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자작 교실

진공관 앰프 자작시 필요한 기초 지식입니다.
작성자 DHTsound
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 25660      
  2. 오옴의 법칙

 

우선 아래식을 암기해 주십시오.

 

E=IR· · ·(전압=전류×저항)· · ·(a)

「E」는 전압,「I」는 전류,「R」은 저항입니다. 여기에 숫자를 대입해 보면,

8V=1A×8Ω· · ·(1)      가 되거나,

8V=1mA×8KΩ· · ·(2)  가 되기도 합니다.

(1) 수치는 히터 회로등에서 많이 사용되는 범위(V,A,Ω)입니다. (2) 수치는 진공관 증폭 회로에서 많이 사용되는 범위(V,mA,KΩ)입니다. 어느쪽이나 익숙한 경우에는 자리수에 맞추어 사용할 수 있으나 위와 같이 생각하면 쉽게 됩니다.

예를 들면, 다음과  같은 회로가 있다고 합시다. 잘 알려진 3극 전압 증폭관 12AU7의 1단증폭 회로입니다. 문자를  대용한 회로도이기에 보기 나쁩니다만, 양해바랍니다.

그런데, 이 회로는 전원 공급 전압이 310V, 그곳으로부터 값이 표시되지 않은 저항 R?과
47μF/350V의 콘덴서에 의해 리플을 제거하고, 300V까지 전압이 강하되는 전형적인 전압 증폭 회로의 전원입니다. 전압 증폭 회로는,12AU7의 1단구성으로 구성되어 2mA의 전류가 흐르는 것처럼 설계한 것 같습니다. 전압 증폭 회로에 대해서는 후에 설명하기로 하고, 여기서는 ,310V가 공급되는 전원에 있어,300V의 전원 전압으로 2mA의 전류가 흐르는 증폭 회로의 전원을 설계하는 때, 어떻게 설계하면 좋을까를 생각하는 것입니다.

회로에 흐르는 전류는 2mA, 회로의 전원 전압을 300V로서 설계할려고하면,전원공급 전압이 310V이므로 저항「R?」로 전압을 강하시켜야 합니다. 저항「R?」의 값은?

이 경우,(a)식을 변형 시켜,전압과 전류로부터 저항을 얻는 식은 ,

R=E/I· · ·(저항=전압÷전류)· · ·(b)

을 사용합니다. 즉,

10V÷2mA=5KΩ· · ·(3)

가 되는 것입니다. 5KΩ에 가장 가까운 저항값은 5.1KΩ이기에, 이것을 R?의 값으로 합니다.

그럼,다음과 같은 회로에서는 어떻게 하면 좋을까요.

여기서는 먼저, 470KΩ의 저항에 흐르는 전류(?mA)를 먼저 계산합니다.
(a)식을 변형 시켜,전압과 저항으로 부터 전류를 구하는 식,

I=E/R· · ·(전류=전압÷저항)· · ·(c)

를 사용합니다. 즉,

300V÷470KΩ=0.64mA

가 되어, 470kΩ에 흐르는 전류?mA는 0.64mA이고,
R?에 흐르는 전류는 2mA와 합하여 2.64mA가 됩니다.

그리고, 앞의(3)의 계산을 다시 하면,

10V÷2.64mA=3.75KΩ

가 되는 것입니다.

3.75KΩ에 가까운 저항값은 3.6KΩ과 3.9KΩ의 2종류가 있기 때문에, 아무거나 필요에 따라 사용하십시요. 여기서 나 온 3개의 식,

E=IR· · ·(전압=전류×저항)· · ·(a)


R=E/I· · ·(저항=전압÷전류)· · ·(b)


I=E/R· · ·(전류=전압÷저항)· · ·(c)

은 반드시 암기해 주십시오.

메이커제 앰프나, 잡지에 게재되는 앰프 회로도에는, 중요 부위의「전압」과  저항값」이 기재되고 있는 것이 보통입니다. 그런 때, (c)식을 사용하면 회로상에 흐르는 전류값을 죄다 알 수 있습니다.「전류값」과「저항값」을 알고 있으면, (a)식을 사용해 전압이 기재되지 않는 부분의 전압도 모두 알 수 있습니다.

이렇게 하나하나씩 , 미지의 앰프를 해석해 가는 단서를 얻을 수 있는 것입니다.

앰프를 설계 할려면 다른 사람의 회로를 분석하는 것이며, 이 작업중에는 위의 3개식이 항상 사용되므로 꼭 기억하셔야 합니다. 

회로의 설계는 모두 여기서부터 시작합니다.

이 장에서는, 오옴의 법칙중, 전력(W)과의 관계에 대해서 설명합니다. 먼저 암기 해 주세요.

P=IE···(전력=전류×전압)···(a)

「P」는, 「E」는 전압, 「I」는 전류입니다. 여기에 숫자를 넣어 보면,

8 W=1A×8V···(1)

가 되거나

8 mW=1mA×8V···(2)

가 되거나 합니다.  (1)의 수치는 전등이나 스피커의 파워 레인지(W, V, A)이고, (2)의 수치는 진공관 회로의 레인지(mW, V, mA)입니다. 어느쪽이나 익숙한 경우 자리수를 맞춰주면 됩니다. 예를 들어, 100 W의 전구를 AC100V로 점등 한  경우,

100 W=1A×100V

되는 것은 아시는 대로입니다.  또, 2 A3에 300 V의 플레이트 전압을 걸어 55 mA의 플레이트 전류를 흘리는 동작을 하면,

300V×55 mA=16.5W

라고 되어, 2 A3의 플레이트가 소비하는 전력(이것을 플레이트 손실이라고 한다)을 알 수 있읍니다. 2 A3의 최대 플레이트 손실은 15 W이기 때문에, 이것을 넘어가 버리므로, 정격 오버임을 알 수 있읍니다.

그리고, (a) 식과 전장의 식(E=IR)을 합성하면, 아래와 같은 식을 만들 수가 있습니다.

P=E2/R···(전력=전압2÷저항)···(b)

이 식은, 다음과 같은 경우에 편리합니다.  예를 들어, 메인 앰프의 스피커 출력 단자에서 10 V의 출력전압을 얻을 수 있고 , 그곳에 8Ω의 스피커가 접속되어 있는 경우,

10V2÷8Ω=12.5W

가 되어, 12.5 W의 파워인 것을 알수 있고, 여기서 스피커를 4Ω으로 연결 하면,

10V2÷4Ω=25W

가 되어 파워가 2배로 되는 것을 이해할 수 있습니다.  같은 신호 전압이면, 스피커의 impedance가 낮은 편이, 큰 음향 에너지가 되는 것입니다.

또, 전장에서, 300 V의 곳에 470KΩ의 저항을 삽입한 케이스가 있었습니다만,  이러한 경우에서는,

300V2÷470KΩ=191mW

과 같이 계산되어, 470KΩ의 저항기는 191 mW 즉 0.191 W의 전력을 소비하는 것을 알 수 있읍니다. 이것으로부터, 이 470KΩ 저항기는 1/2W(0.5W)  또는 약간 여유를 주어,  가능하면 1 W가 바람직한 것이 됩니다. 더욱 더(a) 식을 변형 시키면,

P=I2R···(전력=전류2×저항)···(c)

과 같이 되어, 다양한 용도로 사용할 수 있게 됩니다.  예를 들어, 2 A3싱글 앰프의 출력단으로 플레이트 전류를 60 mA 흘린다고 합시다. 이 출력단의 캐소드에 750Ω의 저항을 넣고 싶은 경우,

60mA2×750Ω=2.7W

가 되어, 상당한 열이 나는 것을 알 수 있읍니다. 여기에서는 최악이어도 10 W의 저항기가 필요하겠지요.  지금까지 나온 3개의 식,

P=IE···(전력=전류×전압)···(a)


P=E2/R···(전력=전압2÷저항)···(b)


P=I2R···(전력=전류2×저항)···(c)

 

을 계산에 익술해 지도록 암기 해 주세요.

이러한 식은, 출력 계산, 저항기의 전력 계산, 진공관의 플레이트 손실 계산등 앰프 설계에서 중요하게 사용되어 지기 때문입니다.

 

 

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