Objective 2 Headphone Amplifier

무실에서 사용할 헤드파이 구성을 고민하다, HD650 + O2 앰프 조합으로 가기로 결정하였다. O2 앰프 제작은 아무래도 직접 하는게 품질이 더 좋다고 생각해서, 이베이에서 파는 키트로 구매했다. 아무래도 직접 제작하는게 품질 면에서 마음이 더 놓이는 스타일이라.. 

거치형 전용으로 운용하기로 했기 때문에, 배터리 사용은 고려하지 않은 AC아답터 전용 구성으로 제작하였고 LED 역시 고휘도 사양으로 변경하였다. 십자드라이버용 볼트가 싫어서 육각렌치용 볼트로 교체하였다. 이 외에는 모두 키트 구성품 그대로 제작하였다. 

비싼 오피앰프로의 교체도, 호화로운 오디오용 커패시터도 사용하지 않았다. 범용부품으로도 합리적인 설계가 뒷받침된다면, 저렴하게 최소 수준의 성능을 내어주는 앰프를 만들 수 있다는, NwAvGuy의 설계 취지 그대로 제작하였다.

이미 너무 유명한 앰프라 본 포스트에서 따로 많은 내용을 다룰 필요는 없을 듯 하여, 간단한 제작기와 RMAA 테스트 결과, 그리고 본 앰프에 대한 개인적인 느낌 정도로 포스트를 마무리하고자 한다.


Objective 2 Headphone Amplifier - PCB & components

O2 앰프는 창안자인 NwAvGuy가 이미 수많은 문서들을 통해 설계에 대한 세부적인 설명과 PCB Layout, 부품 목록까지 세세히 공개해 놓았기 때문에, 본 포스트에서 더 밝힐 것이 없다. 회로도나 부품 리스트 등은 아래 링크를 참고 바란다.
거치형 전용으로 제작하였기 때문에, 회로도의 "Battery Power" 부분을 생략하고 제작하였다. 전원은 18Vac 아답터ㅡ실측은 17.85Vacㅡ로 입력해주고 있다. 이것이 다이오드를 거치며 23Vdc로 정류되고, 정전압 레귤레이터를 거치며 ±12Vdc(정전압)이 공급된다.

주요 변경 사항이라면, 개인적으로 검정 케이스에 빨간 LED를 쓰는 것이 취향이라, 이 부분에 변경이 있었다.

O2 앰프의 LED는 단지 전원 인가 여부를 보여주는 역할만 하는 것이 아니라, LED 양단의 직류 전압 차이(forward voltage)를 활용해 전원부 회로의 일부로 작동하도록 설계되어 있다. NwAvGuy의 부품 리스트에서 권장하는 LED와 각각의 Forward Voltage는 다음과 같다. 
  • MV5764MP4B (red) : 2.0Vdc
  • MV5364MP4A (yellow) : 2.1Vdc
  • Avago HLMP-1301 : 1.9-2.1Vdc
이 LED는 전원이 일정 전압 이하로 내려올 경우 작동을 중지하도록 하는 전원부의 일부분을 구성하고 있는데, 배터리가 아닌 거치형의 경우 별 의미가 없다. 

또한 원래 추천되는 LED들은 배터리 구동을 염두에 두고 5mA 정도의 스펙을 가지는 고효율 LED를 추천하였으나, 충전 걱정이 없는 거치형에선 이 역시 별로 의미 없는 일이다. 때문에 개인적으로 선호하는 고휘도 LED를 사용하였다. 30mA를 먹는 녀석이다.
  • IWL-R3R30F : 실측치 1.74Vdc
해외포럼을 보면 Forward voltage가 실측 1.78Vdc 내외면 별 문제가 없다고 하여 그대로 제작하였고, 실제도로 정상 작동하였다.

이외에는 간결한 리드선 절단과 깔끔한 납땜, 철저한 플럭스 청소 정도에 신경 써서 상식적으로 제작하였다. 입력잭의 그라운드를 이용해 가느다란 리드선으로 케이스 접지를 해주었다. 

DC offset은 좌측 채널 3.57mV, 우측 채널 3.37mV가 나온다. 이 정도 수치는 DC offset에 대한 개인적인 기준으로는 무시해도 좋은 수준이다. 



Objective 2 Headphone Amplifier - RMAA test

EMU 0204 USB를 사용하여 실시한 RMAA 테스트(무부하) 역시 나무랄데 없는 계측치를 보여 주었다. 배터리가 아닌 AC전원을 이용할 경우, noise floor가 2~3db 정도 올라가는 것으로 알려져 있는데, AC전원 구성으로도 이 정도 차이는 실사용에는 전혀 무의미할 정도의 게측치를 보여준다. 

물론 RMAA 테스트는 그 자체로 한계가 분명한 검사 방법이다. 이미 NwAvGuy가 더 발전된 방식으로 실시한 결과를 상세히 밝히고 있어, 이번 RMAA 테스트는 그저 설계자의 의도대로 제대로 제작이 되었는지 검사하려는 목적으로 실시한 셈이 되어 버렸다.

참고로 증폭단에 AD797이나 AD8620과 같은 고가 오피앰프를 적용하여 계측해보았지만, NJM2068보다 더 좋은 결과를 보여주지 못했다. 특히 스테레오 크로스토크 부분이 악화되는 것이 눈에 띄었다. 

역시 O2 앰프는 변경 없이 오리지널 구성 그대로 가는 것이 진리가 아닌가 생각된다. 고성능의 앰프를 만들기 위해 꼭 사치스러운 부품을 사용해야 하는 것은 아니라는 당연한 진리를 다시 한번 확인하는 계기가 되었다. 서구적 합리성의 승리 선언과도 같은 앰프가 아닌가 싶다.

반면 O2 앰프를 만들면서, 자작(自作)이라기보다 단순히 공작(工作)이나 조립을 하는 듯한 느낌을 받았는데, 이러한 점이 개인적으로 오피앰프 기반의 헤드폰 앰프에 크게 정이 가지 않는 이유인 것 같다. 하지만, 한창 일할 나이라 한시가 부족한 상황에서 이런 손쉬운 솔루션에 손이 가는 것은 어쩔 수 없는 것일지도 모른다.


RightMark Audio Analyzer test report

Testing deviceO2 - default
Sampling mode24-bit, 96 kHz
Interface 
Testing chainExternal loopback (line-out - line-in)
RMAA Version6.4.0

  
20 Hz - 20 kHz filterON
Normalize amplitudeON
Level change0.3 dB / 0.2 dB
Mono modeOFF
Calibration singal, Hz1000
Polaritycorrect/correct


Summary

Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), dB
+0.01, -0.09
Excellent
Noise level, dB (A)
-105.6
Excellent
Dynamic range, dB (A)
105.7
Excellent
THD, %
0.0007
Excellent
THD + Noise, dB (A)
-96.7
Excellent
IMD + Noise, %
0.0019
Excellent
Stereo crosstalk, dB
-89.4
Excellent
IMD at 10 kHz, %
0.0025
Excellent
General performance
 
Very good
Excellent


Frequency response

 

 
Left
Right
From 20 Hz to 20 kHz, dB
-0.30, +0.01
-0.14, -0.00
From 40 Hz to 15 kHz, dB
-0.09, +0.01
-0.04, -0.00


Noise level

 

 
Left
Right
RMS power, dB
-104.2
-104.6
RMS power (A-weighted), dB
-105.5
-105.7
Peak level, dB FS
-83.7
-83.7
DC offset, %
+0.0
+0.0


Dynamic range

 

 
Left
Right
Dynamic range, dB
+104.3
+104.5
Dynamic range (A-weighted), dB
+105.6
+105.8
DC offset, %
+0.00
+0.00


THD + Noise (at -3 dB FS)

 

 
Left
Right
THD, %
+0.0008
+0.0007
THD + Noise, %
+0.0015
+0.0014
THD + Noise (A-weighted), %
+0.0015
+0.0014


Intermodulation distortion

 

 
Left
Right
IMD + Noise, %
+0.0020
+0.0018
IMD + Noise (A-weighted), %
+0.0017
+0.0016


Stereo crosstalk

 

 
Left
Right
Crosstalk at 100 Hz, dB
-95
-94
Crosstalk at 1000 Hz, dB
-88
-89
Crosstalk at 10000 Hz, dB
-68
-70


IMD (swept tones)

 

 
Left
Right
IMD + Noise at 5000 Hz,
0.0029
0.0029
IMD + Noise at 10000 Hz,
0.0023
0.0020
IMD + Noise at 15000 Hz,
0.0026
0.0023



Objective 2 Headphone Amplifier

무 쉽게 앰프를 만들어서 싱거운 생각마저 든다. NwAvGuy가 밝히는 O2 앰프의 최대 출력(peak output)은 7Vrms 및 200mA라고 하는데, HE-6나 AKG K1000과 같은 이어스피커급 헤드폰이 아니라면, 현실적으로 시중의 모든 헤드폰들을 여유 있게 울려 줄 수 있는 사양이라 할 수 있다. 

자작 과정에서 재미를 찾는 것이 목적이 아니라 좋은 헤드폰 앰프를 가지는 것이 목적인 사람에게라면, 두말 할 것 없이 O2 앰프를 추천할 것 같다. 기성품으로도 제작되어 판매되고 있는데다, 이보다 저렴하게 확실한 성능을 보여주는 앰프를 가지기는 쉽지 않을테니까 말이다.
 
  

by ryan | 2014/09/16 12:05 | 線 - HOBBY | 트랙백 | 덧글(1)

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