Phono Amp 공부

조회 수: 9519, 2015-03-01 14:42:20(2013-01-26)

 

로샤는 LP의 음질을 잊지 못하시고 다시 듣기를 원하시는 분을 위하여 탄생하였습니다.
인티앰프를 사용하시거나 포노단이 없는 프리앰프를 사용하시는 분은 반드시 포노앰프가 있어야 하기 때문입니다.

포노앰프는 채택하는 등화 방식에 따라 부귀환형과 CR감쇠형으로 구분합니다.
각각의 장, 단점이 있지만 로샤에서는 CR형을 채택하였습니다.

저도 1973년 부귀환형 포노앰프 (마란츠 #7의 포노부)를 자작하여 듣던 시기가 있었습니다.
그리고 수년 후 CR형 포노앰프를 만들게 되었고, 다양한 방식의 CR형 포노앰프를 만들어 사용했지만, 다시 부귀환형 포노앰프를 만드는 일은 없었습니다. 그것은 음질에서 많은 차이가 났기 때문이며, 그당시 고급 포노앰프는 거의 CR형으로 제작된다는 것을 알았기 때문입니다.

지금은, 저의 생각을 제품으로 표현하고 있지만 여전히 부귀환형 포노는 제작하지 않고 있습니다.
스스로 만족하지 못하는 제품을 출시할 수 없기 때문입니다. 

한가지 아쉬운 것은 완성도가 떨어지는 회로를 사용한 공제품 CR형 포노앰프를  사용해 보신 분이 모든 CR형 포노앰프를 평가절하하는 것을 볼 때 입니다.

CR형 포노앰프는 회로의 완성도가 매우 중요합니다. 그리고 실장 기술도 중요합니다.
같은 회로라도 어떻게 제작했는 지에 대한 결과가 다릅니다.

부귀환형 포노앰프에서는 있을 수 없는 현상이 존재하는 이유는 회로적으로 많은 변수가 있기 때문이며, 그동안 저가형의 포노앰프에서 CR형이 채택 될 수 없었던 이유가 됩니다.

로샤의 전기적 제원입니다.
형식:  CR형 등화회로를 탑재한 무귀환 포노앰프
1. 증폭도: 200배  1KHz 기준
2. 논클립 출력전압: 40V
3. 사용 진공관: 12AX7 * 3     6CA4 * 1
4. 크기: W390   D350 단자류 포함,   H93mm 

로샤는 높은 S/N비를 가지고 있습니다. 미약한 카트리지 출력전압을 취급하는 포노앰프는 어쩌면 음질보다 S/N비가 더 중요할 지도 모릅니다. 그만큼 포노앰프의 S/N비는 포노앰프를 선택할 때 중요한 검토 항목 중 하나입니다.

로샤는 논클립 출력전압이 40V 입니다. 

부귀환형 포노앰프로 널리 알려진 마란츠 #7 포노앰프 출력전압의 두 배가 넘는 수치입니다.

이것은 입력전압에 대한 마진 폭이 넓다는 것을 뜻하는 데 입력에 볼륨이 없는 포노앰프에서는 매우 중요한 항목으로 로샤가 부드럽고 유연한 음질이 되는 이유 중 하나입니다.

로샤는 무귀환으로 구성되어 진공관의 배음이 살아 있습니다. 

12AX7는 가장 진공관다운 음색이라는 평가를 받고 있습니다.

달콤하며 나긋나긋합니다.
로샤의 음색이 돋보이는 것은 무귀환으로 구성되어 12AX7의 배음이 그대로 살아 있기 때문입니다.

정밀 설계한 CR형 포노회로로 제작되어 부귀환에 의한 전기적 개선없이도 유려한 음질로 재현되는 로샤에서 CR형 포노앰프의 음질적 우수성을 확인하여 주십시오.

판매 가격: 160만원
옵션: 승압트랜스 내장할 경우 30만원 추가됩니다.

서병익 오디오    

 

Linear Circuit 설계의 기본목표가 Distortion (Harmonics 함유량) 을 최소화 하는것입니다.

위에서  "음질적 우수성" 이란  12AX7에서 나오는 Harmonics 를 제거 하는것이 아니라

정반대로 더 증폭해서 original 신호에 추가 하여 음질이 우수하다고 주장 하고 있습니다.

 

-- 이런것이 진공관 High End Audio 인가요? -- 예 그렇습니다 

 

서병익 Audio 의 주장을 한번 긍정적으로 생각해 보기로 합니다.    

KYJ: 서병익 오디오의 주장에 대한 나의 생각

• 
  

• 12AX7에서 발생하는 짝수파 지그러짐을 제거하지 않고 오히려 증폭해서 '음악성'을 높였다?!

• 이런 주장은 진공관 암프 제작자들이나 특히 싱글 암프 제작자들로부터 가끔 듣는 소리다.  그러나 조금 깊이 생각해 보면 이해하기 힘든 주장이기도 하다.

                                                                                                                                                                               

  그런데 흔히 암프는 다단의 증폭단으로 구성되어 있다.  단간  증폭기 만으로 구성된 암프란 특수한 경우를 제외하면 거의 존재하지 않는다.  아무리 간단한 암프라도 2단 혹은 3단의 증폭단으로 구성되기 마련이다.  이 경우 제2 고조파를 발생시키는 증폭단으로 2단 혹은 3단을 이어붙여 암프를 구성한다면 첫 단에서 제2 고조파만 발생한다 하더라도 2단 혹은 3단의 증폭기를 거치는 동안 제3, 제4 고조파들이 발생하게 된다.

   

   

  간단한 고등학교 수준의 수학으로 생각해 보자.  가령 암프의 입력을 X, 출력을 Y라고 한다면이상적 암프의 특성은 Y = kX가 될 것이다.  여기서 k는 암프의 이득(증폭도)이다.  그러나 이런 이상적인 암프는 현실에는 없다.  그래서 약간의 자승법칙 비 직선성이 있는 암프를 생각해 보자.  이런 암프에서 출력 Y는 Y = kX + sX**2으로 쓸 수 있을 것이다.  여기서 s는 k에 비해 작은 상수이고 X**2는 X의 제곱을 나타낸다.

   

  여기서 입력 X를 Sin(wt)로 치환하여 보면 출력에 원래 신호의 증폭된 형태인 kSin(wt) 뿐 아니라 자승항인 sSin(wt)**2가 나타나게 되는데 삼각함수를 플어보면 이 항은 다름아닌 Sin(2wt)로 나타낼 수 있어 제2 고조파 성분인 것을 알 수 있다.  그래서 자승법칙 비 직선성이 있는 암프는 제2고조파를 발생시킨다는 것을 알 수 있다.

   

  다음 이 암프에 두개의 신호를 동시에 입력시킨다고 생각해 보자: X = Sin(w1t) + Sin(w2t). 즉 두개의 다른 주파수, w1, w2의 Sine웨이브를 입력시킨 경우이다.  이상적 암프라면 출력Y는 Y = ksin(w1t) + ksin(w2t)가 되어 혼변조는 일어나지 않는다.  그러나 자승법칙 비직선성이 있는 암프에 이런 신호를 입력시키면 자승항으로 인해 두 신호 주파수의 합 또는 차의 주파수가 나타나게 된다. (삼각함수를 풀어서 확인해 보시라)  이런 현상은 수퍼헤테로다인 라디오 수신기에는 유리하게 이용하지만 오디오 암프에서는 될 수있는대로 피해야 하는 현상이다.

   

  이렇게 생각해 보면 제2 고조파 강세의 12AX7 암프는 아마도 약간의 자승법칙 비 직선성을 가지고 있을 가능성이 높다.  이 비직선성을 더욱 강하게 해 준다면 그런 암프는 각종 고조파를 발생시킬 뿐 아니라 혼변조 찌그러짐을 나타낼 가능성이 크다.  이런 암프는 심포니와 같이 여러 악기들이 동시 다발적으로 연주될 때 각 악기의 소리들이 또렷하게 구별되기 보다는 뭉뚱그려져서 시끄러운 소리를 낼 가능성이 크다.

   

  이상적 암프는 음악적이건 아니건 그 자체의 소리가 없어야 한다.  즉 무색 투명해야 한다.  암프 자체의 소리가 있다는 것은 암프가 신통치 않다는 증좌다.  본래 진정한 고수는 도를 딱는데 있어서 도를 생각치 않는 사람이다.

• 어느 암프가 고조파 찌그러짐 (하모닉 디스토션) 이 있다는 말은 이 암프가 혼변조 찌그러짐이 있을 가능성이 있다는 말도 된다.  이는 고조파 찌그러짐의 발생 미캐니즘이 혼변조 찌그러짐을 발생시키는 미캐니즘과 같기 때문이다.

•                                                             

• 암프에서 짝수차이건 홀수차이건 고조파가 발생하는 것은 암프의 비직선성에 기인한다.  암프의 입 출력 특성이 완전히 직선적이라면 고조파는 발생하지 않는다.  가령 증폭단의 입출력 특성에 약간의 스퀘어로 비 직선성이 있다 (즉 입력신호의 자승 성분이 출력에 나타나는 경우) 이것이 제2 고조파를 발생하게 된다.  흔히 진공관 증폭단은 제2 고조파 성분이 많은 것으로 알려져 있다.                                                                                                                           

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 12AX7는 가장 진공관 다운 음색 이라는 평가를 받고 있습니다. 

- 이 진공관이 Harmonics를 가장 많이 낸다는 의미-

*** 가장 Harmonics 를 많이내는 진공관 12AX7을 여러개 사용하고  NFB를 사용 안하는 CR 감쇄회로를 사용해서 NFB는 걸지 않았다.  또 완벽한 회로구성을 위해서 이 진공관 한개를 더 추가해서 남보다 높은 40V의 출력전압을 내고 있다. ***     

(NFB 는 Distortion-Harmonics  를 감쇄하는 회로방식입니다.)

보통 Pre Amp 에 진공관 증폭을 1단 더 추가하면  100V 이상의 출력전압을 쉽게 얻을수가 있습니다.  여기서는 12AX7 이 만드러 내는  Harmonics 의 추가가 소리 만들기에 공헌한 것이지 필요 이상의 고 출력 전압은 아무런 의미도 없는 것으로  도리여 S/N 비 향상에 도움이 안된다고  봅니다.

 서병익 Audio 가  "달콤하며 나긋나긋한 소리" 만드는 방법 을 소개한글입니다

 

한 편으로는 Linearity 가 좋은 진공관 (Harmonics 를 적게내는관) 을 엄선해서 사용하는가 하면 또 한 편으로는 Harmonics 를 많이내는 진공관을 일부러  골라서 여러개를 사용하는 모순을 지적 하고자 합니다. 

 ---- 상식이 안 통하는 것도 High End Audio 입니다  

 

위의 회로는 여러모로  마음에드는 회로 입니다.

Original 출처는 알수없지만 간단하고 Distortion을 줄이는 노력이 보이는 회로 입니다. 

 6DJ8 은 Linearity 가 좋은 관으로 알려진  Gm 이 비교적 높은 진공관 입니다.

증폭도는 좀 낮지만 2단 증폭으로 충분히 Main Amp 를 구동 할수 있다고 봅니다.

증폭도에서도 군살이 없는 회로 입니다. 

Cathode Bypass Capacitor를 제거하고 약간의 Current NFB를 걸어 준 것 등 등

같은 CR 감쇄 방식 이면서도 진공관의 선택으로 시작해서

서병익 Audio 하고는 모든것이 정반대의 설계 입니다. 

Phono/Pre Amp 에 WE437A가 최고로 알려저서 그값이 WE300B가 물색하게 올랐습니다.
12AX7은 증폭도는 높지만 rp 도 높고 Linearity는 별로 입니다.

저로서는  정상적인 Design 이라면 고급 Amp 에 추천하고 싶지않은  진공관 입니다. 높은 증폭도가 필요해서 쓴다면 많은양의 NFB 를 걸어서 쓰면 OK  예, Marantz 7 equalizer--

저의 Phono equalizer 선택은 High gm 관을 쓴 CR 감쇄형으로  2단 증폭의 간단한 회로입니다.

그리고 서병익 Audio 와는 정 반대로 소위 "배음" 은 철저히 제거 합니다.

여기에 연결돼는  Main Amp 의 특성/음질을  왜곡 하지 않기 위해서 입니다. 

서병익 Audio에서 "배음" 의 의미가 Harmonics 를 총칭해서 말하는것 인지 2nd Harmonics 만인지 알수가 없습니다.
특히 12AX7에서 2nd Harmonics 만 나온다고해도 (사실은 그럴수는 없지만)  KYJ님 지적한대로 여러단의 증폭회로를 거치면 Inter-modulation으로 거의 무한량의 크고 작은 Harmonics가 생겨서 Distortion 이 복잡 해지고 커저 소리가 둥굴뭉실 해집니다. 

 

서병익 Audio 에서는 "달콤하고 나긋나긋한 소리" 로 표현하고 있지만 저의 표현으로는 "소리가 둥굴뭉실" 해져서 값비싼 Amp가 특성상으로는 Distortion 이 큰  싸구려 Amp 나 다를 것이 없게 됍니다.

***437A 가 귀해진이유 - CBR 님글 옮겨 왔습니다**

'97년 Sound Practice라는 잡지책에 WE437A/3A167M과 WE417A/5842 두가지 형태의 관을 사용한 ”EURIDICE" 라는 출력 트랜스를 장착한 프리앰프가 소개되어 호평을 받은후 전세계 자작 동호인들이 너도나도 만드는 바람에 이 관들의 가격이 천정부지로 오르고 3A/167M (혹은WE437A) 은 관 자체가 거의 소진되어 가격은 끝없이 치솟는 고가의 물건으로 되어버렸습니다.

California Castro Valley 에 사는 Neil Height 씨가 오래동안 찾고 있던 간단한 회로라고 하면서 

복잡하고 유명한 회로보다  소리가 더 좋다고 합니다.

 

12AX7로 만든 Negative Feed Back 형 Equalizer Amp 입니다. (R6 는 Positive Feed back)

서병익 방식하고는 정반대의 회로 구성으로 12AX7을 사용 한다면 자작인에게는 여기 소개한 회로도 좋겠습니다.

   

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참고로  12AX7 의 회로 2가지  더 올립니다

 

 

위 회로는 고전압 저전류의 High Resistance/impedance  회로라서 

Mosfet Drain Follower 로 후단 하고의 결합을 단절하고  있습니다. 

아래는 100% NFB 로  RIAA Equalization을 했고  둘째 단의 grid leak bias (6.8 M ohm )  가 색달릅니다. 

 

  

회로 설명입니다.

 

이회로는  3.3M  6.8 M 같은 높은 저항치를 사용 한 High impedance  (아주 저 전류) 동작이 특징입니다.

 

"B' 가 4개의 부품으로 NFB 회로를 구성 하고 있습니다. 제가 올린 6DJ8/6922 CR 감쇠형의 고전류 저 저항 회로 하고는

정 반대의 설계입니다.

 

작은신호 증폭에서  High Impedance/resistance 동작은 피하는 것이 좋지만 100% Negative Feedback

으로 RIAA 특성을 만드러 내고 있고 둘째단 Cathode 를 직접 Grounding 한것으로 봐서 설계자가 나름대로

문제를 알고 설계 했다고 봅니다.  

"A" 에서 보듯이  둘째단 Bias 전압은 Grid leak current 를 6.8 M ohm 이라는 큰 저항에 통과 시켜서 얻고 있습니다. 따라서 0.01 uF 값도 grid leak current 에 지장이 없도록 최소치를 택했다고 봅니다. 일반적으로  Capacitor의 Equivalent parallel resistance 는 용량이 작아질수록  높아 집니다.

 

작은 값의 0.01 uF 를 보상 할려고  출력에는 1uF /3.3M ohm 의 CR 선택으로 저주파 감쇠를 최소화 한 것입니다.

 

실제로는 앞에 0.1 uF 가 있어서 이것과 직열로 큰 Capacitor 를 연결해 봤자 별 효과는 없습니다. 

3.3M ohm 저항 역시 여기에 연결돼는 회로의 Input impedance/resistance 가 좌우 하기 때문에  이것도 별 효과는 없습니다.

 

12AX7 을 저 전류에서 동작 시키고 있어서 외부 영향을 쉽게 받을수 있고  12AX7 제조 회사에 따라서는 동작 상태가 많이 달라질 가능성이 크다고 봅니다.  이회로에는 ㅁㅁㅁ사 진공관이 최고다 하는 말이 나올수도 있습니다.

 

High gm 관 5842 로 만든 Phono Amp 회로 참고로 올립니다.

 

RIAA  Equalizer Phono Amp 를 재 검토할 목적으로 5CQ8  Plate V/I 특성 올립니다.

5CQ8 에 남다른 애착을 느낍니다 -- CQ CQ -- 1954 년에 저의 인생을 바꾸어 노았습니다.

(CQ는 Amateur Radio  호출 신호 입니다)

 

5CQ8 5극관부를 그대로 5극관으로 동작하면 12AX7 보다더 높은 증폭도를 얻을수 있습니다.

여기서 보는바와 같이 소신호 증폭시 Linearity 는 보통 3극관 하고 다를바가 없습니다.

 

3극관 5극관 CR 감쇠형,  NFB 형 모두 검토 하기로 합니다.

어디까지나 Low Distortion 이 저의 목표입니다.

 

ㅁ

 

6LF8 5극관 특성도 아래에 참고로 올립니다.

ㅁ