'오디오이야기'에 해당되는 글 4건

  1. 2010.01.16 방열판의 배치
  2. 2010.01.15 JLH - PLH 의 JLH 설명부분
  3. 2010.01.13 John Linsley Hood 의 Simple Class A Amplifier 번역(JLH AMP)
  4. 2009.12.28 오디오 이야기 (1) (2)
2010.01.16 23:45

방열판의 배치

이글은 "Comparing naturally cooled horizontal baseplate heat sinks with vertical baseplate heat sinks"라는 제목으로 Thermal Solutions Inc 에서 발표한 글이다.  (http://www.thermalsoftware.com/vert_vs_horz_sink.pdf)

전원장치와 앰프를 막론하고 팬을 사용하지 않는한 히트싱크(방열판)의 고정 방법은 대략 3가지이다.

방열판에 대해 심각한 고민을 하는 사람은 많지 않다. 하지만 배치에서 부터 최대 3배 정도의 효율 변화가 생긴다. 
공기의 대류 때문이다. 
핀도 촘촘하면 그만일 것이라고 생각하지만 예상외로 그렇지 않다.  
대단히 중요한 개념글이다. 



세번째의 배치가 가장 좋지 않다.  첫번째와 두번째는 비슷할 정도의 효율을 보이지만 세번째는 현격하게 효율이 떨어진다. 



그런 면에서 예전의 패스 앰프의 알레프 케이스는 최강이라고 할 수 있다.  앰프의 회로는 방열기 속에 들어 있다. 



요즘의 앰프는 수평으로 되어 있지만 방열기의 모양은 완전 수평이 아니다.  시중에서는 이런 것을 구하기는 힘들다,



결국 크렐의 ksa 100 같이 야간 혐오식품 같은 모습니 정답이 된다. 


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2010.01.15 11:42

JLH - PLH 의 JLH 설명부분

(이글도 역시 현재 완성본은 아니나 계속 개정하고 있는 글입니다.)

(일단 앞부분의 글은 완성이고 뒤의 부분은 PLH부분이니 생략합니다.)

(이글도 버전 0.1 수준은 됩니다.  큰 오역은 없겠지만 성의있는 번역은 아닙니다.)


원문은 http://www.passdiy.com/articles.htm 에 있는 PLH를 참조하세요.


Pass Linsley Hood AMP


넬슨 패스의 글도 옮겨본다. 2005년 작성된 것이다.


특별히 GPL 같은 개념이 없는 오디오 바닥에서 묻는 것이 예의라는 생각으로  미리 물어 보았다. 답은 OK다. 

내가 아는 한 가장 놀이와 Fun에 충실한 사람이다. 


Old Today, 10:55 AM   #171
mindengine is online now mindengine  
diyAudio Member
 
Join Date: Sep 2008
Location: seoul
Dear Mr. Pass .

I am translating PLH article into Korean to post it my personal BLOG .
Ask permission to author before posting .
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Old Today, 08:48 PM   #172
The one and only
 
Nelson Pass's Avatar
 
Join Date: Mar 2001
Of course.

Thank you for translating it.

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패스는 알레프 시리즈로 알려져 있는 앰프 디자이너로 예술가적 기질과 오픈소스에 가까운 철학을 가지고 있다. 무엇보다도 즐겨야 한다는 철학을 갖고 있다. 관찰하고 있으면 잘 노는 사람이라는 생각을 하게 된다. 그리고 다른 앰프 설계자들보다 훨씬 오랜 기간 창조적이었다.


원래 발표로부터 36년이 지난 후 패스는 이 앰프를 다시 설계해서 PLH(Pass Linsley Hood) 앰프를 만들었다.  이 앰프는 몇 달 동안 내 머릿속에서 맴돌며 많은 생각을 일으켰다. 그리고 나중에 패스뿐만 아니라 다른 많은 사람들이 JLH에서 영감을 얻었다는 사실을 알았다. 크릭의 주설계자였던 알렉스 니키틴 역시 이 JLH에서 출발해서 크릭 앰프 시리즈를 만들었다. GEM 앰프의 출발도 비슷했다.


JLH 앰프는 트랜지스터가 4개 밖에 없지만 해석은 분분했다. 나도 궁금한 부분이 많았다. 그중 상당한 부분을 PLH의 JLH해석으로 얻었다.


---------------------------------------------

소개 (Introduction: The JLH Amplifier)


1969년 존 린즐리 후드는 와이어리스잡지에 발표한 글에 다음과 같이 적었다:


몇 년 동안 가정용 오디오 앰프에 대한 뛰어난 설계들이 발표되었다. 그러나 이들중 일부는 부품의 변경으로 인한 수급  문제등으로 폐기되었다. 그리고 다른 것들 중에는 일상적인 거실에 사용하기에는 과한 출력을 내는 것들도 있었다. 또한 대부분의 설계들이 복잡하게 되는 경향이 있었다.


이런 상황에서  적절한 출력과 비난의 대상이 되지 않을 정도의 성능을 내는 아주 단순한 디자인은 가치가 있을 것 같다. 그리고 이 연구의 결과가 현재의 디자인이다.


3단계의 증폭단으로 이루어진 클래스 A앰프를 설명했다.  우아한 간명함과 음질에 대해 계속 부러움을 사고 있는 토폴로지의 앰프다.


이 디자인의 핵심은 위상반전 (phase splitter ) 역할을 하는 중간단의 NPN 트랜지스터로 출력단  위아래에 대칭적이며 반대위상의 파형을 만든다. 


그림1은 JLH의 간략화된 토폴로지를 보인다. 신호는 Q1의 베이스에 들어와 증폭과 동시에 반전되어 Q2의 베이스를 구동한다.  Q2는 증폭장치이면서 신호를 쪼개는 역할을 한다. Q3 과 Q4를 동시에 구동하나 서로 반대의 위상(phase)이다. Q3과 Q4는  출력석으로 Q3은 공통 에미터 게인 디바이스로 전류와 전압을 증폭하고 Q4는 공통 콜렉터 디바이스로 전류만을 증폭한다. 저항들은 회로의 바이어스에 관여하고 R1 과 R2는 앰프의 출력을 Q1으로 되먹임한다.



Q2는 디자인의 심장이며 나의 의견으로는 우아한 경제성으로 출력 디바이스를 상호대칭적으로 드라이브하며 이것이 회로에 클래식한 아름다움을 부여한다. JLH는 “진공관 시대가 저무는 “ 시대에 설계되었다. 당시 새로운 세대의 디자이너들은 커다란 사이언스 앰프들을 끌어내기 시작하던 시대다. 순수한 전압 

소스와 높은 출력 그리고 극소의 디스토션 같은 것들을  추구했다. 회

로는 복잡했고 무수히 많은 피드백들이 사용되었다.


36년이 지난 지금 우리는 어쩌면 JLH 토폴로지가 갖는 미니멀리즘의 구현이 갖는 단순한 매력을 알아볼 수 있게 된 것인지도 모른다. 만약 JLH의 소리를 들어본적이 없다면 아마 독자는 이 소리의 품질에 대해 놀라게 될 것

이다.  이 앰프는 그 한계내에서는 비범할만큼 좋은 소리를 낸다. 효율이 높은 스피커를 갖고 있고 적당한 음량으로 2채널의 소리를 듣는다면 JLH는 지금도 최고수준(top rank)에 있다

.  


(36 years and a little progress later, we can perhaps appreciate t

he simple charm of the JLH topology as an exercise in minimalism, but if you haven’t listened to one, you might be very surprised by the quality of sound, which is extraordinarily good within it’s power limitations. If you have efficient speakers and you like 

to listen to two-channel sound at reasonable levels, the JLH is still in the top rank.)


이 앰프는 적절한(reasonable) 성능을 낸다. 3달러 칩에서 낼 수 있는 것을 크게 넘어서는 특별한 것도 없으나 진짜 음악 (real music)을 만들어 낸다. 결점들은 크게 드러내지 않으며 새로운 레코딩이나 심지어는 MP3을 연결해도 잘 나온다. 그 시대의 디자인으로 이 만큼 잘 된것을 생각할 수 없다. 그림2는  조금 더 완전하게 회로를 그린 것을 보인 것이

다. 만약 JLH 앰프에 대해 더 상세한 문서가   필요하다면 Class A Amplifier Site를 찾아가 보자:


www.tcaas.btinternet.co.uk



그림2는  디바이스 각각의 DC 바이어스를 조금 더 자세히 보여주고 있다. 캐패시터들은 AC 값들에서 DC 값들을 분리하기 위해 사용되고 있다. C1은 바이어스 전류에서 피드백을 분리하기 위해 ,C2는 입력신호를 

DC 바이어스 전압에서 분리하기 위한 것으며 C3는 부하에서 출력단의 Dc 성분을 제거하기 위한 것이다. C4는 프론트엔드에 전원노이즈가 들어

가는 것을 방지하기 위한 것이다. 그리고 C5는 부트스트랩 회로의 일부로 R5와 R6이 오디오 주파수에서 정전류원(constant current source) 처럼 움직이도록 한다. 

원래의 JLH앰프는  55 dB 의 개방형 게인과 ( open loop gain)과 22 dB 의 앰프게인( amplifier gain)을 갖고 있다. 원래의 글에 상세히 나온것처럼 이 앰프는 10와트에서 0.1 %나 그 이하의 하모닉 디스토션을 갖고 있다.


이 앰프의 오랜 세월을 가는 인기는 소리의 음질 탓이 크며 단순하면

서 측정된 성능이 뛰어나기 때문이라는 것에 크게 기인한다. 특히 진공관과 비슷한 특성의 소리를 내며 그 때나 그 이후의 더 복잡한 

반도체 앰프에 견주었을 때도 그렇다.


디스토션은 대부분이 2번째 하모닉이며 출력 전압에 밀접하게

 비례한다. 이말은 .1 와트에서 0.1% 의 디스토숀이 10와트에서는 1%가 된다는 것을 의미하며 이 두점을 로그 그래프에서 직선에 가까운 선으로 이을 수 있다는 뜻이다. 이것은 싱글엔디드 출력 구성의 특징이다. 그리고 JLH의 출력단이  싱글엔디드 또는 푸시풀 클래스A 냐 아니면 이들의 조합이냐는 논란이 있어왔다. 우리는 나중에 이런 것들을 즐겨 볼 수 있을 것이다.


JLH의 단점의 하나는 바이어스 전류로 아이들링 전류가 회로의 부품들을 흐르는 값이다. 이 전류는 공급전원전압에 의존하며 AC 전원의 전압이 변동되면 성능이 변한다.  전원을 조절회로로 문제는 깔끔하게 해결되나 다른 방법도 있다.


새로운 JLH 회로들



존 린즐리 후드는 바이어스 안정성 문제와 부품 호환성  캐패시터 없이 출력을 직결하는 문제등으로 1996년 개정판을 발표했다.  둘은 여러모로 보아 거의 같은 앰프로 측정된 성능은 거의 비슷했다. JLH는 오디오애호가 커뮤니티에서 흥미를 끌었기 때문에 여러 가지 업데이트를 거쳤다. 그림 3과 4는 나중 세대 JLH 앰프의 간략화된 회로다.  


그림3은 1996년 발표된 린즐리 후드의 버전으로 바이어스 안

정성 문제를 Z1 과 Q5 를 회로에 추가하여 해결했다.  이 버전의 앰프는 출력을 직결로 만들기 위해 양전원을 사용했다. 2000년도에 누군가가 그림 4의 회로를 만들었는데 여기에는 처음의 두 증폭단에 정전류원을 사용했다. 그래서 전원선의 영향 제거 문제를 개선하도록 했다. (power supply rejection to the circuit.) 이 버전은 출력석의 개수도 두 배로 만들었다.  그림 1,4에서 보듯이 피드백 루프는 피드백 트랜지스터의 에미터로 향한다. 요즘 이런 것을 “커런트 피드백”이라고 부르며 선호되고 있다.



.. 일부 생략 ...


나는 최근에 그림 4에 나온 회로의 워킹카피(working copy)를 만들어 성능을 측정했다. 17.5 볼트 양전원 레일을 사용하고 채널당 2 암페어로 바이어스 했다. 오픈 뤂 게인은 8 옴에 대해서 55 DB 이며 측정된 성능은 오리지널과 같았다. 그림 6은 출력과 디스토션의 관계를 보이고 있다. 앰프의 대역폭은 100Khz에서 .2 dB 이며 댐핑팩터는  35 ,  주파수대 디스토션의 관계는 평탄하나 20KHz 근처에서 약간 올라간다.


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2010.01.13 09:18

John Linsley Hood 의 Simple Class A Amplifier 번역(JLH AMP)


(아직 완성본이 아니며 임시로 오픈 시켜 몇분에게 피드백을 받기 위한 내용입니다.)
(현재 그럭저럭 보아줄 만한  수준으로 진행중입니다.)
(제작기록과 다른 자료들을 준비하고 있습니다.  jlh는 단순한 주제가 아니랍니다.)
(현재 버전 0 .1 정도 되는 수준입니다. 1.13 )

Simple Class A Amplifier

간단한 클래스 A 앰프

클래스 B보다 주관적으로 좋은 소리를 내는 10와트 디자인

A 10-W Design giving subjectively better results than class B transistor amplifiers

by J. L. Linsley Hood, M.I.E.E.

-역자주-

2010년 오디오 아마추어 안윤호가 번역하고 주석을 달았다. 

번역의 이유는 중요하기 때문이고 사람들이 이 앰프를 만들고 생각하는 일이 중요하다고 생각하기 때문이다. 40년이 넘은 회로지만 이 앰프의 음질은 전설적이어서 아직도 많은 사람들이 만들어보거나 들어보려고 한다. 우리나라에서는 그다지 많이 만들어지지 않았다. 비슷한 디자인의 헤드폰 앰프는 HAS 등의 사이트에서 만들어진 것으로 안다.
그러나 소리를 좋아하는 사람들 , 특히 DIY 성향이 강한 사람들이 이 앰프를 들을 이유는 많다.  

나는 틈나는 대로 이 앰프와 몇 개의 중요한 앰프를 취미의 영역으로 이끌어내어 사람들과 함께 즐겨보고자 한다. PCB도 만들 예정이고 몇 개의 제작사례도 도출할 예정이다. 그리고 JLH만이 아니라 다른 앰프들도 만들고 생각하던 것들을 공유할 예정이다. 히라가도 있고 패스의 알레프나 젠도 있으며 여러가지 다른 장난감들도 있다. 일부는 신비를 떠나 진지한 토이로 돌아올 것이다. 

실제로 나는  2-3년동안 나름대로 많은  앰프를 만들어서 들었으며 어떤 부분은 넬슨 패스(Nelson Pass)와 상의한적도 있다. 친절한 답변에 감사한다.  

아무튼 이제 그 나름대로 아는 것을 공유해야 할 때다. 

첫번째 글은 JLH 에 대한 것이며 몇개 더 있다.  맨처음 글은 번역물로 시작해야 할 것 같다. 

이 글은 1969년 와이어리스월드라는 영국 잡지에 실렸는데 린즐리후드는 유명해졌고 앰프회로를 만들때 항상 약방의 감초처럼 등장하는 구성으로 실려있다. 앞서 말한 넬슨 패스 역시 자신의 버전 PLH (Pass Linsley Hod)를 만들었는데 이때는 2005년이다. 패스는 이 앰프의 소리를 10와트에 만족하기만 한다면 지금도 최고수준이라고 극찬했다.  1969년 이후 몇 개의 변형이 만들어 졌는데 기본적인 회로는 변하지 않았고 소리의 특성도 마찬가지로 모두 JLH 특유의 소리를 갖고 있다. 

당시는 진공관에서 트랜지스터 앰프로 이동하는 시기로 앰프들의 출력은 매우 컸으며 복잡한 회로들이 마구 등장하던 시절이었다.  

이글에 실린 내용은 맥빠질만큼 당연한 내용도 있고 오래된 시절의 지식도 있다. 그러나 어떤 위대한 앰프의 원문이란느 점에서 중요하게 생각한다. 1970년 당시 일본 앰프회로만 주로 공부하던 시절 이런 몇가지 결정적인 회로들을 우리가 열심히 연구했다면 하는 생각이 들기도 한다. 여기에 쓰인 트랜지스터와 비슷한 규격의 2n3055는 그 당시에도 저렴한 트랜지스터에 속했다. 

개인적으로는 앞으로도 사람들이 결정적인 앰프의 소리를 즐기는 것을 권장할 것이고 필요하면 질문도 받고 PCB 같은 것도 공개할 것이다. 좋아할 사람들은 정해져 있겠고 아주 오랜 세월동안 꾸준히 진행할 중요한 게임이다. 

이번의 글은 그 첫발이다. 꾸준히 지치지 않고 진행할 수 밖에 없겠다. 

린즐리후드의 글은 다음과 같이 시작한다:
-------------------------------------------

몇 년동안 가정용 오디오 앰프에 대한 뛰어난 설계들이 발표되었다. 그러나 이들중 일부는 부품의 변경으로 인한 수급문제등으로 폐기되었다. 그리고 다른 것들 중에는 일상적인 거실에 사용하기에는 과한 출력을 내는 것들도 있었다. 또한 대부분의 설계들이 복잡하게 되는 경향이 있었다. 

During the past few years a number of excellent designs have been published for domestic audio amplifiers. However, some of these designs are now rendered obsolescent by changes in the availability of components, and others intended to provide levels of power output which are in excess of the requirements of a normal living room. Also, most designs have tended to be rather complex.

이런 상황에서  적절한 출력과 비난의 대상이 되지 않을 정도의 성능을 내는 아주 단순한 디자인은 가치가 있을 것 같다. 그리고 이 연구의 결과가 현재의 디자인이다. 

In the circumstances it seemed worth while to consider just how simple a design could be made which would give adequate output power together with a standard of performance which was beyond reproach, and this study has resulted in the present design.

출력과 왜율
Output power and distortion

Mullard "5-10" valve amplifier (진공관 앰프)가 아주 흔하다는 것을 생각하면 10와트의 출력은 일상적인 용도에는 충분하게 보인다.  그리고 이들이 스테레오로 사용되고 적절히 효율적인 스피커에 물리면  음향출력은 상당히 클 것이다.
(요즘도 이렇게 생각하는 사람들은 적을 것이나 10와트의 출력이 결코 작지는 않다. 역자주)

In view of the enormous popularity of the Mullard "5-10" valve amplifier, it appeared that a 10-watt output would be adequate for normal use; indeed when two such amplifiers are used as a stereo pair, the total sound output at full power can be quite astonishing using reasonably sensitive speakers.


1947 과 1949에 걸쳐 Wireless World 잡지에 D. T. Williamson 이 제시한 왜율의 기준은  최고출력에서 0.1 % 이하의 값으로 고음질의 오디오 앰프의 목표처럼 되었다.  진공관 앰프와 마찬가지로 트랜지스터 앰프도 트랜스포머를 사용하여 적당한 성능을 얻는 일은 어려운 것이었으나 요즘 트랜지스터 회로는 트랜스포머를 사용하지 않아도 되기 때문에 30hz-20khz 대역에서 최고 출력으로도 0.05% 정도의 왜율이라는 기준을 달성할 수 있을 것으로 보이며 이 구간의 주파수 출력은 균일하다는 것을 의미한다. 


The original harmonic distortion standards for audio were laid down by D. T. Williamson in a series of articles published in Wireless World in 1947 and 1949; and the standard, proposed by him, for less than 0.1% total harmonic distortion at full rated power output, has been generally accepted as the target figure for high-quality audio power amplifiers. Since the main problem in the design of valve audio amplifiers lies in the difficulty in obtaining adequate performance from the output transformer, and since modern transistor circuit techniques allow the design of power amplifiers without output transformers, it seemed feasible to aim at a somewhat higher standard, 0.05% total harmonic distortion at full output power over the range 30Hz-20kHz. This also implies that the output power will be constant over this frequency range.

회로의 설계
Circuit design

윌리엄슨 앰프의 기준에 근접하는 트랜스 없는 디자인의 앰프는 1961년 Tobey and Dinsdale 이 와이어리스 월드에 발표한 디자인다. 이것은 클래스 B 출력단으로 트랜지스터를 의사상보(quasi-complementary) 대칭으로 만들어 놓은 것이다. 그 다음의 고음질 트랜지스터 파워 앰프는 이 기사에 정리한 설계원리를 따르는 경향이 있었다. 

The first amplifier circuit of which the author is aware in which a transformerless transistor design was used to give a standard of performance approaching that of the "Williamson" amplifier, was that published in Wireless World in 1961 by Tobey and Dinsdale. This employed a class B output stage, with a series connected transistors in quasi-complementary symmetry. Subsequent high-quality transistor power amplifiers have largely tended to follow the design principles outlined in this article.

이런 종류 앰프의 큰 장점은 정적인 상태의 전력소모가 아주 낮으며 전반적인 전력변환 효율이 높단느 것이다. 불행히도 태생적인 단점이 있는데 그것은 푸시풀 쌍의 반응이 각기 다르다는 점이다.  또한 Ic/Vb 특성에 따른 크로스오버 왜곡이 존재한다는 점도 있다.  특히 Bailey 같은 사람들이 이런 점들을 시정하기 위해 많은 일을 했다.

The major advantage of amplifiers of this type is that the normal static power dissipation is very low, and the overall power-conversion efficiency is high. Unfortunately there are also some inherent disadvantages due to the intrinsic dissimilarity in the response of the two halves of the push pull pair (if complementary transistors are used in asymmetrical circuit arrangement) together with some cross-over distortion due to the I c /V b characteristics. Much has been done, particularly by Bailey, to minimise the latter.


클래스 B 출력단의 다른 특징은 출력신호가 증가하면 트랜지스터의 전류요구량이 증가하여 설계가 잘 되지 않으면 출력전압이 저하하거나 파워서플라이의 평활이 떨어지게 된다. 또한 출력이 증가함과 동시에 전류가 증가하여 트랜지스터에 대한 일시적인 증가는 열폭주(thermal runaway)로 이어지게 된다. 특히 적절한 보호회로가 없으면 eactive load에서 이런 일이 흔하다. (이 당시는 요즘 secondary break down 이라는 현상을 잘 이해하지 못할 때였다.) 이런 요구사항들이 회로의 구성을 복잡하게 만들고 잘 설계된 클래스 B 앰프들을 더 이상 저렴하거나 간단하게 구성되지 못하게 한다. 

An additional characteristic of the class B output stage is that the current demand of the output transistors increases with the output signal, and this may reduce the output voltage and worsen the smoothing of the power supply, unless this is well designed. Also, because of the increase in current drive with output power, it is possible for a transient overload to drive the output transistors into a condition of thermal runaway, particularly with reactive loads, unless suitable protective circuitry is employed. These requirements have combined to increase the complexity of the circuit arrangement, and a well designed low- distortion class B power amplifier is no longer a simple or inexpensive thing to construct.

*  The thermal runaway referred to is now known to be secondary breakdown, where the transistor suffers from a localised heating on the silicon die. This effect is very rapid, and can lead to almost instantaneous destruction of a transistor. This is one reason that MOSFETs are preferred by many amplifiers designers (the editor is not one of these!).

좋은 성능과 간단한 구성을 갖는 파워앰프에 대한 다른 접근법은 클래스 A 구성으로 출력 트랜지스터를 사용하는 것이다. 이 접근법은 의사 상보형(quasi- complementary) 의 회로의 문제와 트랜지스터의 열폭주 그리고 크로스오버 왜곡과 신호의 크기에 따른 전력 요구량의 문제를 해결한다. 그러나 클래스 B보다 효율이 떨어지며 출력 트랜지스터들은 커다란 방열판에 붙여야 한다.

An alternative approach to the design of a transistor power amplifier combining good performance with simple construction is to use the output transistors in a class A configuration. This avoids the problems of asymmetry in quasi- complementary circuitry, thermal runaway on transient overload, crossover distortion and signal-dependent variations in power supply current demand. It is, however less efficient than a class B circuit, and the output transistors must be mounted on large heat sinks.

기본적인 클래스 A 구성은 단일 트랜지스터를 콜렉터 부하와 함께 구성하는 것으로 그림 1(a)에 나온 것 처럼 저항을 사용하는 것이며  실용적인 해법처럼 보인다. 하지만 전력 변환 효율은 약 12% 정도다. 그림 1(b)에 나오는 것처엄 초크를 사용하면  효율은 증가하지만 가격이 비싸지며 초크의 부피도 커져서 트랜스를 사용하지 않는 설계의 장점이 없어진다.  비슷한 트랜지스터를 콜렉터부하로 사용하는 방법이 그림 1(c)에 나오는데 크기와 가격면에서 편리하며 푸시풀처럼 두번째 트랜지스터를 적당히 반대의 위상으로 구동하여 효율적인 콜렉터 부하로 사용할 수 있다.
이 구성은 트랜지스터를 그림2처럼 구성하여 얻을 수 있다. 

The basic class A construction consists of a single transistor with a suitable collector load. the use of a resistor, as in Fig 1(a), would be a practical solution, but the best power-conversion efficiency would be about 12%. An l.F. choke, as shown in Fig1(b), would give much better efficiency, but a properly designed component would be bulky and expensive, and remove many of the advantages of a transformerless design. The use of a second, similar, transistor as a collector load, as shown in Fig 1(c), would be more convenient in terms of size and cost, and would allow the load to be driven effectively in push-pull if the inputs of the two transistors were of suitable magnitude and opposite in phase. This requirement can be achieved if the driver transistor is connected as shown in Fig. 2.








이 방법으로 연결하는 것은 낮은 왜율 앰프의 가장 중요한 요구사항을 만족시키는 것이다. 그것은 앰프의 근본적인 선형성이 좋아야 한다는 것이며 피드백이 없을 때에도 선형성은 좋아야 한다. 여러 가지 요인이 영향을 미친다. 출력 트랜지스터의 Ic/Vb 비선형성이 없어진다. 한 트랜지스터가 거의 컷오프 상태에 들어갈 때 다른 트랜지스터는 거의 완전히 온 상태에 들어간다. Tr1, Tr2, Tr3에서는 피드백 루프가 만들어지는 방법이 있다.  Tr1 의 베이스 임피던스 특성이 Tr3의 출력 전류에 영향을 미치기 때문이다. 또한 드라이버 트랜지스터 Tr3 (커다란 전압스윙을 가져야 하는데 )은 낮은 하모닉 디스토션에 유리한 조건에서 동작한다. 낮은 출력임피던스와 높은 입력 임피던스다. 이런 구조의 출력단을 갖는 실제회로가 그림3 이다. 

This method of connection also meets one of the most important requirements of a low distortion amplifier :- that the basic linearity of the amplifier should be good, even in the absence of feedback. Several factors contribute to this. There is the tendency of the Ic / Vb non-linearity of the characteristics of the output transistors to cancel, because during the part of the cycle in which one transistor is approaching cut-off the other is turned full on. There is a measure of internal feedback around the loop Tr1 Tr2 Tr3 because of the effect which the base impedance characteristics of Tr1 have on the output current of Tr3. Also, the driver transistor Tr3, which has to deliver a large voltage swing, is operated under conditions which favour low harmonic distortion :- low output load impedance, high input impedance. A practical power amplifier circuit using this type of output stage is shown in Fig. 3.

ESP 사운드의 로드엘리엇은 Tr1의 에미터에 0.1 옴 정도를 달아 전류 피드백을 거는 제안을 하고 있다. 디스토션이 많이 준다는 것이다. 0.1옴은 5와트 이상의 wire wound 저항이다. 





이 회로의 오픈루프 게인은 전형적인 트랜지스터에서 약 600 배정도다.  클로즈드 루프게인은 C3의 임피던스가 R4 에 비해 충분히 낮은 경우 (R3 +R4)/R4 로 정해진다. 그림 3에 나온 값을 따른다면 13이며 피드백 팩터로는 160 밀리 옴에 해당한다. DC에서 이 앰프의 게인은 1이 된다. 왜냐면 C3가 포함된 피드백 루프에서 출력전압 Ve는 Tr4의 베이스 전압에 Tr4의 에미터 전압을 ,   R3에서 일어난 전압강하값을 더한 값과 같기 때문이다. 출력 트랜지스터 Tr1은 Ve를 이 정도 전압까지 끌어 내리기 위해 전류가 필요하며 R1과 R2는 Tr2의 콜렉터 전류를 조절하며 앰프의 정적상태의 전류를 정하는데 사용할 수 있다.  또한 R6과 R5를 조절하여 Ve 값은 원하는 값으로 정할 수 있다.  최적의 성능은 공급전압의 반에 해당하는 값이다. (0.5볼트나 대략 그 정도의 전압정도는 최고출력에 약간의 영향을 미친다, 다른 특성에도 영향은 별로 없다. 이 값이 아주 정확할 필요는 없다.  )


The open loop gain of the circuit is approximately 600 with typical transistors. The closed loop gain is determined, at frequencies high enough for the impedance of C3 to be small in comparison to R4, by the ratio (R3 +R4)/R4. With the values indicated in Fig. 3, this is 13. This gives a feedback factor of about 160 milliohms.
Since the circuit has unity gain at D.C., because of the inclusion of C3 in the feedback loop, the output voltage Ve, is held at the same potential as the base of Tr4 plus the base emitter potential of Tr4 and the potential drop along R3 due to the emitter current of this transistor. Since the output transistor Tr1 will turn on as much current as is necessary to pull Ve down to this value, The resistor R2, which together with R1 controls the collector current of Tr2, can be used to set the static current of the amplifier output stages. It will also be apparent that Ve can be set to any desired value by small adjustments to R5 and R6. The optimum performance will be obtained when this is equal to half the supply voltage. (half a volt or so either way will make only a small difference to the maximum output power obtainable, and to the other characteristics of this amplifier, so there is no need for great precision in setting this.)


사용되는 실리콘 플래너 트랜지스터가  열안정성이 뛰어나고 노이즈 레벨도 적다.  완벽한 대칭성이 필요하지 않으므로 출력단은  실리콘 npn 트랜지스터로 충분하며 성능도 좋고 가격도 저렴하다.  출력부의 성능은 약 10 와트 정도로 윌리엄슨 앰프의 기준을 충분히 충족시킨다. 출력과 게인/주파수 그래프를 그림 4와 5에 보이고 있다. 출력과 전체 하모닉 디스토션의 관계가 그림 6에 보인다. 이 앰프는 그야말로 클래스 A 회로이기 때문에 디스토션은 출력전압에 대해 선형적으로 감소한다. (클래스 B 시스템에서는 상당한 양의 크로스오버 디스토션이 증가하는 경우 반드시 이렇게 되지는 않는다.)  0.05% 정도의 디스토션 요소들을 검사하는 것은 어려운 일이지만 클립핑이 일어나는 지점 이하의  디스토션은 주로 2배수 하모닉이다. 

Silicon planar transistors are used throughout, and this gives good thermal stability and a low noise level. Also, since there is no requirement for complementary symmetry, all the power stages can use n-p-n transistors which offer, in silicon, the best performance and lowest cost. The overall performance at an output level of 10 watts, or at any lower level, more than meets the standards laid down by Williamson. The power output and gain/frequency graphs are shown in Figs. 4 and 5, and the relationship between output power and total harmonic distortion is shown in Fig. 6. Since the amplifier is a straight-forward class A circuit, the distortion decreases linearly with output voltage. (This would not necessarily be the case in a class B system if any significant amount of cross- over distortion was present.) The analysis of distortion components at levels of order of 0.05% is difficult, but it appears that the residual distortion below the level at which clipping begins is predominantly second harmonic.

실리콘 플래나 NPN트랜지스터는 일반적으로 고주파 특성이 뛰어나서 리액티브 부하에 대한 우수한 안정성을 부여한다. 저자는 L 과 C 의 조합으로 시스템이 불안해지는 것을 발견하지 못했다. 그러나 만약 R3이 작은 캐패시터에 의해 션트되어 고주파에서 롤 오프되면 인덕티브(유도)부하에서 쉽게 발진할 수 있다.  


Silicon planar NPN transistors have in general, excellent high frequency characteristics, and these contribute to the very good stability of the amplifier with reactive loads. The author has not yet found a combination of L and C which makes the system unstable, although the system will readily become oscillatory with an inductive load if R3 is shunted by a small capacitor to cause roll-off at high frequencies.


그림 3에 보인 회로는 3-15 오옴에 이르는 부하 임피던스를 극히 작은 변경만으로 구동할 수 있다. 선정된 출력은 각각의 전류/전압의 관계 , 출력트랜지스터의 전류 그리고 출력전압의 스윙을 보이고 있다. 이들은 모두 다르기 때문이다. 피크 전압 스윙과 평균 출력 전류는 간단한 관계 W=I2R 과 V=IR 에 의해 산정할 수 있다. (반드시 기억해야 할 것은 출력은 전압과 전류의 RMS 값으로 계산한다는 것이다. 이들은 피크값을 계산하기 위해 1.41배를 곱해주어야 한다. 그리고 전압 스윙은 피크-피크(첨두값)으로 이것은 피크값의 두배가 된다.)

  


The circuit shown in Fig. 3 may be used, with very little modification to the component values, to drive load impedances in the range 3-15 ohms. However, the chosen output power is represented by a different current/voltage relationship in each case, and the current through the output transistors and the output voltage swing will therefore be different. The peak-voltage swing and mean output current can be calculated quite simply from the well-known relationship W=I2R and V=IR, where the symbols have their customary significance. (it should be remembered, however, that the calculation of output power is based on RMS values of current and voltage, that these must be multiplied by 1.41 to obtain peak values, and that the voltage swing measured is the peak to peak voltage, which is twice the peak value.)



  

 








이 계산들에 의하면 16오옴 로드에 10와트를 만들기 위한 피크-피크 갑슨 34.8 볼트이다. 트랜지스터의 최하 전압이 0.6 볼트이므로 전원은 최하 36볼트를 공급할 수 있어야 gkse. 8 오옴과 3오옴의 부하에서는 27볼트와 17볼트가 필요하다. 그리고 필요한 최저전류는 각각 0.9, 1.2 , 2.0 암페어다. 이들을 테이블 1에 정리했다. C1과 C3은 낮은 주파수에서의 전압과 전원의 롤 오프를 결정하며 그림 4와 5에 나온 값보다 커야 한다.


When these calculations have been made, the peak-to-peak voltage swing for 10 watts power into a 15-Ohm load is found to be 34.8 volts. Since the two output transistors bottom at about 0.

6 volts each, the power supply must provide a minimum of 36 volts in order to su

pply this output. For loads of 8 and 3 ohms, the minimum h.t. line voltage must be 27V and 17V respectively. The necessary minimum currents are 0.9, 1.2 and 2.0 amps. Suggested component values for operation with these load impedances are shown in table 1. C3 and C1 together influence the voltage and power roll-off at low audio frequency performance is desired than that shown in figs. 4 and 5.






공급전압과 출력 전류는 트랜지스터마다 17 와트 정도의 전력소모를 일으키고 부품의 수명을 위해 고온에서 동작하는 것은 좋지 않으니 트랜지스터마다 적절한 방열판을 붙여야 한다,\.   125mm by 100mm (5" by 4") 의 면적에 핀이 붙은 방열판을 트랜지스터마다 붙이는 것을 주장한다. 이것은 어쩔 수 없는 클래스 A가 치러야 하는 대가이다. 30V 가 넘는 공급전압에는 Tr1 과 Tr2 는 Mj481을 Tr3 은 2n1613을 사용해야 한다.



Since the supply voltages and output currents involved lead to dissipation in the order of 17 watts in each output transistor, and since it is undesirable (for component longevity) to permit high operating temperatures, adequate heat sink area must be provided for each transistor. A pair of separately mounted 125mm by 100mm (5" by 4") finned heatsinks is suggested. This is, unfortunately, the penalty which must be paid for class A operation. For supplies above 30V Tr1 and Tr2 should be Mj481s and Tr3 a 2n1613.


만약 프리앰프의 출력임피던스가 수 킬로옴을 넘어간다면 앰프의 입력단은 그림 8처럼 소스 폴로워 방식의 간단한 FET 로 개조할 수 있다. 전체 하모닉 디스토션이 약 0.12 % 정도 증가하므로 좋은 프리앰프를 쓰는 것보다는 덜 매력적인 해결책이다,


If the output impedance of the preamplifier is more than a few thousand ohms, the input stage of the amplifier modified to include a simple f.e.t. source follower circuit shown in fig 8. This increases the harmonic distortion to about 0.12%, and is therefore (theoretically) a less attractive solution than a better pre- amplifier.


만약 높은 주파수의 롤오프가 생긴다면 FET의 게이트와 접지사이에 작은 캐패시터를 연결해 주어야 한다.

A high frequency roll-off can be obtained, if necessary by connecting a small capacitor between the gate of the f.e.t and the negative (earthy) line.


적당한 트랜지스터들 

Suitable transistors


사용하는 트랜지스터들에 따라 회로에서 어떤 차이가 나는 가를 결정하는 실험들을 했다. 예상대로 게인이 높은 트랜지스터에 출력단을 매치해서 사용하면 최고의 성능이 나온다.  드라이버단의 2N697 / 2N1613 에 대해서는 적절한 대체물이 알려진바 없으나 비슷한 타입의 각기 다른 회사의 제품들이 명백하게 동일한 결과를 보였다.  입력 트랜지스터에는 비슷한 규격을 사용하면 차이가 거의 없는 결과를 보였다. Texas Instuments 2N4058은 Motorola 2N3906 와 완벽하게 교체가능하다.


Some experiments were made to determine the extent to which the circuit performance was influenced by the type and current gain of the transistors used. As expected the best performance was obtained when high-gain transistors were used, and when the output stage used a matched pair. No adequate substitution is known for t

he 2N697 / 2N1613 type used in the driver stage, but examples of this transistor type from three different manufacturers where used with apparently identical results. Similarly, the use of alternative types of input transistor produced no apparent performance change, and the Texas Instuments 2N4058 is fully interchangeable with the Motorola 2N3906 used in the prototype.


가장 주목할만한 성능의 차이를 만드는 부분은 출력단 트랜지스터 페어의 전류 게인 특성이다. 가장 적은 디스토션을 원한다면 공급전원의 1/2에서 .25 볼트 이내의 값으로 조절해야 한다. 


The most noteworthy performance changes were found in the current gain characteristics of the output transistor pair, and for the lowest possible distortion with any pair, the voltage at the point from the loudspeaker is fed should be adjusted so that it is within 0.25 volt of half the supply line potential.


실험에 사용한 트랜지스터는 Motorola MJ480/481다 (Texas 2S034를 예외적으로 시도한 적이 있지만 ) 중요한 결론은 트랜지스터의 타입이 중요한 것이 아니라 출력 트랜지스터의 전류게인의 차이가 중요한 것이라는 점이다. 만약 차이가 나는 트랜지스터를 써야 한다면 게인이 높은 것을 Tr1의 위치에 써야 한다. 


The transistors used in these experiments were Motorola MJ480/481, with one exception, in which Texas 2S034 devices were tried. The main conclusion which can be drawn from this is that the type of transistor used may not be very important, but that if there are differences in the current gains of the output transistors, it is necessary that the device with the higher gain shall be used in the position Tr1.



파형의 클리핑이 일어나기전에 디스토션 성분이 나온다면 이들은 거의 2배수의 하모닉이 나타나기 때문이다. 


When the distortion components were found prior to the onset of waveform clipping, these were almost wholly due to the presence of second harmonics.


제작노트 
앰프

Constructional notes
Amplifier

10 + 10 와트 스테레오 앰프의 제작에 필요한 부품들은 'Lektrokit' 이라고 부르는 4 * 4.75 인치의 만능기판에 간편하게 조립할 수 있다. 네 개의 파워 트랜지스터는 외부의 방열판에 붙인다. 특별히 명시하지 않는 한 부품의 값들은 아주 정확할 필요는 없으묘 10% 정도의 오차를 갖는 저항은 아무런 나쁜 효과도 가져오지 않는다.  최소의 잡음레벨은 좋은 부품에서 오며 저항은 카본 필름이나 메탈 옥사이드 저항이 좋다. 

(요즘은 메탈필름 저항이 좋으며 1% 정도의 오차를 갖는다.  카본필름 저항보다 좋다. )


The components necessary for a 10 + 10 watt stereo amplifier pair can be conveniently be assembled on a standard 'Lektrokit' 4" X 4.75" s.r.b.p. pin board, with the four power transistors mounted on external heat sinks. Except where noted the values of components do not appear to be particularly critical, and 10% 
tolerance resistors can certainly be used without ill effect. The lowest noise levels will however be obtained with good quality components, and with carbon-film or metal-oxide resistors.

전원부 :

린즐리후드가  제안한 전원은  capacitance multiplier 라고 부르는 종류다. 
여기에 대해서는 별다른 중요성이 없지만 관심이 있는 사람들은 http://www.tcaas.btinternet.co.uk/index-1.htm 에 있는 글을 읽는 것을 권한다.  다른 문헌은 로드엘리엇의 글(http://sound.westhost.com/project15.htm)을 읽는 것도 좋은 출발점이 될 것이다. 



- 완역본은 아니지만 원본의 대강은 이 정도면 충분히 파악할 수 있다. 1969년 진공관에서 트랜지스터로 넘어가던 시절 잡지에 발표하기를 조금 주저하던 린즐리 후드는 이 글로 오디오구루가 된 자신을 발견했다고 한다. 그 후에도 많은 글들을 썼으나 이글이 가장 결정적이다. 


참고로 클래스 A 앰프의 개략적인 구성은 D.Self의 교과서에 따르면 다음과 같은 몇개의 구성밖에는 없다.

그림 D를 제외하면 위상 반전을 하는 tr1의 존재는 아주 특이한 것이다.





로드 엘리엇은 이 글을 소개하면서 린즐리 후드를 이렇게 소개했다,

The Author


저자 

John L Linsley-Hood는 왕성한 활동을 하는 앰프 디자인의 저자이며  Electronics World (과거의 Wireless World)잡지에 여전히 새로운 아이디어와 회로들을 삳고 있다.  고성능 오디오 앰프에 미친 그의 영향은 상당하며 요즘도 계속 이어지고 있다. 이것은 내가 그의 아이디어나 이론을 흠모하거나 동의 하는 것을 의미하는 것은 아니지만 적어도 린즐리후드는 자신이 생각하는 것을 주장하는 용기가 있는 사람이다. 물론 잡지사 역시 그것을 출판해줄 용기가 있다.


John L Linsley-Hood is a prolific author of amplifier designs, and still presents new ideas and circuits in the UK magazine Electronics World (formerly Wireless World). His influence on the design of quality audio amplifers has been considerable, and continues to this day. This is not to say that I agree with or endorse all his ideas or theories, but at least he has the guts to say what he thinks, and the magazine has the guts to print it, too.


역주)  존 리즐리 후드는 2004년 타계했는데 위키피디어에는 다음과 같이 소개하고 있다.

John Linsley Hood was an electronics designer who is best remembered for his "Simple Class A Amplifier", which he designed to provide a good-quality performance comparable with that of the classic Williamson amplifier.

The design was published in Wireless World in 1969 (April 1969 issue, p. 148), and later updated in 1996.

He wrote for a number of magazines and published a number of books including

  • The Art of Linear Electronics (Oxford, Butterworth-Heinemann, 1993);
  • Audio Electronics (Oxford, Newnes, 1995); and
  • Valve and Transistor Audio Amplifiers (Oxford, Newnes, 1997).

He was born in 1925, and died on 11 March 2004.

John Laurence Linsley-Hood, born 1925,was educated at Reading School,Acton Polytechnic,the Royal Technical College(Glasgow)and after war,at Reading University.In 1942 he joined the G.E.C.Research Laboratries at Wembley,working on magnetron development as junior member of a team. In 1943 he joined the R.A.F in aircrew but was transferred to work on Radar. He subsequently worked with T.R.E.(Malvern)overseas. After a return to university he joined the Windscale Research Laboratories of the Atomic Energy Authority He has been in charge of the electronics team in the research Laboratories of British Cellophane Ltd.since 1954.




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2009.12.28 23:55

오디오 이야기 (1)

오디오라고 하면 대부분의 사람들이 모두 복잡하고 비싼 것으로 알고 있다. 
아주 좋은 성능의 오디오는 아주 비싼 것으로 알고 있다.  메이커들이 너무 열심히 세뇌한 덕분이다.
그러나 실제로 오디오는  그렇지 않다. 실제로 앰프를 설계하는 사람들과 1-2년 접하고 메일도 주고 받으면서 더 잘 알게 되었다. 
앰프의 설계자들 역시 순수한 마음으로 오디오를 설계하는 사람들이 더 많다. 
이 사람들은 거짓말을 하지 않는다. 

나는 오디오를 많이 들어보았지만 기억에 남는 것은 몇개가 없다.  그중에 하나가 JLH amp 였는데 잘 만들어진 JLH앰프는 정말로 좋은 소리를 낸다,  조정이 이상한 앰프라도 대부분 좋은 소리를 낸다.  오디오에 대해 애정이 없는 우리 집사람도 이 앰프의 소리를 잘 알 정도다. 넬슨 패스가 3달러짜리 부품 몇개로 만든 앰프에서 정말로 믿을 수 없을 만큼 좋은 소리를 낸다도 했던 그 앰프다.  그 좋은 소리라는 것은 부품속에 이는 것이 아니라 설계의 탁월함 속에 있었다. 오디오의 회로를 이야기하면서 거의 어느 책에나 언급되며 모든 디자이너의 머리속에 각인되어 있지만 실제로는 별로 만들어지거나 팔리지 않는 앰프가 있다. 특히 우리나라에서는 John Linsley Hood (JLH)라는 사람의 1969년 앰프에 대해 들어본 사람이 별로 없을 것으로 안다.  그러나 이 앰프는 하나의 성배와 같은 것이다. 특히 아마추어 오디오에는 그렇다. 

몇만원으로 만들 수 있는 놀라운 기적이기도 하다. 조립이 되어 소리를 내기 시작하면 몇시간을 음악을 들으면서 그냥 보낼 수 있다.  그 전에 듣지 못하던 소리들을 들을 수 있다. 큰 소리가 아니지만 저역은 힘이 있고 고역은 섬세하다. 

이 앰프는 약 10와트의 출력으로 만들기도 쉽고  제작후의 성능도 거의 잘 나오는 앰프라서 앰프를 이해하기에는 정말 좋은 회로라고할 수 있다.  때로는 몇백만원짜리 앰프보다 나은 성능을 보인다고도 한다. 주관적인 이야기이지만 앰프의 제작자나 설계자들에게는 하나의 벤치마크이자 컴플렉스이다.  4개의 트랜지스터로 만든 이 앰프를 크게 능가하는 앰프를 만드는 것이 어렵다는 것이다.  많은 단점이 있음에도 불구하고 1969년부터 지금까지 꾸준히 만들어진 앰프다. 

얼마전 나는 블로그에서 다음과 같이 적었다:

전자 장치의 시스템도 사정은 같았다. 요즘에 빠져 있는 간단한 오디오의 세계 역시 실제로 만들어 보고 파형을 봐야 이해할 수 있었다. 여담이지만 지난번의 Gainclone 칩 앰프 이후 필자가 오랫동안 빠져 있던 오디오는 JLH class A라는 앰프였는데 1969년에 발표한 John Linsley Hood의 채널당 네 개의 트랜지스터를 사용하는 10W짜리 앰프다. 40년이 된 회로다. 회로를 보면 전자공학을 공부한 사람에게는 아주 간단한 회로일 것으로 보이고 이 회로를 이해하는 것은 어렵지 않아 보인다. 조립의 난이도 역시 간단한 전자키트보다 쉬워 보인다. 아주 쉬워 보이는 회로처럼 보이지만 그렇지도 않다. 40년 가까운 시간동안 DIY 오디오의 중요한 레퍼런스, 그리고 모든 오디오 앰프 교과서의 중요한 레퍼런스로 남아 있었고 앰프 디자이너들의 해석은 모두 달랐다(http://www.tcaas.btinternet.co.uk/index-1.htm).

강력한 pspice 같은 도구로 시뮬레이션 해석을 하는 것은 실제 트랜지스터의 복잡기괴함을 모두 반영하지도 못할 뿐 아니라 pspice가 소리를 내주는 것도 아니다. Nelson Pass 같이 유명한 앰프 디자이너도 이 앰프의 워킹 카피를 만들고 나중에 PLH(Pass Linsley Hood)라는 자신의 MOSFET 버전을 만들었다. 시간이 한참 지난 2005년도의 일이었다. 그 전에 많은 시간을 내어 이 앰프의 회로를 벤치마크 했다. Douglas Self 라는 또 다른 유명한 디자이너의 해석도 달랐으며 정작 설계자 본인의 아이디어는 또 달랐다. 대중적인 DIY 오디오 사이트로 유명한 Rod Elliott의 Death of Zen이라는 앰프는 이 앰프를 자신의 해석으로 다시 만들어 본 것이다. 그러니 모두 한 번씩은 이 앰프를 만들어 보거나 진지하게 생각한 것이니 필자 역시 그냥 지나칠 수는 없었다.

CPU의 트랜지스터가 코어당 천만 개 레벨을 넘는 세상에서 트랜지스터 네 개짜리 앰프가 아직도 오디오 디자인 영감의 원천이 된다는 것이 신기하기만 했지만 커다란 방열기를 뜨겁게 달구며 깊은 바이어스가 걸리는 회로들은 실제로 만들고 재봐야 이해할 수 있다. 회로의 트랜지스터들은 단종 된 탓에 구할 수 없지만 요즘은 훨씬 더 좋은 소자들이 나오며 가격도 싸기 때문에 필자는 조금 동작이 이상한 인켈의 앰프를 뜯어서 호기심을 참지 못하고 만들

어 보았다. 하우투는 아니지만 Death of Zen(http:// sound.westhost.com/project36.htm) 앰프를 참조하기는 했다. 이 회로 역시 30년이 넘어서 JLH를 재해석한 워킹카피를 만든 것이다. 필자가 할 수 있는 일은 이들을 모두 검증해보는 일이었고 사실상 재설계했다. 

필자가 트랜지스터 네 개를 가지고 진지한 놀이를 10여일 정도 하고 난 후의 결과는? 전자 기초 공부를 오랜만에 다시 했다고 볼 수 있다. 오디오 앰프  회로의 이해 역시 증가되었다. 악어클립을 물리고 전압과 전류를 재던 예전의 시절로 잠시 돌아갔다. 전원전압은 17볼트에서 40볼트까지 바꾸어 볼 수 있었고 회로의 이해는 점차 새로운 측면으로 접어들었다. 오실로스코프에 물려 파형과도 씨름했다. 전자쟁이로써는 아주 소중한 경험이었다. 그야말로 간단한 회로를 갖고 이리저리 해킹한 느낌이었다. 어떻게 보면 10줄짜리의 심오한 리다이렉션 셀(shell) 프로그래밍의 이해와 비슷한 순간이었다. 간단한 것이 반드시 쉬운 것은 아니다. 물리적으로는 소리가 아주 좋은 앰프를 하나 갖게 되었다. 해보지 않으면 알 수 없었을 것이다.

필자는 이런 통찰력 있는 장난감을 망라하는 키트들이 있으면 좋겠다는 생각이 들었다. 어떻게 보면 진지한 장난과 실제의 개발은 종이 한 장 차이라고 볼 수 있다. 그런 면에서 전자 키트는 예전의 학생과학키트 같은 것이 없어지거나 존재가치가 줄어든 이후에 적당한 대체품들이 나오지 않고 있다고 볼 수 있다. 실제로 팔리는 키트들은 재미가 없다. 이들의 재편이 새로운 재해석이 필요하다는 생각이다. 예전에 Art of Electronics, TTL cookbook 같은 책이 나왔다면 요즘 버전의 새로운 종합 텍스트가 나올 만도 한데 아직은 아니다. 디지털 세계를 잘 반영한 토이들을 위한 교과서로 마땅한 교재가 없다. 필자가 실력이 좋으면 한번 써보고 싶을 정도다.



이 앰프에 영향을 받은 사람은 나만이 아니다. 1990년대 초반에 아주 총명한 앰프설계자인 알레스니키티은 JLH의 영감을 얻어 크릭앰프의 주력들을 설계했다.  도저히 호기심을 주체하지 못하고 망가진 크릭앰프를 사서 회로를 들여다 보았다. 




원래 니키틴의 회로는  다음과 같았다.   설마 이 회로와 같을 것으로는 생각치 않았다. 그러나 실제로 두 회로는 같았다. 


 
앞의 회로와 이 회로가 닮았다고 생각할 사람은 별로 없을 것이다. 그러나 q8 의 존재는 이 회로가 페이즈 스플리터를 사용한 것이라는 사실을 알려준다. 바로 JLH의 영향을 받았다는 증거다. 설계자 본인의 주장이다. 

사실 교과서들에는 린즐리후드의 회로는 반드시라고 해도 될만큼 나온다. 그 중에서 몇명은 영감을 얻도 나머지 사람들은 그냥 그런가보다 하고 넘어간다.  나는 영감을 얻지는 못했지만 얻고 싶어서 집요하게 만들어 보았다. 손으로 생각하는 수밖에 없다. 

그래서 원래의 1969 회로를 만들어 보았다. 2n3055대신 가장 많이 갖고있던 2s2922를 사용했다.


앰프의 음질이 너무나 좋았기 때문에 이번에는 기판으로 만들기 시작했다. 거의 비슷한 회로지만 오른쪽의 간단하게 보인느 앰프와 왼쪽의 앰프는 거의 같은 회로다. 기판으로 만드는 것이 훨씬 유리하다. 



아무튼 오랜기간 앰프들을 만들어 왔기 때문에 앞으로 만든 이야기들을 적을 수 밖에 없다. 나는 썰렁하더라도 글을 쓰는 편이 낫다고 생각한다.  
몇번에 걸쳐서  적을 것이고 어떤 사람들은 이 주제를 좋아할지도 모른다.  별로 집요하게 만들어 본 사람이 없기 때문이다. 

아무튼 오늘 Nelson Pass의 제안대로 전압을 낮추고 (Pass Linsley Hood는 17볼트 정도를 사용했다.) 바이어스 전류를 1.5 에서 2 암페어 정도로 올렸다. 그전에는 25볼트 양파였다. 결과는 완전히 다른 앰프라고 할 수 있었다.   오디오 만들기에서 새로운 무엇인가를 느끼는 순간이었다. 다음번에 트랜스를 조금 더 큰 것을 구할 수 있으면 2.5 암페어 정도로 올리고  방열기를 조금 더 큰 것으로 바꾸어서 들을 예정이다. 
앰프들이 너무 많기  때문에 히라가나 패스의 젠 같은 것들은 전원과 방열기를 빼앗긴 채 주인의 관심을 기다리고 있다. 하지만 예전에는 직접 앰프 디자이너들에게 물어보거나 메일을 주고 받으면서 만들었던 것들이다. 돈이 안되는 오디오 업계는 사실상 오픈소스로 진행했다. 

케이스에 넣지 않고 허공에서 테스트하는 앰프의 사진은 대략 흉착하기 그지없다.

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