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작성일 : 16-06-15 14:12
[자작] 앰프 쉽게 설계하기 (3) ... 6CY7 SE 제작과 회로검증
 글쓴이 : j
조회 : 2,126  


앞에서 설계한 회로가 잘 동작하는지, 예상한 대로 소리는 들을만 한지, 최대 출력과 설계와 실제 동작점이 일치하는지를
검증하기 위해서 이 앰프의 제작을 시작합니다.
땜질이나 부품 배치가 엉망이라도 이해하여 주시기 바랍니다.

1. 부품의 준비 

   1) 중요한 부품은 다음과 같습니다..

     - RCA  6CY7  2개  신품이며  Matched Pair 입니다. 
     - 7K : 8오옴 싱글 출력트랜스 ==> 858코어로 출력관에 비해 너무 크지만 있는 부품을 활용합니다.
           이 트랜스는 턴수가 부족하여 임피던스가 높은 관에 사용하였다가 저역이 부족하여 퇴출당했던 것입니다.
           6CY7의 내부저항이 1K 미만으로 작으니 아마도 크게 문제 안될 듯 합니다.
     - 전원트랜스는 다른 목적으로 사용하려고 구매하여 가지고 있던 것입니다.
           전압이 230Volt로 높아 전압강하용 저항 250오옴을 회로에 추가 하였습니다.
           전류는 200mA로 여유만만입니다.
     - 57코어짜리 150mA 5H 쵸크를 사용합니다.
     - 입력 볼륨도 알프스 블루벨벳 100K 가지고 있던 부품입니다.
     - 커플링은 0.18uF 필립스 필림캐패시터 활용합니다.
        회로도에는 0.22uF 로 하였으나 그리드 저항이 330k로 비교적 높으므로 0.1uF까지 줄여도 
        저역의 감쇄는 무시할 정도일 겁니다.
     - 기타 RCA입력단자, 스피커단자, AC Inlet, 저항과 전해콘은 보유한 부품 중에서 활용..

     - 케이스는 몇 년전에 무식하게 유성 에나멜을 칠했다가 온도가 좀 높아지면 끈적끈적 해졌었는데요.
       오래 되니 충분히 건조되어 괜찮아 보입니다.



2. 앰프제작 

   1). 이 앰프에 사용한 출력 트랜스는 퇴출되었던 것을 재 활용했습니다.

      << 문제점 >> 앞에서 언급했었습니다.  출력트랜스 때문에 저역에 문제가 있었을 것이라고.
                   
        6CY7 앰프에 걸고 신호를 넣어 봤습니다.
        50Hz까지는 그런대로 문제 없어 보입니다.
        30Hz로 내려가면 심하게 찌그러집니다.

        이유가 무얼까요? ==> 바로 턴수 부족에 의한 인덕턴스 저하입니다. 그리고 에어갭입니다.
        이 트랜스는 꼽방의 한 분이 제대로된 트랜스를 만들어 보려 해서 주문했던 것이고,
        내부저항이 컸던 진공관에서 저역의 감쇄가 약 -3dB 이상이었던 것입니다.
 
        그 떄 이 트랜스보다 아주 많이 감은 것(약 3500회) 과 적당히 감은 것(약 3000회)을 비교하여 보았습니다.
        3000회 짜리는 저역도 많이 개선이 되고 고역도 크게 줄지 않아서 그 앰프에 장착하였죠.
        3500회 감은 것은 저역은 무지 좋으나 고역의 감쇄가 심해서 돌려 보냈습니다.
        그리고, 이 트랜스는 내부저항이 작은 삼극관에서 사용하려 보관하였던 것입니다.


        출력 트랜스의 문제에도 불구하고 이 앰프의 저역은 잘 울려 줍니다.
        테스트 한 스피커가 48Hz에서 -3db인 스피커로 들었을 때 단단하게 울려 줍니다. 

        이유가 무엇일까요?

        그러나 30Hz 이하는 사람이 듣기 어렵고, 또 40Hz 이하를 잘 울려주는 스피커도 많지는 않습니다.
        조그만 북셀프 같은 스피커는 대부분 50Hz, 또는 60~70Hz에서 ?오프 되는 것도 많습니다.
        
        40Hz 이하를 잘 울려주는 스피커를 물렸을 때도 이 앰프의 소리가 괜찮은지는 모르겠습니다.
        어쨌던 40Hz 이상은 아주 잘 울려줍니다.


   2). 내부 배선은 깔끔하지 않습니다. 제가 배선과 땜질하는데 소질이 별로입니다.
   
       배선 단자는 진공관 소켓을 이용하였습니다.

       스피커 단자에 땜이 잘 안 묻어서 고민 끝에...중국산인데 납땜용 단자가 너무 굵어서요.
       컴퓨터 LAN 선을 까보면 여러가닥의 가는 구리동선이 나오는데 이 동선으로
       스피커단자에 2번 꽉 조여매고 납을 흠뻑 먹이고 나서, 스피커선을 이 곳에 땜질하니 잘 붙습니다.

       입력 볼륨의 접지는 앰프 쪽으로 연결하지 않고 쉴드선의 접지피복을 이용하여 RCA 입력쪽으로 뺀다음 입력접지선으로
       앰프 접지와 연결하는 것이 입력에서의 노이즈를 줄이는 방법입니다.

       출력 쪽 캐소드 저항 1.2K 5W 가 없어서 1K와 150옴을 직렬로 연결하여 사용하여, 설계 계산값과 같아졌습니다.
       초단 120K 저항도 가진게 없어서 83K와 39K를 직렬로 연결하여 사용하였습니다.



3. 회로의 검증

     1) 전원전압 

        설계 값은 225Volt에 맞추었으나, 아마도 정류관 때문 같은데 전압강하가 약 6~7Volt 더 내려가 정류관 플레이트에
        넣었던 250옴을 200옴으로 낮추었습니다.
        설계 때 225Volt 였는데, 현재 221Volt 나옵니다. 
        설계값보다 약 4Volt 낮지만 사용상 문제는 없습니다. 진공관의 편차가 보통 10%는 양호한 편입니다.

     2) 출력단 

        설계 전류값은 약 25~26mA, 실제 흐르는 전류는 26mA로 설계 값과 일치합니다.
        캐소드 전압은 설계값이 30Volt인데, 실제값은 한쪽 진공관은 29Volt, 다른 쪽은 31.7Volt로 약 2.7Volt의
        편차가 있습니다. 보통 진공관의 편차가 10% 이내는 짝이 맞는 것으로 합니다. 이 정도는 양호합니다.
        또, 출력단 로드 라인에서 60Volt 입력 때 270Volt 정도의 출력이 나오므로 설계값은 약 4.5배의 증폭률인데
        실제 측정해 보니 출력관의 증폭률은 약 4.7배 나왔습니다.

        출력단의 설계와 실측치는 거의 일치합니다.
      
     3) 초단

        설계 전류값은 0.85mA입니다. 캐소드 전압은 1.0Volt였습니다.
        실제 측정값은 1.0Volt 캐소드 전압 때, 0.83mA였습니다. 
        설계와 거의 일치합니다. 

        증폭률은 초단 로드라인 설계 때, 약 38배 정도였습니다.
        그러나, 실제로 측정했을 때는 약 27배가 나왔습니다.

        차이의 원인이 무엇일까요?
        초단 진공관의 내부저항이 60k 정도입니다. 전압증폭에서 내부저항은 로드저항과 병렬이 되어
        증폭률은 더 작아집니다.
        약 35k 로드라인을 그려보면 대략 25정도 증폭률이 나와 설계와 실측은 거의 일치합니다.

    4). 오디오 앰프에 잘 사용하지 않는 TV 수직증폭관을 이용하여 1와트 정도의 앰프를
        설계하고 실제로 제작하여 설계한 회로가 맞는지 검증하였습니다.
        설계 도면대로 앰프가 오차 없이 동작하면 또한 자작의 즐거움입니다.
  
        덤으로, 소리 좋은 저음도 잘 나오는 앰프를 얻었으니 기쁨 2배입니다.


4. 측정

   1). 주파수 특성과 음질

      -. 저역이 50Hz에서 최대 약 0.5dB 정도 부스트 됩니다.
         20kHz에서 -1.5dB 까지 서서히 하강하는 특성을 보입니다.

         진공관 앰프에서 NFB를 걸지 않은 상태에서 이런 정도의 특성은 매우 우수한 편에 속합니다.

      -. 30Hz 이하는 출력트랜스 때문에 파형이 심하게 찌그러집니다. ==> ( 아우트 제작상 문제 )
      -. 40~50Hz에서 0.5dB 정도의 부스트때문에 저역을 잘 울려주는 듯합니다.
  
      -. 음색은 중저역이 풍성하며, 따뜻한 소리입니다. 
         첼로와 콘트라베이스 베이스 기타 소리 박력있고 충분한 음량에 아주 굿입니다.
         앰프 출력이 1와트라는 것이 믿기지 않을 정도입니다.

         청음에 사용한 스피커는 음압 90db, 48(-3db)~25kHz, 2Way Dual Concentric 8인치 북셀프.

         가수의 보이스가 생생하게 전달되며, 바이올린과 비올라의 현소리의 해상력도 뛰어납니다.
         약간 감쇄하는 고역 때문에 중저역이 더 돋보이게 들리는 이유일 겁니다.

      -. 측정용 더미저항에 2.5Volt 출력(780mW) 시의 측정 사진입니다.

   2). 최대 출력

        8옴 더미저항으로 측정했을 경우 스피커출력에 약 3Volt가 넘어가면 클리핑이 발생합니다.
        최대 출력은 대략 1.1와트입니다.

        설계에서 약 1.36와트로 예상이 되었으나, 출력트랜스의 로스 등으로 1.1와트 밖에 안나오는 듯 싶습니다.
        설계값에서 크게 벗어나지 않았습니다.

   3). 노이즈

      -. 정류 후 22uF에 걸리는 리플은 약 3.5Volt입니다.
         쵸크를 통과하고 난 후 리플은 30mV 정도입니다. 쵸크의 영향으로 약 1/100 정도 줄었습니다.
         AC 임피던스가 높은 쵸크는 저항보다 리플 억제 효과가 훨씬 큽니다.
      -. 초단 전원용은 RC 필터를 한단 더 거치므로 10uF에 걸리는 리플은 수 mV로 낮아집니다.

         전원 리플    3.5Volt   >>   30mV    >   수mV

      -. 입력 쇼트 시에 스피커 출력에 나타나는 노이즈는 1mV 이내입니다.
         험이 거의 들리지 않습니다.

   4). 발열 적은 여름용 앰프

      -. 출력관과 5Y3 정류관의 히터전류가 크지 않고, 또 출력관의 플레이트 전류가 26mA로 비교적
         적게 흘리므로 열이 거의 없습니다.

      -. 출력트랜스는 열이 아예 없으며, 전원트랜스도 약간 따뜻한 정도입니다.
         소비전력이 적으니 전기세도 별로 안나올 것이며, 특히 여름에 앰프를 선풍기로 식혀가며
         틀지 않아도 되어 이 앰프의 의미가 생겼습니다.



비틀즈 16-06-22 14:39
 
간만에 J님의 글을 보니 반갑습니다^^
잘 지내시죠?
예전처럼 꼼방이 활기차면 좋겠네요.
     
j 16-06-22 17:07
 
오랫만입니다.
잘 지내시죠?
귀 노화때문인지 음악 듣는 느낌이 예전만 못합니다.
 
 

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