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앰프 설계

KDK 목표

조회 수: 3484, 2014-06-05 03:30:52(2013-03-18)


    


 


진공관 Amp의 주류는 진공관 전성기에서 말기에 거쳐 개발됀 빔/5극관 Push Pull 형 Amp 들입니다.

말기에는 Tr Amp 와 충분히 경쟁이 가능한 고성능 Amp 들도 나왔습니다. 


미국의 주류 Audio Engineer 들의 정점은 왕년의 300B /Altec 극장 System  으로 시작해서 초기의 2A3/6V6/ 6L6 진공관을 개발하고 이들을 사용해서 수많은 명기 진공관 Amp 를 개발한 사람들이 차지하고 있었습니다. 


Power 반도체가 실용화 돼자 이들 은 진공관으로 못한 한? 을 새로운 반도체로 풀기 시작했습니다.

이때 제가 Bipolar Power Transistor Complementary Pair (NPN-PNP)를 개발 하면서 이들과 같이 일을 했습니다.

진공관으로는 못만든 200W -1,000W 의 고성능 Amp 가 쉽게 개발돼고  Portable로 생각도 못한 새로운 Audio 장비들이 하루가 다르게 세상에 태여 났습니다. 이들은 가정용이 아니고 주로 고가의 방송이나 전문가용 이였습니다. 


엉뚱하게 Audio Amp는 옛날 300B single Amp 가 최고다 -- 하고 일본에서 떠들고 나왔습니다.  

미국의 Audio 주류 원로들의 반응은 - "웃기지마" 였습니다.

 

이들 미국 Audio 전문가들은  300B 소리를 모르는 화성에서 온 사람들이 였나요?


그 후의 300B 역사는 여러분들도 잘 알고 계실겁니다.


제가 보기에는  문선명씨의 통일교와  비슷한데가 있습니다. 

기독교 주류에서는 이단시 하지만 한번 믿게돼면 절대적이고 재정적 으로도 성공했습니다.


 KDK 의 목표는 어디까지나 Distortion 제거로 완벽한 Amp 를 만드는 겁니다.

 

 "소리가 좋아(?) 진다고" 양념 으로 Distortion을 추가하는 것은 일종의 변칙 Application 이라고 볼수 있습니다.  

 

저의 정체는  반도체 소자 개발이 본업입니다. 1934년 이북 함흥에서 태여나 서울공대 전기공학과 를 나와 

미 Ohio State U 에서 반도체를 전공 했습니다. 


진공관은 1950년대 Amateur Radio 에서 2E26 -6V6 PP Plate변조 10W A3 송신기 제작에서 시작한 취미 입니다. 

그 당시는  전자 Parts 구입처는 청계천가에  몇 안되는 노점상 이였습니다.


KYJ

출력단에 트랜지스터를 썼다면 트랜지스터 암프 소리가 날 것이고 진공관을 썼다면 진공관 암프소리가 나겠지요. 현대적 고체소자 증폭기들은 왜율이 거의 제로에 가깝도록 작습니다. 사실 잘 만든 암프라면 소리가 거의 비슷할 것이라고 봅니다. 트랜지스터로 만들었건 진공관을 사용했건 별 관계가 없다고 봅니다.

고조파 찌그러짐은 거의 5%정도가 되더라도 우리 귀에 크게 거슬리지 않는다고 합니다. 정작 귀에 거슬리는 찌그러짐들은 그 발생 미캐니즘이 고조파를 생성하는 미캐니즘과는 매우 다르다고 봅니다. 대표적인 것이 아마도 PP암프에서 발생할 수 있는 코로스오바 찌그러짐일 것입니다.

문제는 고조파 찌그러짐을 발생시키는 미캐니즘이 동시에 혼변조를 발생시키기도 한다는 점입니다. 그렇다면 고조파 찌그러짐도 낮출수록 좋다는 말이 되는데 문제는 어느정도까지 낮출 것인가라는 의문이 생길것입니다. 진 히라가는 상당한 고조파 찌그러짐을 함유하고 있고 그래서 상당한 혼변조를 일으킬 수 있는 진공관 싱글 암프가 고조파 찌그러짐이 상대적으로 매우 낮은 TR 암프보다 오히려 더 '음악적'으로 들리는 사례를 소개한 적이 있습니다. 그는 그 원인을 찌그러짐을 줄이기 위해 TR 암프에서 적용한 부궤환회로를 통한 IID (인터페이스 인터모듈레이션 디스토션)에서 찾고 있습니다. 


실제 이 진공관 싱글암프의 투톤 입력의 스펙트럼을 보면 상당한 혼변조가 발견되었습니다. 아마도 혼변조가 있어도 어느 정도 레벨이 작으면 큰 문제가 아닌 것 같습니다. 강박사님이 추구하시는 것도 바로 이런 측면에서 설명이 될 것 같네요. 찌그러짐을 될수록 줄이되 짝수파 고조파를 너무 줄여서 오히려  홀수파 고조파가 도미넌트 고조파가 되지 않도록 하는 범위에서 줄인다는 것입니다.

필자는 36LW6 3결로 싱글도 만들고 PP도 만들어 보았습니다. 미묘한 차이지만 소리가 같지는 않은 것 같습니다. 싱글이 PP에 비해 약간 대역폭이 좁은 것 같은 느낌은 들지만 어떤 이유인지 싱글이 듣기에 편하다는 느낌을 같습니다. 그러나 한가지는 분면합니다. 암프가 기본적인 사양을 충족시키지 못한다면 결코 소리가 좋을 수는 없다는 점입니다. 적어도 가청주파수 대역안에서 주파수 특성이 균일하고 고조파 찌그러짐도 가능하다면 1,2% 이내여야 한다는 것입니다. 이정도 스펙도 만족시키지 못한다면 소리가 좋을 가능성은 아주 작다고 봅니다.


70년대 초에 211 pp 암프를 만들어 본 적이 있습니다. 입력트랜스를 사용한 아주 고전적인 회로에 무궤환 암프였습니다. 평활회로에 고물 전해콘덴사를 사용한 관계로 용량부족으로 PP임에도 험이 상당히 크게 들리는 암프였습니다. 당시 주머니 사정이 비교적 좋은 직장동료는 일본에서 갓 발매한 최신형의 트랜지스터 암프를 사들였습니다. 그래서 필자가 만든 암프를 가지고 가서 그의 신형 암프와 AB 테스트를 해 보았습니다. 상당한 크기의 험에도 불구하고 그 친구나 저나 모두 211 암프가 소리가 좋다는 점에 의견일치를 보았습니다. 당시의 TR 암프들은 분명 진공관 암프에 상대가 되지 않았습니다. 


필자는 다이나코 60W TR 암프를 지금도 가지고 있는데 10KHz 스퀘어 웨이브 레스폰스가 이정도로 깨끗하게 나오는 암프를 별로 보지 못했습니다. 그런데 소리는 어떨까요? 뭐라고 말로 표현하기는 힘든데 소리가 매우 엷다는 느낌이 많이 듭니다. 진공관 암프는 이에 비해 소리가 풍성하고 따듯하다는 느낌이 듭니다. 그러나 이런 암프들은 3,40 년 전의 암프들입니다. 최근의 TR암프들은 진공관 암프와 구별하기 힘들다고 생각합니다.


본인도 어릴 때 부터 진공관을 가지고 놀던 사람입니다. 대학 재학중에 처음으로 트랜지스터가 나와서 4학년 마지막 학기에 트랜지스터 코스를 한코스 배웠으니 진공관이 더 익숙한 사람입니다. 그렇지만 이제 진공관은 사라져 가는 기술이라는 점은 자인해야 할 것 같습니다.

현대 암프는 진공관으로 만들었건 솔리드 스테이트 암프이건 잘 만든 암프는 음질의 차이를 느끼지 못할 것으로 생각합니다. 암프 기술이 그만큼 발전한 것인데 주파수 특성이, 가령 1% 혹은 5% 이내로 거의 비슷한 2개의 암프를 같은 출력레벨로 조절하고 시청 테스트를 한다면 이 두 암프를 구별해 낼 수 있는 사람은 거의 없다고 보입니다. 

얼마 전에 "황금 귀"를 가졌다는 사람들만 모아 놓고 다불 불라인드 테스로 암프 시청을 한 적이 있었다는데 가장 음질이 좋다고 선택 받은 암프가 대량생산된 일제 (도시바?) 싸구려 암프로 판명되었다는 좀 웃지못할 일이 있었다고 합니다.

그렇기는 해도, 나는 진공관을 좋아합니다.

진공관 암프와 트랜지스터 암프의 음질 차이에 대한 논란은 한때 오디오 잡지의 단골 메뉴였던 적이 있었지만 이제는 그런 논란은 더 이상 보이지 않습니다. 우리 동네에 하이엔드 오디오 스토아가 하나 있어서 들려 보았는데 취급 품목들이 거의 솔리드 스테이트 암프 였습니다. 진공관 암프도 있기는 한데 전체 매출의 10%도 되지 않는다고 합디다. 참고로 여기서 파는 암프중 싼편에 속하는 것이 $5,700을 호가하는 최신판 Mc275였습니다. 1960년대 초 혹은 그 이전에 나온 것으로 알고 있는데 아직도 생산하고 있는 유일한 진공관 암프 같습니다


진공관 암프가 한국, 일본을 포함한 동남아 지역에서 일종의 스테이터스 심볼, 즉 신분 표시가 되지 않았나 하는 생각이 듭니다. 한국에서도, 미국에서도 고급 차가 그런 역할을 하고 있는지는 오래 되었지만 진공관 암프도 이제 한 몫 하는 것 같습니다.


한국 드라마 배경에 소품으로도 많이 보이는 것을 보니 그런 생각이 듭니다. 언젠가 신문 기사를 보니 지 아들을 인정하지 않는 이외수의 화천 아방궁에도 거실에 진공관 암프가 있다는 군요. 시스템이 천만원이 넘는 모델이라고 합니다. 이렇게 보면 디자인을 잘하면 아직도 진공관 암프가 장사가 될 것도 같습니다.


한국에서 보면 일부 유럽제 암프들. 미제도 마찬 가지지만, 터무니 없이 비싼 값에 팔리는 것을 봅니다. 이 틈에 한국에도 개인 제작자들이 CNC 가공 샤시를 써서 고급으로 보이게 만들어서 상당한 가격에 파는 사람들이 있는 것 같네요. 그렇게 해서 먹고 살 수 있는 모양이니 대단 합니다.


"별그대"란 드라마는 본 적이 없어 모르겠습니다. 그러나 서병익 오디오 이야기는 들은 적이 있습니다. 그 밖에도 몇 사람 더 있는 것으로 알고 있습니다. 정호윤 이란 사람도 있고 구음 공방, 그 밖에 청계천 세운상가에서 잔뼈가 굵은 이름도 생각나지 않는 사람, 등등

흔히 암프 제품은 4배의 마크 압을 하는 것으로 알고 있습니다. 즉 소비자 가격 1,000불 짜리 제품이라면 생산 단가가 250불 정도라는 말입니다. 판매 비용이 제품 생산가 보다 많고 여러 부대비용 때문에 이 정도 마크 압이 아니면 장사가 안된다는 것입니다. 한편 생산가에서 코스메틱스에 지출되는 비용은 25% 이상이 보통인 모양입니다. 상당한 비용이 겉모양 꾸미고 치장하는데 든다는 것이지요. 경우에 따라서는 이것이 생산가의 거의 절반인 경우도 있다고 합니다. 음질을 좋게해서 귀를 즐겁게 하는것 보다 눈을 즐겁게 하는데 더 돈을 쓰는 것이지요. 


진공관 암프에서는 출력트랜스만 잘 개발할 수 있다면 크게 어려운 부분은 없다고 봅니다. 지금 까지의 경험에서 생각해 보면 R 코아 출력트랜스라면 그 어떤 일류 제품과 비교해도 손색이 없는 암프를 만들 수 있을 것 같습니다.

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 No-gap OPT Test 하다 얻은 5AQ5 PP AMP 특성 참고로 올립니다. 

저 Distortion 2차 고조파 우세형 입니다.

 

fdd.jpg


ewq.jpg


반듯이 PWM control 이 아니라도 고주파 구형파 만드러서 승압해서 정류 하면 됍니다.

 PWM control 을 알고 계시니  Voltage control 은 쉽게 할수 있습니다.  

 

아래 사진은 고주파 PWM 전원을 사용한 Compactron  tube  Amp 입니다.

전원은 샤시밑에 장착했습니다.

 

ㅂㅁ.jpg




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