RadarURL
Skip to content
아이디 비밀번호 로그인 아이디/비밀번호 찾기아이디/비밀번호 찾기 회원 가입회원 가입
?

단축키

Prev이전 문서

Next다음 문서

크게 작게 위로 아래로 댓글로 가기 인쇄
?

단축키

Prev이전 문서

Next다음 문서

크게 작게 위로 아래로 댓글로 가기 인쇄
다음 글은 2005-12-11일과 2006-10-12일에  el100 님께서 자유게시판에 올려주신 진공관 앰프 자료입니다.  
el100님의 허락을 얻어 옮겨 놓았습니다. 감사드립니다.
*************************************
이 곳 자유게시판을 순화시키기 위해 순수(?) 오디오 기기 이야기를 올립니다.
실은 언젠가 이런 글을 질답란에 올렸다가 질답 만 올리라고 운 영자양에게 엄중한 경고에 혼이 났었습니다. 그래서 여기로 피해온 것이지만...
너무 일찍 일어나, 할일이 없어 적다 보니, 횡설 수설한 것 같습니다. 너무 긴글이라고 생각하시면 읽지 마시기를.......


프리 앰프 이야기, 믿거나 말거나 이니 반론은 물론 사양합니다.
여기서 반도체 앰프라는 것은 현대적인 기술로 만든 실리콘 트랜지스터(Epitaxial, Ion Implant 등등의 기술을 사용한 것)나 FET나 현대적인 Audio 전용 OP Amp를 사용한 것만 지칭합니다.
게르마늄 트랜지스터나 구형 실리콘 트랜지스터를 사용한 오래된 것의 특성은 좋지 못한 경우가 대부분입니다. 구형이나 타용도용의 OP Amp는 오디오에 적당하지 않습니다.


프리 앰프는 입력을 선택하고 메인 앰프가 요구하는 신호 크기로 증폭하며, 신호 크기를 조정하여 적당한 출력이 나오게 조정하는 기능을 가져 콘트롤 앰프라고도 불리기도 합니다. 부가 기능으로 음색을 조절하고 잡음이 많은 신호의 저역과 고역을 제거할 수 있는 것 등등이 있습니다.

진공관 시대에서는 최대 수십와트 정도 밖에 나오지 않는 것도 전원트랜스 고전압전해콘덴서 출력관 출력트랜스가 차지하는 면적이 만만치 않고, 출력관에서 나오는 열을 방출하는 충분한 자리가 필요하여 분리하는 경우가 많았습니다.
진공관 앰프에서 분리형이 다기능 대출력 고급 앰프로 알려졌습니다.

신기술의 반도체 앰프에서는 동일 출력에서 발생하는 열이 10분의 일 이하이며 출력트랜스도 없고 소자의 크기도 작아졌고, 반도체 기술과 부품 기술의 발달로 최고 성능의 프리앰프도 손바닥 넓이를 넘지 않게 만들 수 있어 가정용으로는 분리형으로 만들 이유가 없습니다. 비싼 가격을 받기 위한 목적 외는 분리하여 신호의 품질이 나빠지게 할 이유가 없는 것입니다.
유일한 예외는 조정하는 장소와 스피커와의 거리가 수 십 미터 이상이 되는 경우에 사용되는 프로용 입니다. 프로용은 특수용도에 고신뢰성으로 비싼 것이지 성능이 더 좋은 것은 아닙니다.

대량 생산하는 반도체형 종합 앰프의 경우, 부품 가격 중 전자 부품의 가격이 40% 정도 입니다. 외관을 고급스럽게 할수록 가격이 많이 오르나, 회로에서는 가격의 차이가 크게 나지 않습니다.
대량 생산품의 출하가격은 부품 가의 1.5배 전후이고, 수입품의 경우 수입상 30%, 판매상 30%정도의 비용과 마진을 포함하면, 소비자 가격이 재료비의 2.5~3배 정도 입니다. 따라서 구매가격 중 15%이하가 음질에 관련(?)있는 전자 부품 가격입니다.
대량생산업체는 최상급 부품을 싸게 살 수 있습니다. 부품 업체에서는 대량으로 예측가능한 수량을 소비해 주는 회사에 최상급을 저가에 최우선으로 공급합니다.

소량생산하는 회사의 반도체형 고급 프리 앰프의 경우는, 외관 모양에 들어가는 비용이 대다수가 되어, 전체 부품비의 20%정도만 전자부품을 사용할 것입니다. 전자회로를 비싸게 만들려고 해봐야, PCB를 다층으로 사용하고 품질이 낮은 부품을 비싸게 사서 고르는 작업을 하는 것 외는 돈 들일 방법이 없습니다.
출하 가격은 부품비의 3배정도이고, 수입상의 마진 전문점의 마진 등등을 더하면, 부품비의 5~10배정도 입니다. 고급 프리 앰프의 구매가격에서 전자 부품 비는 1~3%정도가 되겠지요.
소량 구매 시에는, 부품 업체 입장에서는 관리비도 건지기 힘들고 연속 판매가 이루어지지 않기에, 아무리 많은 돈을 주어도 상급 부품을 얻기 힘듭니다. 보통 장기 대량 사용 회사보다 수십 % 높은 가격을 주어야하고 낮은 품질을 받는 것도 감지덕지해야 합니다. 아니면 시장에서 한 등급 더 낮은 부품을 더 비싸게 사야 합니다.
외관을 그럴듯해 보이게 하고, 광고에다가 이상한 전문가(?)를 동원하여 잡지에 평가 기사를 쓰게 하고, 판매점에 큰 마진을 주어 고객을 비싼 것을 사게끔 강요하게 하죠.

공학적인 성능은 대량 생산되는 오디오 기기의 품질이 5배 이상 되는 소량 생산 고급품에 대해 동등 이상이라고 보시면 정확합니다.
귀한 고급 프리 앰프의 소리가 더 좋다고 자랑스럽게 사용하는 것을 한심하게 보는 사람이 있는 이유가 여기에 있는 것입니다. 남과 다르다는 자기 만족으로만 만족해야겠지요.

회로라는 것이 없어서 전자 부품의 가격이 얼마 되지 않는 패시브 프리를 고가에 파는 것도 가격 구조에서 이해가 되는 것입니다.
패시브 프리라는 것은 정규 CDP에서 나오는 최대 출력이 메인 앰프의 규정입력과 비슷하기에 입력선택기능과 볼륨조정만 있는 물건입니다. 대부분의 메인앰프에서 CDP외는 최대 출력을 낼 수 없습니다. 회로에의한 오염(?)이 안된다는 하지만, 녹음에서 음반이 나오는 과정을 조금이라도 알면, 그리고 오디오기기를 조금이라도 알면 사기라는 것을 쉽게 알 수 있을 것입니다.

제대로 만든 프리 앰프에서는 음질 차이가 날 이유가 없습니다.
다만 진공관 앰프의 경우는 조금 다릅니다. 고물 진공관 앰프의 경우 톤콘트롤을 정중앙에 두어도 주파수 특성이 평탄한 경우가 많지 않아서 기기마다 음색이 다르고, 설계치의 진공관이 아닌 진공관(같은 핀 구조에서 게인과 출력 저항이 다른)을 사용하면 신호의 특성이 달라지게 됩니다. 진공관으로 HiFi 앰프를 만들기 힘들다는 것을 간접적으로 알려주는 것이죠. HiFi의 기준은 소리의 차이가 나지 않는 것이랍니다.
일부에서 프리 앰프에서 소리가 많이 변한다는 것은 톤콘트롤기능을 죽일 수 있는 반도체 앰프에는 해당하지 않는 이야기 입니다.
일부 괴팍한 아마츄어들의 진공관 자작 품에는, 주파수 특성이 엉망인 비싼 고물 트랜스를 사용하여 음질 운운 조차 할 수 없는 것도 있습니다.
그들 괴팍한 아마튜어의 특징은 성능의 저하를 막기 위해 하지 말라는 방법을 사용하여 어떻게 특성을 나쁘게 만드느냐 만을 생각하고, 그 것을 아이디어라고 하는 수준입니다.

반도체 앰프 중에도 가변저항기의 오차로 톤콘트롤 중앙에서 주파수 특성이 평탄하지 않는 것이 있습니다. 진공관 앰프에서 주로 사용한 CR형 톤콘트롤에 비해 트랜지스터 앰프에서 주로 사용하는 NF형이 볼륨 오차에 의한 영향이 작으나, 앰프에 따라 소리의 차이를 알 수 있는 정도의 것도 있습니다. 이 것을 해결하기 위해 톤콘트롤 기능을 죽이는 스위치를 가진 앰프가 있습니다. 만일 톤콘트롤 기능을 죽일 수 있는 스위치가 있는 경우에는 톤콘트롤의 중앙에서 평탄한 가를 알아 볼 수가 있겠지요.


프리 역할을 하는 부분의 구성으로는 포노 입력 등의 수mV 정도의 소신호를 라인 입력과 같은 크기로 증폭하고 RIAA EQ 등을 보정하는 초단 앰프 단과 각종 입력을 선택하고 레코더에 주는 신호를 선택하는 입력 스위치 단과 앰프의 입력의 크기를 가감하고 좌우 음량을 조절하는 볼륨/발란스 조정 단과 라인 입력의 임피던스를 잡아주고 필요한 게인을 얻는 전압 증폭 단과 선호하는 음색을 만들어주는 톤콘트롤 단으로 나눌 수 있습니다.
근래 CD시대에서는 포노 입력과 톤 콘트롤을 생략한 것도 많습니다.

대부분의 메인 앰프는 입력 2Vrms 정현파에서 최대출력이 나오게 설계되며(일부 고물 진공관 메인 앰프에는 5V를 기준으로 설계된 것도 있습니다.), 라인 입력이 200mV정도에서 최대출력이 나오게 설계합니다.
대부분의 오디오기기 출력은 0.78V정도 이고, 3dB이상의 큰 신호가 존재 가능하기에 최대 1V이상까지 나옵니다. CDP는 최대 2V까지 나오게 설계합니다(일부 CD 기록기나 DVD기기에서 최대 1V로 조정된 경우도 있음.). 이 들 입력을 200mV를 표준으로 보고 설계하여 더 작은 소리에서도 최대 출력을 낼 수 있게 하는 것입니다. (여기에서의 전압은 중음대의 정현파 신호의 RMS전압임.)

-. EQ Amp
앰프의 저전압 신호로는 레코드용 마그네틱 픽압의 포노 신호가 남아 있는 유일한 것이며, 옛날에는 테이프 헤드 신호를 직접 증폭할 수 있게 한 앰프도 있었지요.
저전압 신호용 전치증폭기는 라인 입력 수준으로 신호를 증폭합니다. 속도 검출형 마그네틱 카트리지 신호를 RIAA규격으로 보상해 주는 기능으로 EQ Amp라고 합니다. 테이프헤드용으로는 NAB규격으로 보상합니다.
포노 입력은 MM 카트리지 대응으로 2mV 정도로 EQ Amp를 설계합니다. 카트리지에 따라 1mV~20mV급까지 많은 종류가 있고, 강하게 기록된 부분을 대비하여 130mV정도의 입력에서도 클리핑이 일어나지 않게 설계합니다. MC형은, 앰프로 전치 증폭기를 다는 경우와 포노 앰프의 게인을 절환하는 경우가 있었으나, 일반적으로는 전용 트랜스 사용을 권장합니다.
포노 카트리지는 속도검출형(MC, MM, MI 등등), 위치검출형(압전형, 반도체형 등등) 등이 주로 이용되었으나, 위치 검출형은 메가옴 부하에서 RIAA를 보상한 것과 비슷한 주파수 특성으로 1V전후의 출력이 나오기에 별도 EQ 앰프가 필요로 하지 않습니다.

초기 진공관 앰프에서는 5극관 CR형 EQ회로를 사용한 경우도 있었으나, 잡음과 특성 문제로 대부분이 저잡음 고이득 3극관 2단의 NF형 EQ를 사용했습니다. 일부 고급에서는 2댠의 고이득관 단에 케소드 팔로어단을 추가하여 부하에 영향을 받지 않게 한 것도 있었습니다.
초기 트랜지스터 앰프에서는 2단 증폭기를 주로 사용했으나, 트랜지스터의 디스크리트형 OP Amp형태의 차동 증폭기로 발전하였고, 근래는 저잡음 고이득 오디오용 OP Amp를 사용하는 것으로 진전되었습니다.
초기에는 IC OP Amp를 사용하는 것이 좋지 않다고 하였으나, 아직 일부 고급품 사용하는 트랜지스터 차동회로의 특성을 오디오용 OP Amp보다 좋게 만들 수는 있으나, 지금은 그 차이가 작아서 실제적인 차이는 없다고 보아도 됩니다.

EQ Amp가 내장되지 않은 앰프에 외장 EQ Amp를 사용하는 경우가 있으나, 앰프에 내장된 것 보다 좋을 수가 없습니다. 신호선이 길어져서 잡음 유입만 증가 합니다. 더 좋은 것은 턴 테이블에 내장되는 것이겠지요. 근래에 나온 보급형 턴의 내장 EQ Amp가 어떤 것인지 그 특성을 말 할 수 없지만...

초기의 EQ Amp에는 카트리지 부하 선택 기능이 있었습니다. 근래 MM형 카트리지의 부하는 47k옴, 250pF 정도로 표준화 되어있고, 부하의 영향을 크게 받지 않게 설게되어있어 고정된 것이 대부분 입니다.

압전형 카트리지(세라믹, 크리스탈 등)는 단 한번 사용으로도 판을 상하게 하니 사용 안하는 것이 좋습니다.

-. Selector
EQ Amp 출력과 라인 입력의 선택을 위해 셀렉터 스위치를 사용합니다. 테이프덱으로 나가는 신호를 선택과 테이프 재생을 위한 선택 기능을 별도로 만드는 것이 일반적입니다.
기계적인 스위치로는 로타리 스위치와 푸쉬 스위치를 주로 사용하였지만, 푸쉬 스위치는 모양이 좋지 않고 수명이 짧아서 보급품에 주로 사용하였고, 대부분의 앰프는 로타리 스위치를 사용하였습니다.

근래의 리모콘 모델에서는 릴레이나 전자스위치를 주로 사용합니다. 고급형은 릴레이형, 보급형은 반도체 스위치를 주로 사용합니다. 반도체 스위치를 사용하는 경우는 특성이 조금 나빠질 수 있으나, 설계만 잘하면 성능상 문제가 없고 스위치 동작 시 발생하는 잡음이 없다는 장점이 있습니다.

-. Volume, Balance, Loudness
음량을 조정하는 볼륨과 좌우의 음량 크기를 조정하는 발란스단이 스위치 다음에 존재합니다.
옛날의 고급 진공관 앰프에서는 볼륨으로 4련 가변저항기를 사용하여 프리 앰프의 입력과 출력을 동시에 가변하여 볼륨의 조작성과 잡음을 개선한 형태도 있었습니다.
볼륨용 가변저항기는 A형을 사용하며, 센터탭을 이용하여 작은 소리에서의 사람 귀 특성 보완을 위한 라우드니스 콘트롤을 만들거나 낮은 볼륨에서 음량의 변화율을 줄여서 볼륨의 조작성을 개선하기도 합니다.

발란스용 가변저항기는 고급형에서는 MN형을 사용하여 크로스토크와 조작성을 좋게 하나, 저급형에서는 B형 단련을 사용하는 경우도 있습니다. B형 단련 방식은 중앙부분에서의 변화는 거의 없고 끝단에서 급격히 변화합니다.

고급형 대형 가변저항기는 수명이 길고 낮은 레벨에서도 좌우 발란스를 유지하게 합니다. 보급형에서 사용하는 가변저항기는 낮은 레벨에서 좌우 발란스가 좋지 않고 수명이 짧습니다.
일부 고급프리에서는 고정 저항과 로타리 스위치로 만들어 볼륨으로 시용하는 경우도 있습니다. 양 체널의 발란스를 유지할 수 있는 장점은 있으나 고급 가변저항기를 사용하는 것과의 차이는 없습니다.

슬리이드형 볼륨은 수명이 짧기에 피하는 것이 좋습니다.

가변저항기에는 바이어스 전압이나 전류가 걸이지 않게 설계가 되어야 합니다. 구형 라디오에서와 같이 볼륨을 돌리면 찌찍거리는 소리가 나는 것이 바이어스 때문입니다.

리모콘으로 동작하는 볼륨은 모터를 이용하여 가변저항기를 돌리는 경우와 반도체 볼륨을 사용하는 경우와 릴레이를 사용하는 경우가 있습니다.
릴레이나 모터를 사용하는 것이 이론적으로는 좋으나, 잘 설계된 경우에는 서로의 음질 차이가 없습니다. 단 반도체나 릴레이를 사용하는 경우에 콘트롤러 CPU가 고장나면 갑자기 큰 소리가 나와 스피커에 악영향을 줄 수도 있습니다.

Loudness Contour 보상은 사람귀 특성이 작은 소리에서 저음과 고음이 잘 들리지 않는 것을 보상해 주는 것으로, 가변 조정기가 없는 경우는 볼륨의 중간 탭을 이용합니다. 동작시 볼륨의 중앙(12시 방향)을 중심으로 작용하거나, 않거나 하게 됩니다.
일반적으로 보상이 과다하여, 일부 음악 외는 사용하지 않게 됩니다만, 시정수 등을 바꾸어 사용하면 유용 할 수도 있습니다.

-. 전압 증폭단(입력 Buffer)
볼륨 다음 단에는 전압 증폭기를 넣습니다. 입력은 100K옴이상의 고입력 임피던스(진공관 앰프는 1M옴 정도)이고 출력은 수백옴이하의 저 임피던스를 가지는 저잡음 증폭단 입니다. 높은 입력 임피던스라는 것으로 Buffer단이라고도 합니다. 최저 볼륨에서의 잔류잡음이 이 단에서 결정 됩니다.

진공관의 경우는 CR형 톤콘트롤을 사용하는 전제로 40dB의 이득이 필요하여 이 단과 톤콘트롤단 이후 Buffer단의 설계가 중요하나, 반도체 앰프의 경우는 간단한 저잡음 20dB 증폭기로도 충분합니다.

-. Lo/Hi Filter
Lo Cut Filter 또는 Subsonic Filter는 저음 신호를 차단하는 것으로 주로 굽은 레코드 판을 재생할 경우나 카트리지와 암의 부적절한 조합으로 과도한 우퍼의 진동을 억제하기 위한 것입니다. 마이크 사용시 스피커를 보호하는 목적으로도 사용 가능합니다.
Hi Cut Filter는 고음신호를 차단하는 것으로 레코드의 스크레치 잡음을 제거하는 목적입니다.
이 두기능은 CD가 주류인 근래에는 불필요한 것으로 대부분의 앰프에서는 생략합니다.

-. Tone Control
톤 콘트롤은 듣는 사람의 개성에 따라 좋아하는 음색을 만들기 위한 것입니다. LP의 경우는 불완전한 LP의 문제점을 해결하기 위한 방식차이로 레코드 회사에 따라 음색이 다르고, 일부에서는 다른 EQ특성을 사용하기에 필요한 기능이었으나, CD를 주로 사용하는 현대적인 앰프에서는 꼭 필요한 기능은 아닙니다. 필요하면 룸 이콜라이져를 사용하라는 것입니다.
보통 Bass과 Treble 조정만 있으나, 중음을 추가하거나 5개 대역을 나누어 조정하게 한 기기도 있습니다.

톤 콘트롤 방법은 주로 CR형과 NF형을 사용합니다.
CR형은 잡음 특성이 좋지 않고 사용하는 A형 가변저항기는 중앙의 저항 값의 부정확때문에 중점에서의 주파수 평탄도가 보장이 되지 않아 반도체 앰프에서는 잘 사용하지 않습니다. 진공관 앰프에서 주로 사용하는 방식입니다.
NF형은 중점 저항이 비교적 정확한 B형 가변저항기를 사용하고, 중점 부근의 변화가 크지 않아서 대부분의 반도체 앰프에서 사용합니다. 단점은 저음 조정이 위치에 따라 초저음에서 중저음으로 보상되는 주파수가 이동하는 것입니다. 고급 진공관 앰프에서도 NF형을 사용하는 경우도 있으나 전압 게인이 작아서 로타리 스위치로 고정저항을 선택하는 것이 많습니다.

한 때 종합 앰프에서는, 트랜지스터로 구성된 OP Amp의 가격과 크기가 문제가 되어, 메인 파워앰프의 NFB 회로에서 톤콘트롤하게하여 입력 전압증폭단과 톤콘트롤단을 생략한 경우가 있었으나, 최근의 고성능 오디오 OP Amp로 따로 구성하는 것이 가격과 성능면에서 유리합니다.
근래 보급형 기기에서는 반도체 가변 저항을 이용하거나 반도체 톤콘트롤 IC를 사용하는 경우도 있습니다. 룸 EQ와 같이 다양한 음질 형태를 선택할 수 있는 기능을 쉽게 구현됩니다.

대부분이 톤콘트롤단 이후에 바로 메인 파워 앰프로 넘어 갑니다.

지나가는 이야기들...
- 디지털 앰프
근래의 소스가 CD DVD DAT MP3 디지털 방송같은 디지털 신호가 주종을 이루기에 디지털 신호를 바로 받아서 프리 앰프를 디지털 신호 처리기(DSP)로 사용하는 경향이 있습니다. 튜너나 테이프 같은 아날로그 입력도 ADC를 사용하여 디지털 신호로 만들어 사용합니다. 이 경우에는 모든 기능을 뿐만 아니라 특정 연주장의 분위기를 만들 수도 있고 HRTF등을 이용하여 서라운드 효과 등등을 소프트웨어로 만들 수 있습니다.

디지털 회로이기에 수요만 많으면 값싸게 만들 수 있는 장점도 가지고 있죠. 이러한 디지털 앰프가 앞으로는 주류가 될 것입니다.
ADC/DAC의 수준이 좋아졌기에 거의 완벽한 구준의 기기가 가능하나, 일부 오디오 Maniac들은 싫어하겠지요. 자신의 할일이 없어지고, 기기 보다는 음악 자체가 중요해지니 재미가 없겠지요. 돈과 엉뚱한 짓을 하는 것이 더 이상 자랑거리로 남아있을 것 같지 않으니...

- 진공관 프리 앰프와 현대적인 반도체 프리
진공관 프리가 아무리 성능이 좋아져도 반도체 앰프의 성능에도 어림 없는 이야기 입니다.
잡음은 온도에 저항 값을 곱한 것의 평반근에 비례하기에 열전자를 사용하고 고임피던스를 갖이는 진공관이 좋아질 수가 없는 것입니다.
진공관 앰프의 소리가 다르다는 것은 소스의 전기적인 신호를 변형한다는 이야기이고, 부품에 따라 소리가 다르다면 불완전과 음질의 변형을 이야기하는 것입니다. 앰프에서 음질 변화가 있으면 HiFi 앰프라고 하지 않습니다.

진공관 프리의 반도체 앰프와 특질상의 차이는 진공관 시대의 세라믹 카트리지 등등의 소스와 진공관의 특성에 따라 입력 임피던스가 1메가옴 정도로 높게 사용하는 것입니다. 그리고 출력 임피던스도 수 킬로옴 이상(대부분이 십킬로옴 전후)의 고 임피던스를 사용합니다.
반면 초기의 세라믹 카트리지 대응용이 아닌 현대적인 반도체 오디오 기기는 입력 임피던스가 백 킬로옴 전후이며, 스피커 출력을 제외한 출력 임피던스는 수십옴 수준 입니다.
따라서 반도체 프리앰프를 진공관 메인에 연결하는 것은 문제가 없으나, 일부 진공관 프리를 반도체 앰프에 연결하는 경우에는 문제가 생길 수가 있습니다.
대부분의 인터선이라는 연결선의 임피던스가 수십옴으로, 진공관 앰프의 경우는 연결선이 길어질 경우에 고음이 약해지는 경우가 있으나 반도체 앰프에서는 상식적인 연결 선에서는 소리가 변하지 않습니다.

저임피던스 설계가 또하나 더 유리한 것은 사용하는 저항값이 작으면 작을수록 잡음이 작아진다는 것과 잡음이 작은 금속계 저항을 사용할 수 있다는 것입니다.
단락시 회로에 영향을 주는 것외는 임피던스가 낮아서 나빠지는 것은 없습니다. 반도체 오디오 기기의 출력임피던스는 수옴 정도로 만들 수는 있으나 단락시 보호때문에 수십옴 저항으로 전류제한을 하는 것입니다.

- 앰프의 튜닝
반도체 앰프에서 튜닝이라는 말은 사기에 해당합니다. 잡음을 제외한 전기적 성능이 사람 감지 능력에 비해 완벽하기 때문입니다.
앰프의 개발시 엔지니어링 시작품으로 전기적인 특성(출력, 주파수 특성, 일그러짐율, 잡음지수, 부하에 대한 특성 변화 등등)을 계측기로 측정하고, 온도 변화에 따른 안정성/안전성을 테스트하고, 전기적인 안전 규격 테스트와 EMI/EMC규격 테스트를 합니다. 기구적인 것으로는 포장한 상태에서 Drop Test, 진동 테스트, 보관 온도 테스트 등등을 하게 됩니다.
잡음 외는 소리를 듣고 하는 테스트는 하지 않습니다. 대부분의 설계실이 시끄러워서 시청 테스트를 안하는 경우가 대부분입니다.
계측기의 성능이 사람 귀에 비해 월등하고, 재현성이 있기에 계측기 측정 만을 하는 것입니다.

진공관 앰프의 경우는 경우에따라 다르나, HiFi와는 거리가 멀 경우라면 튜닝이라는 과정을 거쳐서 불완전한 상태에서 그냥 듣기 좋은 소리로 꾸미겠지요.

- 부품에 따른 음질
초기 진공관 앰프는 다기능에다 각 기능의 성능을 올리기 위해 몇 개의 진공관을 사용했느냐가 얼마나 비싼 것이냐를 대변해 주었고, 당시의 부품 수준이 좋지 않았기에 얼마나 비싼 진공관과 특성이 좋은 부품을 사용했느냐가 중요한 의미를 지녔었습니다.
성능이 충분하지 않은 부품과 진공관으로 HiFi 앰프를 만들기 위해, 각사에서 특징적인 회로를 개발했고 성능이 좋은 부품으로 저급품과의 소리의 차이를 주었었습니다. 당시 고대의 전설이 아직 남아있어서 부품에 관한 이상한 이야기가 나오는 것이고, 일부 부도덕한 업체가 이를 이용하고 있는 것이죠.
오디오용 진공관이나 옛날의 저항기나 콘덴서류는 지금으로 보면 형편 없는 것들입니다. 잡음/환경 및 경년변화율/전기적인 특성/수명 등등 어떠한 항목에서도 우수한 점이 없습니다. 현대화된 구방식 일부가 특수한 목적에서만 한정적으로 사용되고 있을 뿐입니다.
진공관 앰프의 오디오용 트랜스도 현대적인 기술울 이용하면 더 우수한 것을 쉽게 만들 수가 있지만, 필요가 없어 사용하지 않습니다. 단지 소수 기술이 없는 회사에서 고대 기술로 노동으로 때우고 있는 것이죠.
성능이 나쁜 것을 사용할 이유는 없겠지요. 전기적인 특성은 부품이 작을수록 좋아진다는 것이 간단한 진리 입니다. 고주파에서는....

전자회로 설계의 기본은 부품이 규정 내의 오차에서 어떠한 동일 규격 부품을 사용하여도 같은 결과가 나오게 하는 것입니다.
부품을 교환하여 소리가 달라졌다고 하면, 심리적 요인이 아니면 개선 또는 개악이 된 것이겠지요.
개선이 되었다고 하면 원래 것이 형편없는 기사가 만든 형편 없는 물건이었겠고, 개악이 된 것이라면 다른 규격의 부품으로 교환된 경우일 것입니다.
아마츄어가 손댄 것은 대부분이 개악되는 경우로 보시는 것이 정확할 것입니다. 대부분의 자작가라는 분은 아마츄어수준 입니다.

부품 교환시 그 부품의 규격을 동일한 것인지를 확인해야하는 것이 기본이죠. 특히 OP Amp나 콘덴서나 트랜지스터 등등은 아마츄어들이 잘 알지 못하는 특성들이 있어서 함부로 변경하는 것은 금물입니다.
어떤 분은 고주파용 OP Amp로 바꾸어서 발진기로 만들고도 소리가 좋아졌다고 하고, 측정기기용 저주파 고정밀 OP Amp로 바꾸어서 고역이 없어진 것을 소리가 부드러워졌다고 합니다.
비싼 OP Amp는 제조시 Wafer에서 레이져 등으로 별도 정밀 트리밍을 한 것이나 선별한 것으로 특정 용도에 맞추어져 있는 것들입니다. 비싼 것이 다 좋은 것은 아니랍니다.
콘덴서나 저항도 전기적인 특성과 환경(온습도, 진동 등등) 그리고 부품의 Fail시 나타나는 현상 등등을 고려해서 선택하는 것이지, 아마츄어의 단순한 감각으로 하는 것이 아니랍니다.
작금의 한국이 전문가 보다 아마츄어가 판을치며 더 큰소리를 내고 지배하는 나라이지만, 지킬 것은 지키는 것이 좋죠. 아니면 자기 자신이 망가지니...

-. HiFi
HiFi 라는 용어는 원음에 충실하다는 의미로, HiFi기기는 원음 그대로를 재생하는 기기를 말합니다. 여기서의 원음은 Studio의 연주음이 아닌 보급 매체에 기록되기 직전의 신호를 의미하겠지요. 이미 기록/합성하는 과정에서 Studio의 소리와는 달라진 것은 재생기의 몫이 아니라 미디어 회사의 책임이니 제외하는 것이 옳겠지요. 이 신호로 사람이 감지 할 수있는 수준 이상의 음질이 가능하다는 전제는 있어야 되겠지요.

초기에는 뛰어난 성능이라는 것을 HiFi라고 광고를 했으나, 지금은 HiFi라면 그냥 전축을 뜻하는 말이 되어버렸습니다. 대부분이 초기의 성능을 초과하기 때문입니다.
말 그대로의 HiFi의 뜻으로 보면, 미디어에 기록된 신호의 왜곡이 없이 재생되는 것을 의미합니다. 즉 음질의 변화가 없다는 말입니다. 그것 때문에 소리가 변했다면 엄격한 의미의 HiFi기기는 아닙니다.

사람이 차이를 감지 할 수 없는 수준의 기기가 되어야 원의미의 HiFi기기 입니다. 주파수 특성, 과도특성, 일그러짐율, 잡음비 등등의 소리 재생요소가 사람 감지 능력 이상으로 기록 또는 전송이 될 수 있어야하고 재생할 수 있는 기기가 진정한 의미의 HiFi기기라고 할 수 있습니다.
여기에 해당하는 기기는 CD와 그 이상의 규격인 DAT, SACD, ADVD의 재생기기와 앰프만 해당 됩니다.
앰프 중에는 대다수의 콤포넌트형 이상의 최근 반도체 앰프와 일부의 진공관 앰프가 해당됩니다.
어느 정도 수준의 앰프와 CDP등은 Double Blind Test로 구분이 되지 않는 다라는 것이 Hifi기기라는 것을 증명해 주는 것이죠.
구분이 되면 HiFi기기가 아닐 것이니...

트랜스가 없는 현대적인 반도체 앰프는, 의도적으로 주파수 특성 등을 나쁘게만 만들지 않으면, 대부분이 HiFi 등급에 들어 갑니다. 그래서 HiFi라는 단어를 사용하지 않게 된 것입니다.
옛날에는 진공관으로는 HiFi급이 쉽지 않기에 HiFi라는 단어를 포장이나 광고문에 자랑스럽게 넣는 것입니다.
AV 앰프와 HiFi 앰프와 구분하는 것은 잘 못 된 것입니다. 많은 AV 앰프에서 모든 효과를 끄면, 구분할 수가 없답니다.

-. 임피던스 매칭, 선연결
임피던스 매칭은 주로 아래와 같은 목적으로 사용합니다.
1.Available Power 즉 부하에 최대 전력을 전달하는 목적
2.부하나 소스의 임피던스의 리액턴스 성분을 무시하지 못하는 경우의 주파수 특성을 평탄하게 하기 위한 목적
3.전송선 양단에서 반사를 막기 위한 목적
4.트랜스듀서의 특성을 얻기 위한 목적

고주파 신호에서는 임피던스 매칭이 필요합니다.
오디오기기 간에서는 최대전압을 왜곡 없이 보내는 정전압형 소스를 고저항으로 받는 형이고, 소스나 부하가 주대역에서 리액턴스 성분이 없고, 100미터거리 이하에서는 파장이 길기 때문에 임피던스 매칭은 거의 안합니다. 극소의 특수한 경우가 아니면, 저 임피던스로 보내어 고임피던스를 받는 정전압형의 신호전달 방식을 사용합니다.
단 카트리지나 마이크 같은 트랜스듀서의 입력은 트랜스듀서의 출력을 정상적으로 받기 위해 규정된 부하로 받습니다.

전송선의 경우 소스의 임피던스가 전송선의 임피던스보다 높으면 부유캐패시턴스의 영향을 받고, 낮으면 부유 인닥턴스의 영향을 받습니다.
부유캐패시턴스의 영향은 소스의 임피던스와의 시정수로 결정되므로 축력 임피던스가 크게 설계된 기기에서는 영향을 많이 받으나, 부유인닥턴스의 영향은 부하(다음단의 입력)임피던스와의 시정수로 주어지기에 영향은 거의 없습니다.
보통 오디오에서 사용하는 선의 임피던스가 50~300옴 사이이기에, 출력 임피던스가 높은 진공관 앰프는 긴 연결선에서는 부유 캐패시턴스에의한 고주파 특성에 영향을 받을 수가 있습니다.
트랜지스터 앰프는 임피던스가 낮거나 거의 같기 때문에 부유용량에 거의 영향을 받지 않습니다.

연결 선이 길어지면, 외부 험이나 전파 등등의 영향을 받을 수 있기 때문에 프로기기에서는 발란스형을 전송을 합니다.
발란스 연결은 선이 길 때 외는 소용 없습니다. 발란스단을 만들기 위한 별도의 회로가 들러가야 하기에 더 나빠질 수도 있다고 봐야합니다. 실제로 CMRR을 키우기 위해 어느정도의 신호손실이 불가피한 경우도 있습니다. 오디오 대역에서는 차이가 없겠지만...

************************************

지난번 진공관 프리에 이어서, 진공관 파워 앰프에 관한 믿거나, 말거나 입니다.
믿거나 말거나 이기에, 이 글에 대한 이견이 있으셔도 의견은 사절 합니다. 안 믿으시면 됩니다.


진공관 앰프로 사람이 앰프의 차이를 알지 못하는 수준인 HiFi급으로 만들기가 쉽지 않습니다. 다수의 진공관 앰프는 개개의 음질이 있게 마련 입니다. 전통적으로 명망이 있었던 큰 회사에서 나온 고급 진공관 파워 앰프는 큰 부귀환(Negative Feedback)으로 HiFi급의 성능을 만족시킨 것입니다. 다수의 소규모 회사에서 만든 것이나, 자작한 것의 대부분이 이 조건을 만족시키지 못합니다.
진공관 앰프가 꼭 필요한 영역은 악기용 앰프로, Soft Distortion이 악기의 음색을 만들기에 많이 이용된 것입니다. 근래에서는 Digital 신호처리 하는 기계가 나오면서 꼭 진공관을 사용하지 않아도 되지만....

진공관 앰프가 나온 후에 HiFi급으로 만들기 위해 노력을 했지만, OTL-OCL-SEPP 형의 트랜지스터 앰프의 출현으로 쉽게 HiFi급이 만들어지자, 소수를 제외하고는 사라진 것입니다.
HiFi급 앰프란 음반에 기록된 전기 신호 그대로를 스피커에 보내는 것이기에, 앰프의 소리가 달라지면 신호가 달라진 것이 되어 HiFi급이 아닌 것이죠.
아무리 노력을 해서 만들어도, 염가형 트랜지스터앰프 보다 못하니...
근래에 다시 고가의 진공관 앰프가 나타나기 시작한 것은 고급 오디오시장이 소수의 Maniac만을 남기고 사라진 것이 이유입니다.
하나라도 비싸게 팔아서 많이 남기자는 것이죠. HiFi급이 아니라도 트랜지스터앰프와 소리를 다르게 해서라도 브랜드나 가격으로 의심을 하지 않는 Maniac을 대상으로 비싸게 팔고, Maniac층은 남과 다른 소리를 원하며 자랑하고 싶은 심리의 만족을 받는 것입니다.

진공관 앰프의 전력 손실은 트랜지스터에 비해 필라멘트에서 소모하는 전력, 사용 범위가 좁은 특성으로 발생하는 효율 감소, 바이어스 전류의 영향으로 훨씬 클 수 밖에 없습니다.
대략 AB급 PP에서는 최대 출력의 4배이상, 3극관 A 급 Single은 5배 이상 먹는다고 보시면 대략 맞는 수치가 나옵니다. 그리고 신호가 없어도 전력 소모는 거의 줄지 않습니다.
즉 50W 스테레오의 경우는 신호가 있으나 없으나 400W 이상의 전력을 먹는 것입니다. 스피커로 보내는 전력을 빼면 300W를 열로 낭비하는 것입니다. 트랜지스터 앰프의 경우는 15W미만, 양 채널에서 동시에 50W 출력시 140W전후의 소모합니다. 40W만 열로 낭비합니다. 트랜지스터 앰프에 비하면 무척 비효율적이라는 것을 알 수 있습니다. 전력의 소모를 숨어 있는 구동력 운운하는 것은 거짓말 입니다. 전부 열로 낭비하는 것입니다.

진공관은 기본적으로 Cathode와 Plate(Anode)로 구성되고, 여기에 전자의 흐름을 제어하기 위한 Grid 등등이 추가 되는 형태로 구성 됩니다.

Cathode에서 열전자를 발생시키기 위해서는 Filament에 전류를 흘려서 가열을 해야 하며, 가열 방법에 따라 직접 가열(직열)식과 간접 가열식이 있습니다.
직열식은 텅스텐에 토리움 등을 합금시킨 필라멘트를 Cathode로 사용하는 방식으로, 필라멘트의 중점 탭이 있는 형태와 없는 형태로 나누어 집니다. 중점 탭으로 필라멘트에 가해지는 heater 전압이 신호에 주는 영향을 감소시킬 수 있습니다.
산화 금속의 도포로 Work Function을 낮추어서 낮은 온도에서도 충분한 량의 열전자를 방출 시킬 수 있게 되어, Cathode와 필라멘트를 분리한 간접 가열식이 개발 되자, 필라멘트 전류의 영향을 크게 받는 직열식은 소수의 대전력용 외는 시장에서 사라지게 됩니다.

진공관의 수명은 대부분이 Cathode의 열전자 능력의 감퇴에서 기인하는 것으로, 필라멘트의 온도와 Cathode의 전류 밀도에의해 결정 됩니다. 직열식이 수명은 긴 편입니다.
수명이 Getter의 영향이라고 하시는 분이 있지만, Getter는 공장에서 진공을 만들어 주는 공정에서 사용하는 것입니다. 만일 Getter에 의한 것이라면, 공기를 제거하는 기능의 감소로 봐야 하기에, 공기가 소량이 잔류했을 때에 발생하는 방전 현상이 수명이 다 된 진공관에서 나타나야 합니다.

정류관인 2극관은 Cathode와 Plate로만 구성되어 있습니다.
Cathode에서 발생하는 열전자가 Cathode의 전압이 플레이트의 전압보다 낮으면 Plate로 끌려들어가고, Plate의 전압이 낮을 경우에는 Plate에서 반발되기에 한 방향만 전류가 흐르는 특성을 가집니다. 이 기능을 정류기로 사용하는 것입니다.
첨두전류용량이 제한되어 큰 필터 콘덴서를 사용할 수 없고, 전압 강하가 커서 효율이 나쁘고, 전원의 전압 변동율이 크다는 단점 때문에 반도체 정류기가 나온 후에는 거의 사용하지 않게 된 것입니다.

진공관 내에서 흐르는 전자의 량을 제어하기 위해 Grid라는 망을 Cathode와 Plate 중간에 두어서 Cathode전압보다 낮은 전압을 가하여 전자의 흐름을 제어하게 하는 것이 3극관입니다. Grid전압에의해 Plate로 흐르는 전류가 제어되기에 증폭작용이 생긴 것입니다.
3극관은 Plate와 Grid간의 Capacitance 때문에 사용 가능한 고역 주파수가 제한되고, Plate의 전압이 Grid 의 전장에 영향을 크게 작용하기에 출력 임피던스가 작고, 게인이 작다는 단점이 있습니다. 오디오 용으로는 주파수 특성에 크게 문제가 없고, 출력 저항(등가 Plate 저항)이 작다는 점 때문에 많이 사용되고 있습니다.

3극관에 Screen Grid의 추가로 Plate와 Grid를 사이의 영향을 차단하고, Suppressor Grid의 추가로 Plate에서 발생하는 2차 전자를 억제하는 구조의 5극관이 있습니다. 고주파의 특성이 좋고 출력 저항이 크기에 높은 게인을 얻을 수 있습니다.
또 다른 형태의 진공관으로는, Suppressor Grid 대신에 Beam Forming Plate로 전자를 집속시켜, 대전류를 흘릴 수 있는 Beam Power 4극관 있습니다. 대부분의 오디오 출력관이 여기에 해당합니다.

진공관 Audio Power Amp는 A급 Single Amp와 A, AB(AB1, AB2)급 Push Pull 형이 있고, 출력관으로는 3극관과 Beam Power Tube를 주로 사용합니다. (지금에는 일그러짐율이 높은 AB2급은 거의 사용하지 않기에 그냥 AB급이라고 해고 지장이 없습니다.)
Beam Power Tube는 게인이 크나, Plate 등가저항이 20~40k옴 정도로 크기에 부귀환(Negative Feedback)이 없으면 댐핑팩터가 0.1~0.5정도로 너무 작아지는 약점이 있습니다.
삼극관은 등가 Plate저항이 작아서 부귀환(Negative Feedback) 없이도 댐핑팩터가 2~5정도가 나오나, 게인이 너무 낮아서 드라이브 회로의 조심스러운 설계가 요구 됩니다.

A급 Single 형 앰프는 출력이 작고, 일그러짐이 크고, 출력 트랜스의 자화 문제가 있고 일그러짐율이 커서 거의 사용하지 않는 회로 입니다.
최근의 복고풍의 70년전의 구형 직열 3극관을 사용한 소출력 Single 형 앰프를 보면, 부귀환(Negative Feedback) 없이도 댐핑팩터를 2~5정도 얻으면서 일그러짐율도 4%이하로 유지할 수 있고, 등가 Plate 저항이 작아서 출력 트랜스의 영향이 작다는 점 등등에서 회로를 잘 몰라도 자작이 가능한 것입니다. 이 형태의 앰프의 음질은 주로 진공관과 트랜스에 영향을 많이 받습니다.

대출력을 얻기 위해서는 AB급 Push Pull로 구성해야 합니다. 일반적으로 초단, 위상분활단, Driver단, 출력단으로 구성됩니다. 트랜스에 흐르는 직류전류가 서로 상쇄되기에 포화의 위험이 없어서 작은 출력 트랜스로도 가능하고, 출력관의 특성이 같으면 짝수 고조파가 상쇄되기에 일그러짐율이 작아진다는 장점이 있습니다.
진공관의 특성상으로 출력 임피던스가 스피커의 임피던스 보다 수십 배에서 수천 배가 크기에 스피커에 직결은 어려운 일입니다. 일부 앰프 회사에서 삼극관을 병열로 여러 개를 연결하여 트랜스가 없는 형태로 만든 몇몇 모델을 제외하고는 출력트랜스를 사용해야 합니다.
또한, 트랜지스터와 다르게 반대극성의 소자가 없어서 각 단 사이에서 직류전압을 차단해야 하기에 적어도 1~2개의 Coupling Condenser를 거쳐야 합니다.

진공관 파워의 문제점은 대출력관으로 사용하는 Beam Power Tube의 특성으로 부귀환(Negative Feedback) 없이는 일그러짐율이 수%정도이고, 댐핑팩터가 0.5를 넘지 못한다는 것입니다. 출력을 희생하면서 Ultra Linear 형이나, 3극관 접속으로 만들어도 피더 없이는 댐핑팩터가 2이상을 만들기 힘들다는 것입니다.
사람이 인지할 수 없는 수준인 댐핑팩터 20이상(스피커의 연결선 포함, 스피커의 연결선의 여유를 주면 앰프의 댐핑 팩터가 40이상이 필요)과 THD 0.2% 이하의 조건을 만들기 위해서는, 삼극관 연결로는 26dB이상의 부귀환(Negative Feedback)이 필요하고, 대출력 4극관 연결로서는 40dB이상의 부귀환(Negative Feedback)이 필요합니다.
그러나, 저역을 제한하는 Pole의 개수가 2개인 경우에서도 40dB를 걸기 힘든 것인데, 트랜스+2개의 Coupling Condenser에 의한 3개의 Pole에서는 대규모 부귀환(Negative Feedback)은 불가능한 것입니다.
Pole하나가 Pole주파수에서 위상이 45도 돌고, 더 먼 주파수에서는 90도까지 접근하기에, Pole이 3개면 쉽게 180도로 돌아가서 정귀환(Positive Feedback)이 되어 그 주파수에서 Loop 게인이 1이상이면 발진하기 때문입니다. 앰프의 안정된 동작을 위해 충분한 Gain Margin 과 Phase Margin이 필요합니다.
Williamson Amp(트랜스+2개의 Coupling Condenser)가 유명한 것도 20dB까지의 부귀환(Negative Feedback)을 걸 수 있다는 것이고, 옛날의 유명 앰프 회사의 설계에서는 어떻게 해서라도 많은 부귀환(Negative Feedback)을 걸어주기 위해서 Coupling Condenser를 효과적으로 1개로만 보이게 설계하기 위해 노력한 것들입니다. 때문에 고가로 팔렸죠.
음질은 주로 출력 진공관의 연결 방법(4극관 연결, Ultra Linear 연결, 3극관 연결)과 트랜스에 의해 결정됩니다. 물론 대규모의 부귀환(Negative Feedback)을 걸기 위한 회로 구조와 부귀환(Negative Feedback) 량이 가장 큰 영향을 주는 것이지만...
회로의 동작을 정확히 모르면 주파수 특성과 증폭율을 계산할 수 없어서, 일반 아마츄어에게는 다른 회사의 회로를 그대로 만들지 않으면 부귀환(Negative Feedback)을 필요한 량으로 걸지 못합니다.

진공관 앰프의 트랜스는 넓은 오디오 주파수의 대역에서 사용해야 하기에, 저음을 위해서는 권선이 많아야 하나 권선이 많아지면 증가하는 선간의 커패시턴스의 영향으로 고역이 나빠지는 특성이 있어서 트랜스가 가장 중요한 부품이 됩니다.
트랜스의 영향은 주파수특성, Power Bandwidth, 댐핑팩터, 일그러짐율(걸 수 있는 부귀환(Negative Feedback)량은 전적으로 회로구성과 트랜스에의해 결정된다고도 볼 수 있습니다.) 등등이 있습니다.

3극관 A급 Single 형에서는 출력관의 등가 Plate저항이 작기에 트랜스의 영향이 작으나, 한 방향으로만 흐르는 직류전류 때문에 Air Gap등으로 포화 방지가 된 트랜스를 사용해야 합니다.
Air Gap의 존재로 낮아진 등가 투자율을 고려하여 큰 코아에 많은 권선 수가 필요하기에 직류저항이 작은 것이 필요합니다. 권선의 직류저항이 작아야 3극관의 장점인 비교적 큰 댐핑팩터를 유지할 수 있습니다. 트랜스의 권선이 부족하면 저음에서의 일그러짐이 증가하고, 저역의 최대 출력이 감소합니다. 권선수가 너무 많으면 (충분한 크기의 코아가 아니면) 선간 커패시턴스의 증가로 고역이 나빠지거나, 포화하여 트랜스의 기능을 상실하게 됩니다.

4극 접속의 PP급에서는 등가 Plate저항이 크기에 트랜스의 영향을 그대로 받습니다. 직류전류가 양방향으로 흐르기에 포화의 위험이 없기에, 저음과 고음의 특성을 좋게하기 위해 권선 수를 줄이는 방법으로 Air Gap이 거의 없는 트랜스를 사용합니다. 고급 앰프에서는 트랜스를 분활 권선 방식과 특수한 방법의 권선 방법으로 결합계수를 올리면서 선간 커패시턴스를 줄이고, 고주파에서 손실이 작은 철심 코아 재질을 사용합니다.

Power Bandwidth는 주로 출력트랜스를 사용하는 출력앰프에서 문제가 되는 것으로 중역의 최대출력에 비해 최대출력이 절반이상이 나올 수 있는 주파수 대역을 의미합니다. 앰프의 특성이 부귀환(Negative Feedback)으로는 주파수 특성이나 일그러짐율은 개선되지만, 회로의 부품의 정수는 바뀌지 않아서, 부귀환(Negative Feedback)에 의해 개선하기 전의 주파수 특성과 거의 같은 형태로 최대 출력이 감소하는 것입니다. 대부분이 출력 트랜스의 성능 영향입니다.

진공관 앰프를 HiFi급으로 만들면 트랜지스터 앰프와 소리가 같아지나, 부귀환(Negative Feedback)량을 줄인 것은 스피커에 따라서 독특한 음색을 냅니다. 주파수에 대한 스피커의 임피던스 영향과 유니트의 공진의 영향을 직접 받고, 일그러짐이 있기 때문입니다. 주파수에 따른 임피던스가 일정하게 만든 스피커에서는 영향이 작겠지만 그런 스피커는 거의 존재하지 않습니다.
근래에 만든 다수의 진공관 앰프는 소리를 다르게 내기 위해, 이 점을 더 노리는 것 같은 설계도 하고 있는 것 같습니다.

큰 부귀환(Negative Feedback)을 건 앰프는 트랜지스터 앰프와 같은 경향을 보이지만, 많은 경우에는 큰 부귀환(Negative Feedback)을 걸지 않으면 출력이 크질 수록 일그러짐율이 증가하고, 클리핑이 연하게 일어나기에 약간의 더 큰 출력을 내어도 귀에 그슬리는 소리가 나지 않는다는 성질이 있습니다. 전기기타 등의 악기용은 이를 더 철저히 이용하여 파형을 클리핑시켜서 톡특한 음색을 만들고 있습니다. 언제나 최대 출력 이상으로 사용하기에 오디오 앰프의 출력과는 다른 것입니다. 이것이 일부 진공관 앰프의 출력 수치와 트랜지스터앰프의 출력 수치가 다르다고 주장하는 근거 중의 하나인 것으로 보이나, 일반 오디오 앰프에서는 맞지 않는 이야기 입니다.

일반 스피커의 능률이 무반사 측정실의 조건에서 85~95dB/W/m이고(대형 우퍼 유니트를 사용하는 스피커의 효율이 높고, 작은 우퍼로 저음을 내려고 하는 스피커의 효율이 낮습니다.), 일반 방의 반사조건에서는 2~3dB정도 더 높아집니다, 일반적으로 가정에서의 최대 음향의 조건인 평균85dBA 피크출력 100dBA(110dBA이상은 정상적인 귀를 가진 사람은 고통을 느끼는 수준 입니다.)를 내기 위해서는 2~20W정도의 피크 출력이 필요합니다. 이 정도면 이웃집에 항의가 들어오는 수준입니다. 물론 큰 저택에서 Rock Live Concert 수준으로 들으시는 분은 여기에 10dB 큰 20~200W의 피크 출력이 필요한 앰프와 이를 견디는 스피커가 필요할 것이지만(능률이 낮은 소형 스피커는 이 음량을 내지 못하니 50~100W가 최대가 되겠죠), 일반적인 경우가 아닐 것입니다. 즉 일반 가정에서 고효율 대구경 우퍼를 가진 사람은 수W로도 충분한 음량을 얻을 수 있기에 진공관 앰프의 출력이 크게 느껴지는 것입니다. (대부분의 진공관 앰프를 사용하는 사람은 90dB/W/m이상의 고효율 스피커를 사용하는 사람입니다.)

일부 사람들이 볼륨의 위치에서의 출력으로 앰프의 성능을 판단하는 착각을 하는 경우가 있습니다. 앰프를 만드는 입장에서는 가정에서 듣는 수준이 1W전후라는 것을 알기에, 이 정도 출력이 나오는 위치를 9시 방향 정도로 만들어서 음량조절이 편하게 하고 볼륨의 수명을 길게 합니다. 즉 12시 위치까지는 앰프의 최대 출력에 크게 관계없이 출력이 나오는 경향이 있는 것입니다. 일반적으로 사용하는 앰프의 볼륨은 A형으로, 볼륨 최대치에서 클리핑이 안된다면, 9시 방향에서 최대치의 0.3% 12시 위치에서 최대 출력의 1%이 되고, 그 이상에서 출력이 급격히 커지게 설계되어 있습니다. 실제 상황에서는 입력이 기준보다 10dB 정도 높으므로 9시와 12시 방향에서 각각 3%, 10%정도 됩니다. 대 출력앰프에서는 중점단자를 이용하거나 특주 가변저항으로 더 낮게 만드는 것입니다.

사람의 소리 크기의 비교 인지 능력 한계는 0.2dB이고, 대부분의 임피던스가 8옴이라는 스피커의 임피던스는 6.4옴에서 16옴 사이로 주파수에 따라 변합니다. 소수의 모댈을 제외한 대부분의 대출력 진공관 앰프에 이 스피커를 사용할 경우, 주파수 특성이 0.5dB정도의 변하기에 음악에 따라 사람에 따라 차이를 알 수 있는 것입니다.
댐핑팩터가 20이 되어야 (스피커가 8옴으로 최저 6.4옴인 스피커에서 앰프의 내부저항 및 스피커선의 저항 합이 0.4옴) 0.2dB로 억제되고, 스피커의 선의 저항을 0.2옴정도 된다면 앰프는 0.2옴 즉 댐핑팩터가 40은 되어야 한다는 것입니다.
진공관 앰프로 이 정도의 댐핑팩터를 가지며, THD이 0.2%이하인 것은 많지 않습니다.
일그러짐이 큰 앰프는 단순한 구성의 현악에서는 일그러짐에 의한 고조파가 만들어져서 소리가 더 좋게 들릴 수가 있으나, 강한 떨림을 가진 복잡한 구성의 음악에서는 들어주기 어려울 수가 있습니다.

대부분의 진공관 앰프의 SNR은 소자의 동작온도가 높고 진공관을 사용한다는 조건과 앰프자체의 PSRR이 나쁘기 때문에 회로를 구성하는 실력에 따라 큰 차이가 납니다. 보통 70dB전후(A Weighted로 80dB정도)이나, 잘 만든 것은 이보다 조금 좋을 정도이고 잘 못 만든 것은 60dB전후도 있습니다.
SNR의 크기는 프리앰프에서는 큰 의미가 있으나, 파워앰프에서는 앰프의 출력에 따라 다르기 때문에 잔류잡음으로 표시하는 것이 더 의미가 있습니다. 최대 100W의 앰프의 70dB SNR과 10W 앰프의 60dB와 잡음을 느끼는 크기는 같습니다.
출력이 반도체앰프보다 일반적으로 낮은 진공관 앰프의 잡음도 쉽게 들리는 수준입니다. 특히 일반적으로 물려있는 고효율 스피커에서는 더 잘 들립니다. 최대출력 30W SNR 70dB의 앰프를 90dBA/W/m스피커를 사용하면, 스피커 1m거리에서 35dBA의 잡음이 발생하는 것으로 일반 가정집에서는 큰 잡음소리 입니다. 침실에서 새벽에 사용하기 위해서는 25dB이하가 되어야 합니다.

진공관 앰프에서 스피커의 임피던스와 출력임피던스가 다르면 특성이 변합니다.
스피커 임피던스가 커지면 일그러짐은 줄어드나, 고역이 불안해지고, 저역에서는 출력트랜스의 권선의 부족으로 일그러짐과 불안해거나 합니다.
스피커 임피던스가 작아지면, 일그러짐이 증가 합니다.



생각나는 대로 적었더니 뒤죽박죽이 되었고, 철자도 틀린 부분도 많고, 빠진 부분도 많을 것 같군요.
지적당한 철자를 고쳤고, 내용을 조금 추가 했습니다.

  • ?
    [레벨:1]안희석 2015.02.27 18:08
    하나하나 맞는 말씁에 100% 공감입니다.
    아울러 귀하의 오디오에 대한 진정한 해박한 지식에 감동합니다.
    진실을 밝혀주시는 용기에 박수를 보냅니다.

List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
34 턴테이블 알고 싶어요 -- el100 님께서 올려주신 턴테이블 완전 정복 1(톤암) 영자가 게을러서 el100님의 주옥편을 제대로 옮겨 싣지 못했습니다. 죄송... ====== 이하는 el100님의 글을 옮긴 것입니다. <<톤암>> 톤암은 고급 LP재생기에서 ... [레벨:15]김영길 2007.07.14 22077
» 진공관 앰프의 소리가 트랜지스터 앰프보다 좋다? -- el100님의 심층 탐구 다음 글은 2005-12-11일과 2006-10-12일에 el100 님께서 자유게시판에 올려주신 진공관 앰프 자료입니다. el100님의 허락을 얻어 옮겨 놓았습니다. 감사드립니다.... 1 [레벨:30]운영자 2006.10.21 21633
32 PC가 소스기로서 그렇게 나쁠까요? PC의 음질 저하 요인을 분석해봤습니다. 아래 잠깐 열띤 논쟁이 오갔지만, 소스기로서의 PC를 너무 무시하시는 분들이 많은 것 같아서 조금만 이야기를 해보겠습니다. PC에서 음악을 재생해서 소리를 들... 24 [레벨:3]김상하 2004.01.15 27858
31 리시버나 종합 앰프에 이퀄라이저를 연결하려면 ? yamaha receiver를 쓰고 있는데요. 여기에 이퀄라이저를 연결할수 있는지요? * 운영자님에 의해서 게시물 복사되었습니다 (2002-10-17 13:54) 1 leon 2002.10.17 23097
30 DVD로 시디를 들으면 음질이 나쁜가요? DVD 플레이어는 영화의 트랙을 재생하는 것이 원래 기능이므로 음악 씨디 전용 플레이어보다 음질이 좀 떨어질 것 같습니다. 음악 감상을 위해서 씨디 전용 플레... 5 김우영 2002.09.07 32658
29 컴퓨터와 앰프를 연결하려면 어떻게 해야 하나요? 그림과 같은 케이블을 구하셔서 이어폰 플러그 쪽은 사운드카드의 LINE OUT 단자에 연결하시고 RCA 플러그 쪽은 앰프의 입력 단자에 연결하시면 됩니다. 앰프의 ... file 운영자 2002.08.19 24450
28 XXX 스피커를 구입했는데 이 스피커에 잘 매칭되는 앰프는 무엇인가요? 요즘 대단히 자주 듣는 질문입니다. 매칭에 대한 이야기는 80년대 중반까지만 해도 거의 듣지 못하던 것인데 요즈음은 매칭을 시키는 것이 당연한 것처럼 되어 버... 1 운영자 2002.08.19 21518
27 스피커는 6옴이고 앰프는 8옴인데 연결해도 괜찮나요? 앰프의 규격표에서 8 ohms, 50 W/ch 0.05% THD 와 같은 출력 표시를 볼 수 있습니다. 이 뜻은 앰프의 저항이 8옴이란 뜻도 아니고 8옴의 스피커를 연결해야 한다... 운영자 2002.08.19 31319
26 밸런스드 케이블이 무엇인가요? 이 그림은 balanced cable과 unbalanced cable의 구조를 보여드리고 있습니다. 여기서 두 기기 사이에 전달되는 신호는 신호측 전선(Hot or Live)과 그라운드(... 운영자 2002.08.19 20585
25 저음이 잘 나는 스피커를 울렸더니 아랫집에서 소리가 난다고 항의를... 음악에너지는 거의 저역에 몰려있습니다. 이 이유는 사람의 귀가 저역의 소리에 둔감하기 때문이기도 합니다. 그리고 100 Hz 이하의 저역은 건물의 구조물을 따라... 운영자 2002.08.19 24954
24 앰프 광고에 No NFB(Negative Feedback)이라고 써있는데 무슨 뜻인지... Negative Feedback(NFB) 란 입력 출력이 있는 전기 회로에서 교류신호를 다룰 때 출력측 신호의 위상을 180도 바꾸고 크기를 줄인 것을 입력측에 되돌려 주는 것... 운영자 2002.08.19 16432
23 Class A 앰프라고하는 앰프광고를 보았는데 이게 무슨 뜻입니까? 앰플리파이어의 회로에서 증폭작용을 하는 트랜지스터는 동작할 수 있는 최대 전압이나 최대 전류가 있습니다. 그런데 입력 신호 크기가 0 에 가까울 때는 직선성... 운영자 2002.08.19 22782
22 임피던스 또는 임피던스 매칭이 무슨 뜻입니까? [ 오디오 기기-공통 ]의 마지막 부분을 살펴보시기 바랍니다. 여기서 간단히 말씀드리면 모든 오디오 기기의 입력 출력 단자들은 각각 신호 주파수에 따라 달라... 운영자 2002.08.19 20669
21 음악의 장르에 따라 알맞는 스피커나 앰프가 따로 있나요? 이상적인 스피커가 갖추어야 할 조건을 나열해보면 다음과 같습니다. 재생 음역이 넓어야한다. 큰소리를 낼 때도 찌그러짐이 없어야 한다. 재생 대역 전체... 1 운영자 2002.08.19 21714
20 턴테이블의 톤암에 있는 anti skating의 역할은 무엇입니까? LP 디스크의 소리골(groove)은 원형입니다. 카트리지가 LP 디스크의 원형 소리골을 쫓아 가는 동안 카트리지의 축은 항상 소리골의 방향과 일치해야 합니다. 이렇... 운영자 2002.08.19 15417
19 Bi-Wiring을 하는 이유는 무엇입니까? Bi-Wiring은 앰프 출력을 우퍼 따로 트위터 따로 연결하는 것을 말합니다. 즉 앰프 출력의 한단자에 두개의 케이블을 연결하여 하나는 우퍼에 하나는 트위터에... 운영자 2002.08.18 21675
18 분리형 프리+메인 앰프를 쓰는 이유는 무엇인가요? 오디오 좀 한다는 분들은 다 그렇게 쓰니까 오디오 애호가 행세를 하려면 프리 메인 앰프를 써야합니다.(농담입니다.) 그런 이유로 프리 메인 분리형 앰프를 쓰는... 1 운영자 2002.08.18 24089
17 CD가 더러워져서 닦고 싶은데 어떻게 해야 합니까? 웬만한 먼지 정도면 그냥 불어서 날려 버리면 됩니다. 굳이 문질러 닦을 필요가 없습니다. 문질러 닦는 경우 먼지는 없앨 수 있을 지 모르지만 대부분 미세한 ... 운영자 2002.08.18 18214
16 CD에 제 나름의 표시를 하고 싶은데 어떻게 하는 것이 좋습니까? 절대로 유성 마커와 같은 것으로 CD 에 표시를 하지 마시기 바랍니다. 유성 잉크가 CD 에 스며들 수 있습니다. 스티커도 사용하지 마십시요. 스티커의 풀과 플라... 운영자 2002.08.18 15217
15 간혹 스피커에서 지지직하는 잡음이 납니다. 왜 그럴까요? 앰프에 잘못이 있는 경우가 아니라면 스피커 유닛이 캐비넷에 단단히 고정되어 있지 못해서 그런 경우가 있습니다 이런 경우는 스피커 유닛을 고정 시키는 나... 운영자 2002.08.18 22616
Board Pagination Prev 1 2 Next
/ 2

Powered by Xpress Engine / Designed by Sketchbook

sketchbook5, 스케치북5

sketchbook5, 스케치북5

나눔글꼴 설치 안내


이 PC에는 나눔글꼴이 설치되어 있지 않습니다.

이 사이트를 나눔글꼴로 보기 위해서는
나눔글꼴을 설치해야 합니다.

설치 취소