대단한 13GB5 - PP, 40W출력

13GB5-PP-40W.pdf

 

 

초단회로 다시 설계 해서 밑에 올렸습니다

 

 

PP 회로 OPT Test 용으로 만든 간이 Amp 로 의외로 40W 란 큰 출력이 나왔습니다.

 

5GH8 의 5극관을 조정하면서 측정기와 씨름하다가  드디어 위와같은 특성이 얻어졌습니다.

Distortion 의 내용이 밝혀진 것입니다. 이 Amp 에서는 이 이상의 개선은 없습니다. 제가 사용하고있는 측정기의 한계 입니다.

 

PP 동작에서 2차 고조파가 거의 완벽하게 제거돼였고  3차 고조파는 NFB 로 많이 감쇄 됐습니다. PP balance 가 흐트러지면 많은 2차 고조파가 나옵니다. 이들은 모두가 진공관 동작 변동/오차 내에서의 조절입니다. 시간이 지나면 미세조정이 달라집니다. 그래도 측정기로 할수 있는데 까지 해봅니다. -- 자기설계를 Check 해본다는 의미에서 --- 

 

주파수특성은 20 hz -50 Khz 1-2 db 내에서 평탄합니다.

 

출력 Trans 는 전에 올린글에있는 13GB5 Para 용으로 SK120 R-core 를 절단해서 만든 Trans 입니다. Gap 에 삽입한 Spacer 는 제거했습니다. 그 정도의 크기면 PP OPT 로 60W 는 충분히 감당할수 있습니다.

 

이 Amp 의 출력단은 저전압 고전류 1K ohm 도 안돼는 690ohm의 출력관 Load Impedance 동작입니다

 

회로를 간단히 하기 위해서 Drive 에 필요한 전압증폭을  5극관 하나로 했습니다. 3극관 하나로는 증폭도가 큰 적당한 진공관을 못 찾았습니다. 좀 무리해서 소형 5극관으로 가용 동작범위를 전부 이용해서 큰 Drive 전압이 만드러젔기 때문에 

(1)초단관의 동작점 선택, 

(2) 대량의 NFB가 이 Amp 의 성공/성능을 좌우 합니다.

  

Plate Load 저항 0.7meg 는 저의 설계 manual 에는 없던 높은 값으로 직결을 위해 선택 했습니다.

 

(이글 끝에  초단설계 다시해서 올렸습니다.)

 

Drive 전압의 찌그러짐은 여분의 증폭도를 전부 이용해서 NFB 를 거의 20dB 가까이 걸어서 감소 했습니다. Signal 통로에 Trans 가 있스면 NFB 가 회로의 안정도를 해칠 수가 있어서 대량의 NFB는 확인하고 사용해야 합니다. 

 

많은양의  NFB는 현대 고성능 Amp 고정밀도 자동제어장치 설계에 쓰이는 회로방식 이기도 합니다.

 

위 회로에서 입력전압이 커지면 출력관 Plate 전류가 증가해서 최대 출력 40W 에서는 전류도 무 신호시의 2배가 됍니다. 아직 확실한 동작 mechanism 은 알수 없지만 동작점이 큰 출력을 내는 방향으로 이동합니다.

 

제가 원하는 아주 바람직한 동작 특성입니다.  입력이 작아지면 원 동작점으로 돌아 갑니다.

출력관이 자동 Bias 로 동작하면 이런현상이 나타날 수가 없습니다.

 

보통 2~5W 출력으로 음악을 듣는다면 Peak Power 40W 가 돼는 신호도 Clip 없이 충실히 재생해 줄수 있는 Amp 입니다. Plate Current Runaway 가 생길 경우에 대비해서 B전원의 과전류 보호 장치가 필요 할지도 모르겠습니다.   

 

위 Amp 회로도 에서 RCA 초단관을 사용했슬때의 최적전압 입니다. 반듯이 Oscilloscope 로 출력 Load 파형을 보면서  V1 cathode 저항을 조절합니다.

(A) = 72V,  (B) = 1.2V  Vsg = 36V  (C) = 78V. V2 plate load resistor 양단도 78V 입니다.

진공관 마다 조금씩 달라집니다.

 

모든 저항은 1/4W 면 충분하고 위상 반전관의 24 K ohm 2개는 2W 를사용합니다. 0.47uF Capacitor 는 음질에 관계됍니다. 400V 전압을 사용 합니다. 

 

위의 경우 초단 Bias 전압이 -1.2 V 에 불과해서 최대입력 1.1V rms (peak는 1.5v) 에서 초단관 grid 가 약간 + 영역으로 들어가는 것을 염려 했지만 아무 문제가 없었습니다.

저의 sine wave generator  termination 으로  600 ohm 를 사용했습니다. 

출력 Impedance  가 높은 입력장치는 초단 grid 가 +로 돼면  Input Impedance 의 저하로 matching 에 문제가 있슬 수도 있습니다. 즉 Driving 능력을 상실할 수도 있습니다.

 

B 전원의 출력측에 적어도 100 uF 의 Capacitor가 Signal Return path 로 있어야 합니다.

회로도에서는 전원 자체의 Output Impedace (Amp 에서 전원을 드려다보는) 는 당연히 낮아야 해서 따로 그려넣지 않았습니다. 도면에는 없어도 항상 염두에 두어야 합니다. 전기회로는 모두가 Closed circuit 로 만드러저 있습니다. 돌아오는 길도 반듯이 챙겨 보셔야 합니다..

 

또한 B 전원은 총 출력의 3배정도의 전력 공급 능력이 있어야 합니다.

 

대단한 고출력 진공관 Amp 가 만드러 집니다.

 

초보자가 만들기에 회로는 간단 하지만 진공관 마다 최적 동작점이 달라 조립후의 조정이 까다롭습니다. 

  

 

******초단 설계 다시했습니다*******

초단 5극관 Vsg 는 70-80V 가 적절한 전압인것 같습니다. 5극관의 조정은 다음단이 직결이여서 V2의 Cathode 전압이 80-90V 가 돼도록 초단의 Bias 저항 2k ohm 값을 조절합니다.

Bias 전압은 1.5 - 2.5V 면 좋습니다.

출력단은 무신호에서 Cathode 전류 70ma (입력 20W) 로 C1, C2 조절 했습니다.

NFB 조절은 NFB 극성을 확인하고 소신호 (출력 1W 정도) 에서 100 ohm "0" 에서 시작해서 큰 출력에서 Sine 파형이 찌그러지기 직전 까지 증가합니다. 

동작원리를 확실히 모르고는 어려운 조절입니다.

 

PK 분할형 Phase Inverter 는 두 출력의 Output Impedance 가 다르다고 따지기도 하지만 실제로는 두개의 진공관 특성차가 더 문제라는 것을 알아야 합니다. 위 회로에서 P-K resistance 24K ohm 로 이 정도면 충분히 낮아서 아무 문제 없습니다.

 

앞으로 참고 할려고 Ultra linear Tap 정보 올립니다

 

Q: 초단 5극 의 전압증폭이 대단한것 같습니다 
13GB5 C전압이 높아지면 출력이 증가는 되겠지만 40W 까지 나온다니 역시 대단한 관 입니다
40W 시에 동작 스코프 사진 궁금합니다. 전원트랜스도 B+ 전류증가로 훨씬 커져야 될것 같습니다.

A: 예, 증폭도가 높습니다. 거의 20db의 NFB 가 가능 합니다. 

36W 에서는 아주 깨끗한 Sine 파입니다. 40W 는 위 아래가 약간 짤립니다.

초단 5극관이 너무 소전류에서 동작해서 다시 설계해서 맨끝에 올렸습니다.

참고로 NFB를 제거했슬때의 THD 올립니다.

Scope 파형으로는 구별할수가 없습니다.

당연히 입력감도는 몆배로 증가합니다.

 

최대출력 40W - Stereo 면 2배 로 80W - Plate conversion efficiency 를 1/3 로 여유있게 잡으면 240W 의 B 전원이 필요 합니다. Trans 에서 140V 권선이 240W 의 전력을 공급하는 것입니다. 강력한 초저음 재생에는 여유있는 B전원이 도움이 됍니다. 출력관 Plate return path 에도 큼직한 용량의 Capacitor 를 사용합니다.

 

출력이 30W 면 충분 하다고 한다면 240W 까지는 필요 없겠지요 -- 설계자의 선택입니다.

 

300B SE Amp 5대분의 출력을 내는 Amp 를 만드는 겁니다.

300B Amp 가 15Kg  무게라면  75Kg 의 무게의 Amp 를 만든다고 생각하십시요. 

 

저는 쉽게 출력 전력의 3배를 B전원의 필요 전력 용량으로 봅니다.

역으로 60W 출력의 B 전원이면 20W (1 channel) 출력의 Amp 를 만들 수 있습니다.