2012.03.18 22:31

일석앰프 들어보기- 가장 자연스러운 소리 ---부제 2sk1058 ZCA 앰프

일석이라는 말은 한나의 돌이라는 뜻이다. 예전에는 트랜지스터 하나를 1석 이라고 불렀다. 
라디오는 2석 라디오 , 3석 라디오 이런 식으로 불렀다.  진공관은 1구 2구 처럼 불렀다.

전자 회로가 복잡해지기전인 70년대 까지 AM 라디오의 표준은 6석이었다.  슈퍼 헤테로다인 방식으로 만들 수 있는 최소한의 구성이 6석이었다.
요즘에는 PLL 회로 같은 것을 IC로 구현하니 수백개의 트랜지스터는 기본이며 CPU같은 것은 몇백만에서 수억개의 트랜지스터로 구성되어 있다.

이번에 만들려는 앰프는 1석 앰프다. FET 한개로 만드는 앰프다. 클래스 A로 동작하며 음질은 아주 좋다.
너무 좋아서 앰프를 많이 들어본 사람들도 이 앰프로 만족할 수 있는 수준이다. 왜율같은 것은 재봐야 의미가 없을 정도로 높지만 소리가 나쁘다는 사람은 별로 없다.  그도 그럴 것이 이 앰프는 300B 싱글엔드와 비슷한 구성으로 만들어 졌기 때문이다.


아주 예전 거의 100년전 앰프를 만드는 방법은 트랜스 부하에 증폭소자를 붙여 조심스럽게 만드는 수 밖에 없었다. 
피드백이라던가 기타 요즘 앰프의 부가적 장비들은 아예 생각할 수 조차 없었다.

아래의 회로는 요즘의 회로인데 과거와 크게 다르지도 않다. 1~2개의 진공관으로 가급적 좋은 소리를 만들어 내는 수 밖에는 없다. 
black art라던가 등등 많은 회로들이 존재하고 키트도 있다.   진공관의 소리를 좋아하는 사람들이 많기 때문에 진공관 앸프 사업은 아직도 성업중이다. 







이런 앰프들에서 얻을 수 있는 영감은 간단한 회로에서 나오는 심플한 소리라는 것이다. 
몇개의 증폭단을 거쳐 소리 정보의 많은 부분을 잃지 않을 수도 있다.

이부분에 대해서는 히라가나 패스같은 사람들이 이미 지적한 바가 있다. 인터 모듈레이션이라던가  소리 스펙트럼의 소실 같은 것인데
논란의 여지가 많기 때문에 나중에 실력이 되면 문헌을 읽어 보기 바란다. 

위의 진공관 앰프는 3.5와트의 출력이 나온다고 되어 있는데 예전에 가정용 휴대용 라디오의 출력은 250mw 정도였던 적이 있다. 물론 필자도 초딩때 만들어 보았던 라디오다.  전축이라고 부르는 진공관 리시버가 약 20와트 정도 냈던 것으로 기억한다.  3.5와트는 50년대와 60년대 당시 진공관 라디오나 앰프의 표준적인 출력이었다. 아주 좋은 소리를 냈다고 사람들은 기억한다. 

아무튼 트랜지스터 앰프들이 복잡해지고 메이커들은 여러가지 방법으로 , 설계로 앰프들을 만들기 시작했다.  결과는 처음의 몇가지 설계를 빼고 진공관 앰프보다 나을 것이 없었다는 점이다. 

진공관 앰프는 복잡한 설계까지 이르렀으나 어느 이상 복잡해 지지 않았다. 복잡성의 한계가 뻔했고 부품의 질을 향상시키는 노력이 필요했다.

여러가지 앰프들을 만들고 있던 2008년과 10년 사이 호기심을 사로잡은 앰프가 나타났다.  그당시 나는 히라가 몬스터 , pass 의 f5 , 알레프 앰프들과 존 린즐리 후드의 앰프들을 모두 만들며 앰프만들기에 빠져 있었다. 스피커들도 많이 구입하여 테스트하고 있던 시절이다.

앰프들을 주변에 많이 나누어 주었으나 몇개는 남아있다. 그러던 중 2sk1058을 이용한 앰프라는 제목의 앰프를 보았다. 이 앰프는 Hiraga Monster를 만드는 기사를 찾다가 발견했다.

http://diyaudioprojects.com/Solid/ZCA/ZCA.htm

아래의 사진은 제작자가 만든 사진이고


아래의 그림은 회로도다.

당연히 세운 상가에 뛰어가서 부품을 사왔다. 문제는 2sk1058은 팔지 않고 2sk2221을 판다는 점인데 둘은 거의 비슷하거나 완전히 동일한  FET다. 
그리고 대부분의 가게에서는  2sj352라는 FET를 같이 짝으로 팔고 있었다. 이보다 먼저 다른 앰프를 만들때 샀던 기억이 떠올랐다. 

이 앰프에 쓰인 FET가 재미있는 부품이다. 일종의 꿈의 트랜지스터라고 할 수 있는데 특성곡선은 아래와 같다.


완전히 입력 전압에 비례하지는 않지만  이를테면 25도 조건에서 게이트와 소스 전압이 1.4 볼트면 드레인 커런트는 0.5 암페어 1.6이면 약 0.6 암페어 해당하는 식이다. 그렇다면 다른 피드백 장치 없이도 전류를 조절 할 수 있다.  쉽게 말하면 증폭이 일어난다. 

만약 1.4볼트를 기점으로 1.2 와 1.6 볼트 사이를 움직이면 전류는 0.4 암페어와 0.6 암페어 근처를 오간다.  물론 중점은  고정되어 있지 않다, 회로 그림에서는 약 1.6 볼트  정도를 상정하고 있다. 

100킬로의 가변 저항으로 중점을 맞춘다.

만약 스피커가 없다면 전류는 저항으로만 흐를 터이니 전류가 흐르면 저항에 전압 강하가 나타난다.  15 오옴 저항이 들어있으니 0.4  암페어가 흐르면 6볼트의 전압이 떨어지고 0.6 암페어가 흐르면 9볼트의 전압이 떨어진다.   전압강하는 입력에 비례한다. 

여기에 4700uF의 캐피시터를 붙이면 전압과 전류의 변동은 스피커로 전해질 것이다.  그러면 소리가 난다,   과거의 3극관의 회로와 거의 같다. 그것도 피드백을 사용하지 않은 3극관 회로와 거의 같은 동작을 한다. 

결과는 ? 
아주 단순하고 맑은 소리가 난다. 만들기도 쉬워서 전원부를 제외하면  1시간 이내에 만들 수 도 있다. 교과서에 나온 클래스 A 저항 부하 회로의 완벽한 구현이다. 


다음과 같은 그림이 있다. 글래스 A 앰프를 만드는 회로의 구성은 아래의 그림에서 벗어나지 않는다.  그림 a의 구현이다. 물론 저항부하는 V+ 에 붙어있다. 그점을 제외하고는 그림 a 와 같다. 



해석은 아주 쉬울 것 같지만 그렇지도 않다. 전류 0.5 암페어를 FET가 흘린다고 할 때 일부는 저항에서 일부는 스피커에서 캐패시터를 통해 흐른다. 오히려 피드백이 있는 편이 더 생각하기가 쉽다. 나중에 적겠다. 


전원부는 조금 어려워지는데 회로는 다음과 같다. 회로에 초크트랜스가 사용되었다.







그리고 실제로 의 앰프는 다음과 같다.

 



 이렇게 만든 앰프를 제작자는 잘 듣고 있다고 한다.

 이 앰프는 물론 나도 만들어서 몇명의 사람과 들어 보았다.
들어본 사람들은 3극관과 비슷하다는 반응인데 3극관 앰프를 그다지 열심히 들어보지 않은 나로서는 잘 모르겠다.
그리고 초크를 구하기 어려우서 220000uF의 초대형 캐패시터를 사용해서 테스트했다. 그래도 약간의 험(Hum)은 들렸다.

나중에는 귀찬하져서 캐피시턴스 멀티플라이어를 만들어서 들었는데  초대형 캐피시터와 비슷했다.

위키사전에도 이 회로가 나온다. 그리고 린즐리 후드도 JLH를 만들때 캐패시턴스 멀티플라이어를 사용했다.

http://en.wikipedia.org/wiki/Capacitance_multiplier 

이 회로는 아래의 링크에도 나온다.

http://sound.westhost.com/project15.htm


나는 가장 간단한 회로로 만들어 보았다. 만드는데는 10분도 안걸렸다.


달링톤 트랜지스터 하나를 줏어서 만들어 본 것이다. 발열량은 거의 없다.

참고로 이 앰프는 집에서 열심히 들었다.

우리 집사람은 오디오 광인 나 때문에 귀가 높은 수준인데 뮤지컬 피델리티 A1-x를 들으면서 한마디 평을 했던 기억이 있다.  
"저음이 약해 "  이 말에 나는 뒤로 넘어가는 줄 알았다. 그전에 듣던 앰프가 JLH였기 때문이다.
A1x는 비싸지는 않지만 명기에 들어간다는 평을 받고 있다.  이 앰프가 저음이 약하게 느껴지는 것은 사실이다.

그런 집사람이 1년 동안 별 붊만 없이 잘 들었던 앰프였다. 힘이 세지도 약하지도 않은 묘한 밸런스와 자연스러운 소리 .
4 와트 정도의 앰프로 집에 있는 거대한 스피커 TL-6에 연결해서 잘 듣고 있었던 것이다.


참고로 만든 사람의 소리평을 들어보겠다.

12AU7 기반의 프리앰프와 함께 이 클래스 A 앰프를 사용하고  있다. 앰프는 가장 순수한 소리를 재생한다. 나는 왜율같은 것은 생각하지 않자만 소리의 질은 매우 섬세하다.  5 와트가 안되는 출력이라 감도가 높은 스피커가 필요하다. 저음은 설계시의 예측보다 좋았고 나의 12인치 63L 기반 3웨아 스피커를 쉽게 울린다.

물론 이 앰프가 부품을 하나도 쓰지 않는 것은 아니지만 (zero component)  한개의 2sk1058  MOSFET  로 동작하며 현재의 출력으로 만족한다면 대단한 소리를 경험하게 될 것이다.   어코스틱 악기를 비교할 수 없이 자연스런 음질로 들려줄 것이다.  작은 재즈 트리오 , 클래식 4중주나 섬세한 남성/ 여성 보컬에서 이 앰프가 보여주는 것은 정말 아름다운 소리다!


I am using this Class-A Amplifier with a 12AU7 based valve preamp. It produces the most purest sound. I have no idea of distortion levels etc. but it has a very fine grain and delicately textured quality. With only a few watts of output (the power is less than 5W RMS but I have seen clean 15W pulses on the CRO), sensitive speakers must be used. Bass is better than the design predicts and the amp drives my 12" 63L based 3-way speakers with ease.

Not quite Zero Components but close to it. A single 2SK1058 MOSFET works it's butt of to give you a great listening experience provided you don't ask it to deliver more than is expected. It plays all acoustic instruments with an incomparable earthy natural quality. Simple jazz trios, classical quartets or delicate male / female voice show this amp for what it really is - beautiful!


어느 정도는 동의할 수 밖에 없다. 지금도 듣고 있고 개량판도 듣고 있다. 지난번에 만든 파워 서플라이 케이스는 이 앰프를 넣으려고 만든 것이다.
나는 이 앰프가 가장 좋은 소리라고는 생각하지 않는다. 하지만 가장 자연스러운 소리에 가깝다고 가끔 생각한다.
물론 이 회로에 만족할리도 없어서 몇가지 변형을 만들었지만 말이다.  그래도 소리의 톤은 그대로다.

이글을 읽는 누군가도 만들어 보면 좋을 것 같아 만드는 법을 적을 것이다. 다음번에..
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덧글 -
만들기를 좋아하는 사람들중에 이 앰프를 조금 더 멋있게 만든 버전도 있었다.

이 사진은 http://alexkap.com/node/1 에서 가져왔다.



 

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