12AT7 Single Stage PP Amp - 8W

조회 수: 174, 2015-08-16 23:01:12(2015-08-08)

1970년대에 좋은 소리니는 Amp 로 자작인들 사이에서 대 인기였다고 합니다.

THD 특성표를 보면  log/log 표에서 THD 의 증가가 거의 45도의 직선으로 THD=1% 를 넘으면서 3차 고조파에 의한 THD 감쇄현상이 나타납니다. 이 현상은 3차 고조파의 위상관계로 나타나는 것으로 보입니다.

저의 짐작으로는 2차 고조파는  PP 회로에서 상쇠되고 3차 고조파만 남은 특성으로

잘 만드러진 3차 고조파 우세형 Amp 로 보여집니다.

KYJ:

12AT7의 이득이 1.35V 입력에 36.8V의 출력을 얻었으니 이득이 대략 27배 정도네요. 12AT7은 뮤가 60정도인 것에 비해서는 이득이 적은 것처럼 느껴집니다. 출력트랜스 1차 임피던스가 너무 높은 것은 아닌지 모르겠습니다. 시간이 나면 4BS8으로 시도해 보고 싶은데 뮤가 30 정도로 낮아서 이득이 너무 낮지 않을가 하는 걱정이 있습니다. 하여튼 재미있는 착상이라 생각됩니다.

오래전에 Esoteric Audio Reaseach라는 회사에서 12AX7 20개(채널 당 10개)를 사용해서 20W(?) 암프 (E.A.R. V20)를 생산한 적이 기억이 나는데 싱글 스테이지 암프인지는 모르겠습니다. 설계자는 팀 뭐시깽이 (Tim de Paravicini)라는 친구인데 오디오 천재로 자부하는 친구입니다. 이 사람이 쿼드 II 암프 새로 나왔을 때 설계를 하기도 한 것으로 알고 있습니다.  그 전에는 일본 락스만에서 암프 설계를 하기도 했습니다.

인터넷을 뒤져보니 이 암프가 초단 증폭단이 없다고 하니 이 암프도 싱글 스테이지 암프인 모양입니다.  정확히는 기억나지 않지만 가격이 무려 4천불 정도 했던 것으로 기억합니다

인터넷을 좀 더 뒤져 보니 이 암프는 single stage PP 암프가 아니네요.  정확한 진공관 구성은 채널 당 13개의 12AX7, 2개의 12AU7으로 암프 전체로는 30개의 진공관을 사용했다고 합니다.  그리고 전단은 차동증폭기로 구성된 모양이고 출력단은 10개의 12AX7로 구성되어 있는데 출력트랜스는 1차 코일이 양극과 캐소드 코일이 별도로 있다고 합니다.  출력단 동작은 A2급인 것 같습니다.  가격은 미화 4,000불이 넘습니다.

싱글 2개가 아니고 PP암프 입니다. 회로는 한 채널만 보인 것입니다. 채널당 12AT7 8개를 사용했고 16개는 스테레오를 이야기 한 것 같습니다.  (하기는 PP암프는 싱글암프 2개를 합친 셈이니 과히 틀린말도 아니기는 합니다)

12AT7은 양극 저항이 15K ~ 11K 쯤 되니까 8개를 병렬로 했어도 양극 저항은 1.8K ~ 1.6K가 되어 그리 낮은 편은 아닙니다. 출력트랜스 설계가 만만치 않을 것 같네요. 반면 4BS8은 양극 저항이 5K 정도로 채널당 12개를 사용하면 양극 저항이 400옴 정도로 낮아집니다. 이 정도면 출력트랜스는 대략 감아도 주파수 특성에 그리 문제가 없을 것 같습니다. 이 때 입력트랜스에 권수비가 큰 것을 사용한다면 4BS8의 상대적으로 낮은 증폭율을 보상할 수 있을 것입니다.

그릿드 연결은 모든 그릿드에 1k 스톱퍼 저항을 연결하고 이를 모두 병렬연결하면 될 것 같은데 회로가 분명치 않네요..

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TV RF 증폭관 2GK5 (6GK5)  32개로 만드러보면 어떨가요.

武末  대가님은 TV 관까지는 신경 쓰지 않았던 것 같습니다.

KYJ:

그것도 생각해 볼 수 있겠습니다.  그런데 2GK5는 증폭율도 78 정도로 높아서  12AT7 보다도 약간 높습니다.  다만 7 pin 관이고 소켓이 32개나 들어가니 소켓 값이 상당하겠습니다.  그릿드 배선은 스톱퍼 저항을 최소한의 갯수로 줄이고 발진을 방지한 방법으로 배선된 것 같네요.  부픔 수는 작을 수록 좋으니 그 방법이 더 좋겠습니다.

이런 병렬 회로에서 걱정되는 것은 각관 간의 전류 발란스와 입력용량이 될 것 같습니다. 전류 발란스는 진공관을 선별하여 어느 정도는 해결이 될 것 같은데 입력용량은 어떨지 모르겠습니다.

12AT7의 경우 입력용량은 2.2pF 정도로 8개면 18pF 정도 입니다. 

4BS8의 경우 입력용량은 2.6pF로 12개를 사용한다면 32pF정도로 다소 높습니다.

Single stage single amplifier를 이런 식으로 만든다면 우수고조파 우세형 암프도 가능해 보입니다.  흔히 고조파 함유량은 진공관의 특성에 의해 주어지니까 임의로 특정 고조파가 우세하게 만들수는 없다고 생각하기 쉽습니다.  그런 주장은 전적으로 틀린 주장은 아니지만  싱글 스테이지 암프에서는 어느 정도 우수파 고조파 함유량을 어느 범위 안에서 조절이 가능하도록 할 수 있을 것 같습니다.

그 근거는 진공관의 transfer 특성에서 찾을 수 있습니다.  입출력 특성으로도 볼 수 있는 이 특성 즉 X축에 그릿드 전압, Y축에 양극 전류를 그린 특성곡선을 보면 직선부분과 포물선 부분의 합으로 보입니다.  포물선이란 2차 함수의 성분이 있다는 말인데 2차 함수의 성분이 있으면 우수파 고조파가 발생합니다.  그런데 이 트랜스퍼 특성의 어느 부분을 동작점으로 선택하느냐에 따라 포물선의 성분이 많은 부분이 있고 직선 부분이 더 강한 부분이 있습니다.  포물선의 특성이 더욱 뚜렷한 부분을 동작 범위로 선택한다면 우수파 고조파 강세의 암프가 가능해 보입니다.  물론 PP회로로 하면 우수파가 상쇄되니 소용이 없게 되겠지요.  그러나 여기서도 강박사님이 지적하신 대로  PP 발란스를 고의로  맞지 않게 한다면 우수파건 기수파건 고조파가 증가하게 되겠습니다. 

한번 생각이 나서 적어 보았습니다.

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Q: 그런데 소출력관 여러개로 출력을 내는 이유가 출력관의 특성이 좋아서입니까?

신호가 진공관을 통과 할때마다 Distortion 이 증가 합니다. 

가장 Distortion 을 적게 할려면 One Tube Stage Amp 가 됍니다.

출력관은 Gm 이높고  mu 도 100은 되야 합니다.  출력은 이런 여러개의 진공관을 병열로 해결합니다. 
Takesue 씨가 선택한 방식이 2배 승압 입력 Trans + 8 개의 12AT7 로 PP  입니다. Stereo 로 하면 16개.

12AX7은 rp 가 너무 높습니다.

특성도 평균치로 표시하고 또  aging 으로 언젠가는 죽어 버리는 불량 부품-- 이런 진공관 특성을 제대로 이해 한다면

한번 생각 해볼만한 issue 입니다.

저는 Amp 특성에 대한 생각이 좋은방향으로 - 나쁜방향으로 왔다 갔다 합니다.

KYJ:

인터넷을 뒤져서 조사해 보니 E.A.R. V20라는 암프는 12AX7 10개를 사용한 싱글 스테이지 암프가 맞는 것 같습니다. 출력이 20W라고 하는데 이 부분이 이해 하기가 힘드네요. 출력이 20W나 나온다면 관당 2W가 되는 셈인데 양극손실이 관당 2W (3극 관부 1개당 1W)인 진공관으로 2W를 낸다는 것은 상상하기 힘들기 때문입니다.

다께수에씨의 암프는 관당 1W, 3극관부 1개당 0.5W로 채널당 8개의 12AT7을 사용해서 8W 출력을 주장하고 있습니다. 설계를 따라가 보면 이는 가능해 보입니다. 12AT7은 양극손실이 3극관 당 2W로서 관 당 4W가 되어 25%의 효율을 상정하면 관당 1W를 낼 수 있습니다. 그렇더라도 바이어스를 비교적 깊게 (약 -4V) 걸어주어 B급에 가까운 AB급 동작을 시키고 있는 것으로 보입니다.

V20을 설계한 팀이라는 친구가 무슨 짓을 했는지 모르겠습니다.

이 V20 암프를 설계한 팀이라는 친구는 스포츠카 광이기도 하답니다. 이 암프 디자인은 스포츠카의 엔진 불럭을 본 딴 모양이라는 평을 듣습니다. 옛날 이 암프에 대해 읽었을 때는 12AU7을 사용한 것으로 알고 있었는데 놀랍게도 12AX7을 사용했더군요. 그런데 어떻게 관 한개당 2W의 출력을 뽑아냈는지 궁금합니다. 허용 최대 양극 손실을 초과하지 않는한 불가능해 보입니다.