섯번째 앰프는 진공관 입문작인 Sijosae-YAHA(Yet Another Hybrid Amp)이다. 원래 진공관앰프엔 상당한 고전압(100~400VDC)이 공급되는데, 때문에 나같이 경험이 부족한 초보가 건드리기엔 무리가 있었다. (감전사의 압박..이랄까.. ㅡㅗㅜ) 마침 Headwize의 fa-schmidt씨가 설계한 12VDC란 부담없는 저전압으로 구성된 YAHA라는 회로가 있어 제작을 시도하게 되었다.


amp porn이다. 왼쪽 스테레오잭 위에 글루건으로 붙어있는 것은 voltage inverter이다. (자세한 설명은 나중에.) 입력커플링은 고급필름캡인 블랙캡 골드 0.1uF/600V이며 출력캡은 오스콘 방식인 UNICON SES 470uF/16V이다. 미니볼륨 중에 밸런스가 좋기로 유명한 Tocos의 50K A-curve 볼륨과 전원스위치로 Fujisoku의 1회로 스위치가 사용되었다. PCB는 일러스트레이터를 이용해 패턴을 만들어 에폭시 동판에 에칭하여 제작하였다. 진공관 소켓은 내구성과 뽀대(!)를 위해 DHTsound의 러그형 세라믹 소켓을 사용하였다. 

사용관은 6922로 6DJ8/ECC88 등과 호환된다. 입력전압인 12V를 정전압 레귤레이터인 7806을 이용해 6V로 만들어 히터에 공급하는데, 원문에선 히터에 정전류(300mA)을 보내지만 이 경우엔 정전압(6V)으로 점화한다. 정전류에 비해 정전압이 점화속도가 빠르다. 한편 데이터시트상의 히터전압은 6.3VDC인데 6VDC를 공급해도 성능엔 거의 지장이 없다. 오히려 일본쪽의 DIYer들은 히터전압을 약간 낮게 해서 관의 수명을 늘리는걸 선호한다고 한다. 레귤레이터에서의 발열이 상당하므로 튼실한 방열대책이 필요하다. 사진의 히트싱크는 잠시 작동만 확인하기 위해 달아준 것으로 저 정도 크기로는 어림도 없다. 참고로 이 앰프의 경우엔 서멀테이프를 이용해 알루미늄 케이스에 부착해 방열하였다.

플레이트(plate)쪽의 CCS엔 12VDC가 공급되는데 이런 저전압에서는 단 1V도 아쉽게 된다. 때문에 타이머인 555를 이용해 voltage inverter를 만들어 캐소드(cathode)에 달아주는 것이다. 이렇게 하면 플레이트쪽에 22VDC가 공급되는 효과가 있다. 또 추가적으로 원한다면 배터리를 이용해 캐소드의 전압을 더 낮춰줄 수 있도록 단자를 추가하였다. 

전면의 두 멀티턴 트리머는 JFET인 2SK30A-GR과 함께 CCS를 구성해 진공관인 6922의 플레이트에 정전류를 공급한다. 저항만을 이용하는 경우보다 게인이 높고 입력커플링이 필요없다는 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 입력커플링이 있는데, 처음엔 저항만으로 구성했다가 나중에 개조했기 때문이다. 저전압인만큼 클리핑도 일찍 시작되므로, 정전류를 공급하더라도 입력커플링이 있어서 나쁠 것은 없다는 생각이 들었다.
 
한편 사진에서 버퍼단은 오피앰프가 꽂혀 있는 모습인데, 실제로는 변환소켓을 만들어 다이아몬드버퍼를 달아주었다. 주의할 점은 진공관이 부하곡선을 그리기도 힘들 정도의 매우 낮은 전압에서 작동하므로 버퍼단의 입력임피던스가 매우 높아야 한다는 점이다. 오리지날 Yaha는 오피앰프를 non-inverting으로 구성하는 경우 입력임피던스는 무한대에 가까워지며, BJT를 이용한 다이아몬드 버퍼의 경우도 입력임피던스가 1MΩ 이상이고, FET을 이용해 구성한다면 이보다 훨씬 높은 입력임피던스를 가지게 되므로 모두 별 문제가 없지만, 다른 버퍼단을 사용하려 한다면 해당 버퍼단의 입력임피던스에 유의하지 않는다면 현란한 왜곡을 즐기게 될 것이다. 또한, 오피앰프보다는 디스크릿버퍼단을 다는 쪽이 저임피던스폰에 대한 대응력에 매우 유리하다.

케이스는 알루미늄과 레이저 가공된 블랙 아크릴로 만들었다. 전반적으로 전작인 Ditto와 크게 다를게 없는 디자인이다. 단 저 앙증맞은 케이스 위에 진공관이 얹혀져 있다는게 다르지만..

최근 진공관에 고휘도 LED를 이용해 조명을 주는게 유행인듯 하여 한번 따라해 보았다. 소신호관인 6922는 사실 파워관 등에서 보여지는 화려한 불빛과는 전혀 인연이 없기 때문에 이렇게 조명을 주는 편이 보기엔 훨씬 나은 것 같다.

야경샷이다. 빨간 히터불빛과 파란 조명이 잘 어울리는 것 같다. 디카의 한계로 조명부분이 날라가긴 했지만 대강 이런 모습이다. ^ㅅ^a

측정도구와 노하우가 부족한 초보 아마추어의 한계로 직접 성능을 측정하지는 못하였다. HAS의 고수이신 Sijosae님의 측정데이터를 보면 게인은 대략 17 정도, 왜율은 대략 300Ω에서 0.05%, 33Ω에서 0.3% 정도 나오지 않을까 짐작할 뿐이다. 한편 진공관을 저전압으로 구동하므로 절대적인 왜율은 일반적인 solid-state 앰프들에 비해 매우 높은 편이다.

하지만, 진공관에서 발생하는 왜곡은 소리에 절대적인 악영향을 미치는 odd-order distortion이 아니라 음색을 더욱 풍부하게 해준다는 second-order distortion이므로 이 정도에 예민할 필요는 없다. 사실 이것이 진공관을 교체하며 다양한 음색을 즐길 수 있는 장점과 함께 여전히 원시적인 증폭소자인 진공관이 최신 소자들이 널려있는 21세기에도 사랑받는 이유이기도 한 것이다.


Appendix:
 
I. 이 앰프는 출력커플링의 선택이 음질에 많은 영향을 미치는데, 적당한 용량은 다음과 같다.
 
5Hz에서 -3dB 포인트를 가지는 헤드폰 임피던스 → 출력커플링
(출처: Headwize.com)

600 Ohm → 53uF
250 Ohm → 약 120uF
120 Ohm → 약 220uF
60  Ohm → 약 470uF
32  Ohm → 약 1000uF

 
일반 전해보다 최소한 저임피던스 전해 이상이 권장되며, Blackgate나 Elna Silmic II 등과 같은 오디오용 고급전해, 또는 Unicon과 같은 오스콘 방식의 전해를 사용하는 것이 좋다.

II. 현재 국내외 포럼에 공개된 헤드폰용 하이브리드 앰프들은 Pete Millet님의 Pete Millet Hybrid와 Sijosae님의 MHHA, fa-schmidt님의 YAHA, YAHA를 발전시킨 SOHA 등이 있는데 사실 모두 진공관으로 voltage-gain을 주고 오피앰프나 BUF634, 다이아몬드 버퍼, single-end 또는 complementary FET 구성 등으로 current-gain을 주는 단순한 구조라는 공통점이 있다. 세부적으로 들어가면 플레이트 부하 방식, 캐소드 부하방식, 버퍼단의 종류, 전원방식, 진공관 종류의 네 가지 기분에 따라 분류할 수 있다. 
 
1. 플레이트 부하 방식은 저항만을 이용하거나 CCS를 구성해 정전류를 공급하는 방식이 있는데, 전자와 비교해 후자는 게인이 더 크며 입력커플링을 생략할 수 있는 장점이 있다. 
 
2. 캐소드의 경우는 저항, 저항+바이패스캡 병렬, CCS의 경우가 있는데 주로 저항만을 사용하거나 바이패스캡을 병렬로 다는 방식을 사용한다. 후자의 경우가 게인이 더 크므로 바이패스캡의 유무로 게인을 조절할 수 있다.
 
3. 버퍼단은 일반적으로 오피앰프보다는 BUF634가, 그보다는 다이아몬드버퍼나 FET의 성능이 더 우수하다는 평이다. 특히 FET의 경우엔 구조상 진공관의 사상과 잘 어울리는 장점이 있다.
 
4. 전원방식은 단전원으로 진공관 증폭단과 버퍼단을 모두 구동하는 방식과 버퍼단에 양전원을 따로 공급하는 방식이 있는데, 후자의 경우 출력커플링캡을 생략할 수 있기 때문에 음질적으로 강점이 있다.
 
5. 진공관은 Pete Millet과 같이 12AU7과 같은 카라디오용 저전압관을 사용하거나 현대 앰프에 널리 사용되는 6922, 6DJ8, ECC88, 12AT7, 12AX7과 같은 소신호관을 사용한다. 관마다 히터전압, 부하곡선, 음 성향 등이 다르므로 회로의 특성과 취향에 맞게 선택하면 된다.

by ryan | 2006/01/08 15:18 | 線 - HOBBY | 트랙백 | 덧글(9)

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Commented by dony at 2006/01/08 16:47
상당히 멋집니다..님도 그렇고 작품도 그렇고...다음에도 좋은 글 부탁드릴께요..^^"
Commented by ryan at 2006/01/08 18:19
허접한 취미를 잘 봐주셔서 감사합니다. 저도 책을 많이 읽어야 하는데.. ^ㅅ^a
Commented by dony at 2006/01/09 00:32
ryan님..먼저 제 블로그 방문해주셔서 감사드립니다. 그런데..제 블로그 오른쪽에 있는 메뉴 위쪽에 보면 링크하기 있을텐데요..한번 봐주시겠습니까..없어지진 않았을텐데..ㅎㅎ..그럼..좋은 글들 많이 올려주세요..종종 들르겠습니다..^^"
Commented by ryan at 2006/01/09 01:07
Vally와 My Egloo만 보이네요. 왜일까요.. ^ㅅ^;;;;;
Commented by zhdn at 2006/01/09 09:22
오우-_-;;YAHA;;
이름이 참 멋지내요+_+;;
흐음
솔직히읽어도;
제가아직이쪽분야에
최소한의지식도없기때문에;;
(오로지;;포터블;; )
흐음;
공부를해야겠다는생각이드는군요+_+;;
Commented by strin at 2006/01/09 15:28
300v까지는 ,컨디션 따라 다르겠지만, 그저 식은땀 줄줄 흐를 정도니 가볍게~
그나저나 차분히 정리된 글을 읽고 있자니 그간 열심히 떠든 보람이 느껴져서 기쁩니다. ^^
Commented by ryan at 2006/01/09 16:57
zhdn// 문과생인 저도 했으니 누구나 할 수 있을겁니다. 이거 재밋어요.. ^ㅅ^
strin// 사부님의 은혜에 안구에 습기가.. 흙.. 어제 주문한 pspice책이 도착해서 조금 읽어보고 있는데 설치도 쉽지가 않더군요. 이번달 안에 시뮬돌려서 보고하겠습니다. ^ㅅ^a
Commented by strin at 2006/01/09 17:56
spice 사용법은 그냥 30분 간단히 설명 들으면 훨씬 쉬울텐데 조금 아쉽네요. 이런거나 정리해둬서 글 써놀껄 그랬어요. 어디 찾아보면 예전에 썼던 강의자료가 있을법도 한데...음..
워낙 잘하시니 별로 걱정은 안하지만. ^^
Commented by ryan at 2006/01/09 17:57
다행히 제일 싼걸로ㅡ그래서 얇은걸로(이게 더 중요)ㅡ주문했습니다. 대충 훝어보니 제 수준엔 충분하겠더라구요. 감사합니다. ^ㅅ^

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