽에 잡음이 조금 있습니다.

기본적인 특성입니다.
이득 약 6.4배, 약 16.1dB - 1KHz 1V를 출력할때 - 찌그러짐 0.535%
잔류잡음 - 입력은 접지와 단락, 300R 부하
왼쪽 0.36mV - S/N비 JIS-A 필터 켬 -67.4dB, 끔 -45.4dB
오른쪽 1.7mV - S/N비 JIS-A 필터 켬 -56.4dB, 끔 -32.34dB

1V 출력시 주파수특성으로 1KHz 1V의 값을 기준으로 한 각 주파수별 이득차 도표입니다.

-3dB 구역은 15Hz~70KHz, 가청주파수 대역인 20Hz~20KHz는  -1.6dB~-0.74dB 입니다.

1KHz 입출력 특성입니다. 발진기 출력제한까지 이득이 유지됨을 알 수 있습니다.


100Hz, 1KHz, 10KHz의 찌그러짐 정도입니다.

실제로 많이 사용하는 0.3~0.7V 구간은 약 0.5% 안쪽입니다. SE 구조의 한계로 저역은 다른 주파수에 비해 조금 나쁩니다.

이전에도 비슷한 모양으로 만든적이 있었는데, 당시 전원트랜스포머의 누설자속잡음을 잡지 못했었습니다.
이번에는 의도적으로 각 트랜스포머를 몰딩하였으나 권선축방향을 잘못 잡아 똑같은 일이 발생하였습니다.
전원이나 라인아우트를 규소강판으로 감아 자계차폐를 하였더라면 잡음을 잡을 수 있었을것으로 생각됩니다.

설욕전 비슷하게 의욕적으로 만든 기기였지만 세세한 부분을 신경쓰지 못한 탓에 2차 도전도 실패하고 말았습니다.



잡음의 유무를 떠나 느껴지는 음색은 좋습니다.
유리디체라고 불리는 라인아우트를 사용한 프리앰프들의 특징인 사람목소리의 사람다움은 확실히 느껴집니다.
또한 이번에 사용한 태창 라인아우트의 특성이 우수하여 전대역이 모나지 않고 듣기 편한, 질리지 않은 음색을 냅니다.
조금 불만이라면 저역의 떨림(부밍?)이 약간 느껴지는데, 이건 제 청취환경이 나빠서입니다.(정확히는 스피커)
충분히 무게가 있고, 전달해주는 저역을 충분히 재생할 수 있는 스피커에서는 괜찮을것으로 봅니다.

여유가 된다면 3차 시도를 해보고 싶습니다.
---
이후 증폭부와 전원부를 나눴습니다.

나눈 결과로 잔류잡음이 극단적으로 내려가 0.07mV/0.08mV가 되었습니다.

그럼 이만...