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자작 교실

진공관 앰프 자작시 필요한 기초 지식입니다.
작성자 DHTsound
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  13.-2.부귀환 -2 (약효와 부작용)

 

부귀환 -2 (약효와 부작용)


부귀환의 약효와 부작용

부귀환은 만병통치약 같아 실로 가지각색인 약효가 있습니다. 그러나, 입력 환산 잡음이나 저부하시 에 있어서의 최대 출력 전압같이, 부귀환으로 언뜻 보기에 해결한 것처럼 보일 뿐, 실제로는 전혀 개선되지 않은 것도 있습니다.

  1. 일그러짐이 줄어든다· · · 어느 정도 줄어드느냐 하면, 걸치는 귀환양에 거의 반비례합니다. 6dB(2배)의 부귀환이 걸리면, 일그러짐은 최대 반까지 감소합니다. 그럼, 40dB( 100배)를 걸치면 일그러짐은1/100이 되느냐 하면, 확실히 그렇게 될 수도 있습니다만, 통상은 부작용으로 발진하거나, 동작이 불안정하게 되어 버립니다.

    그리고, 어떤 증폭 회로에서도, 각단마다에 발생하는 일그러짐이 서로 증대 혹은 상쇄되, 앰프 전체의 일그러짐이 결정되므로, 부귀환을 걸친 그 부분만의 일그러짐이 감소하여도,앰프 전체로서는 반드시 저 일그러짐이 될지는 모릅니다.

  2. 잔류 잡음이 줄어든다· · ·부귀환 루프내에서 발생한 잡음에 대해, 출력측에 나타나는 잡음 전압은, 걸치는던 귀환양에 거의 반비례해 감소합니다. 전원의 잔류 리풀이 많아서, 험이 걱정되는 메인 앰프에 10dB정도의 부귀환을 걸치므로써, 험은 제법 줄어듭니다.

    다만, 이 현상은, 부귀환에 의해서 회로 게인이 감소했기 때문에 일어나는 것으로, 입력 환산 잡음은 전혀 개선되지 않습니다 (입력 환산 잡음은, 증폭 회로 안에서 발생한 잡음에 대해서,  입력된 것같이 생각해, 입력 신호로 환산해 표현한 것입니다 · · ·  다른 장에서 설명할 생각입니다). 잔류 잡음이 줄어들 뿐만 아니라, 게인도 줄어들고 있습니다. 부귀환에 의한 잡음의 감소 효과는, 메인 앰프 같은「볼륨 · 콘트롤의 뒤」에서는 효과적입니다만, 프리앰프의 PHONO 입력 같은「볼륨 · 콘트롤의 앞」에서는 거의 효과가 있지 않습니다.

  3. 출력 impedance가 내린다· · · 이 효과는, 메인 앰프에서는, 덤핑 · 팩터의 개선으로서 의미가 있습니다. 조금의 부귀환에 의해서 ,덤핑 · 팩터는 크게 변화하고, 나오는 소리가 격변합니다. 부귀환양과 덤핑 · 팩터와의 관계에 대해서는「D.F.산출 편리장 」에서 자세하게 설명하고 있습니다.

    그리고, 프리앰프등의 전압 증폭 회로에서는, 출력 impedance가 내리는 것으로 일정 조건하에서의 고역 특성이 개선됩니다. 프리∼메인간에 긴 쉴드선이 사용되는 것 같은 케이스에서는, 프리앰프의 출력 impedance의 낮음이 중요합니다.

    예를 들면, 12AX7를 사용한 전압 증폭 회로로써 ,12AX7의 플레이트 전류가 0.7mA이다라고 합니다. 무귀환시에 100kΩ의 부하를 준 때의 최대 출력 전압이 20V이였다고 해, 5kΩ이라는 무거운 부하에서는 극단으로 이득이 저하해 소용이 되지 않았다고 합니다. 이 회로에 충분한 부귀환을 걸쳐 출력 impedance를 1kΩ이하까지 내리는 경우, 이 회로는 5kΩ라는 부하라면, 충분한 출력 특성을 얻을 수 있습니까. 대답은「반대」입니다. 어떤 부귀환을 걸쳤다 로서도, 12AX7로부터 본 부하의 무게는 바뀌지 않습니다. 왜냐라면, 플레이트 전류가 0.7mA인 한, 부귀환의 유무에 관계없이, 꺼낼 수 있는 최대 출력 전압의 이론값은,

  1. 꺼낼 수 있는 최대 출력 전압의 이론값(r.m.s.) = ( 0.7mA×부하 impedance의 합성값 )÷1.414

    인 채이기 때문에입니다. 다만, 출력 impedance가 내린 덕분에, 극단적인 이득의 저하 만큼은 개선됩니다.

  2. 주파수 특성이 좋게 된다· · ·부귀환에는, 부귀환 루프내의 게인을 일정 하게 하는 성질이 있습니다. 즉, 어느 주파수 대역에서도 게인을 일정 하게 하는 (즉, 플랫하게) 이유로써, 그 결과적으로 회로 전체가 광대역화됩니다. 예를 들면, 10Hz에 주파수 특성이 -10dB로 저하 하는 증폭 회로에서도, 10dB의 부귀환을 걸치는 것으로 꽤 플랫에 가까운 곳까지 개선 할 수 있습니다.

    그러나, 초저역이나 초고역에 피크등의 주파수 특성의 불안정 요소가 존재하면, 부귀환을 걸치는 것에 의해서 그 피크가 증대되어 버립니다. 이것만은 부귀환의 신통력은 효과가 있지 않고, 플랫으로 되어 주지 않습니다. 주파수 특성이 좋지 않는 출력 트랜스를 사용한 경우, 걸칠수 있는 부귀환양은 상당히 제한됩니다. 프리앰프에서도 같아, 다량의 부귀환을 안정되게 걸칠 수 있게 하기 위해서는, 무귀환의 상태의 주파수 특성이 좋아야합니다.

    부귀환은, 출신이 나쁜 앰프를 좋게 하는 것이 아닙니다. 맨살의 예쁜 사람이 화장을 하면 대단한 미인이 되는데, 피부가 심하게 거칠면 화장이 잘 오르지 않고 오히려 더럽게 되어 버리는 것과 비슷합니다.

  3. 주파수 특성· · · 원래 주파수 특성이 나쁜 증폭 회로에 부귀환을 걸친 경우, 주파수 특성이 악화되는 대역에서는, 충분한 귀환양이 확보 되지 않습니다. 그러한 대역에서는, 부귀환의 효능인「일그러짐이 줄어든다」「출력 impedance가 내린다」가 실현 되지 않고, 다만  주파수 특성만이 좋게 됩니다.

    이러한 상태에서는, 초저역은 일그러짐 투성이로(메인 앰프이면) 댐핑은 부족한 채로, 되고 있습니다. 본래, 부귀환에 의해서 초저역의 덤핑을 개선하고 싶어도, 되지 않습니다. 그렇기 때문에, 부귀환에 의해서「일그러짐을 삭감」「댐핑 · 팩터를 개선하고 싶은」경우는, 나특성 상태의 주파수 특성을 너무 충분하다 싶을 정도로 하지 않으면 의미가 없는 것에 주의해 주십시오.

이번은 부작용입니다.
  1. 고역에 있어서의 안정도가 손상된다· · · 신호를 전달하는 회로에서는, 주파수 특성이 변화하면 위상이 나아가거나 지연되거나 하는 성질이 있습니다. 예를 들면, 1개의 콘덴서와 1개의 저항에 의한 고역(혹은 저역)을 컷 하는 필터에서는, 감쇠해 가는 것에 따라 위상은 최대 90도까지 나아가거나 지연되거나 합니다. 이 필터가 2단이 되면, 위상은 최대 180도가 됩니다.

    증폭 회로에서는, 고역에 있어서 필터 같은 특성을 가진 장소가, 증폭단 1단에 적어도 1개 생깁니다. 그렇기 때문에, 2단증폭 회로에서는, 초고역에 있어서 위상이 최대 180도 바뀝니다.

  2. 저역 에 있어서의 안정도가 손상된다· · ·.


국부 귀환과 전체 귀환

앰프 제작 기사를 읽으면, 곧 잘「국부 귀환」이라든지「오버올 귀환」이라는 말이 나 옵니다.

  1. 오버올 귀환· · · 증폭 회로 전체 에 걸쳐서, 출력측으로부터 입력(부근)에 크게 빙빙 걸치는 부귀환입니다. 하나의 부귀환만으로써, 단번에 증폭 회로 전체의 특성을 개선해 버리기 때문에, 간단합니다만, 단수가 많아짐에 따라(위상 회전이 크게 되기 때문에) 회로의 안정도를 잃게 되기 쉽운 결점이 있습니다. 오버올 귀환을 살리기 위해서는, 앰프 전체의 시정수를 가지는 증폭단수를 줄이는 연구가 필요합니다. 3단이상의 증폭단을 가지는 메인 앰프에서는, 최저 한 장소를 직결로서 단간 결합 콘덴서를 줄이지 않으면 안 됩니다.

  2. 국부 귀환· · · 증폭 회로 1단 혹은 2단정도의 범위로써, 증폭 회로 전체에서 봐 부분적으로 걸치는 귀환입니다. 1단증폭 회로라면 위상 회전은 통상으로 90도, 최대로도 180도를 넘기지 않기 때문에, 어떤 다량의 부귀환을 걸쳐도 회로는 안정되어 , 그 효과는 회로 전체까지미칩니다. P-G 귀환, 캐소드 귀환등이 그 대표예입니다.
세상에 많은 진공관 앰프(특히 메인 앰프)는, 오버올 귀환으로 한것이 일반적입니다. 그것은, 국부 귀환만으로 앰프 전체의 특성을 밸런스 좋게 하는 것이 까다롭기 때문입니다. 역으로, 오버올 귀환에서 앰프 전체의 밸런스가 좀처럼 좋게되지 않는 앰프에서는, 국부 귀환을 잘 사용하는 것에 의해서, 앰프 전체를 밸런스 좋게 할 수 있습니다.


소리의 변화

「다량의 부귀환을 걸치면/걸쳤으므로, 소리가 단조롭게 되는/되었다.」라는 표현이 있읍니다. 역으로「소리에 약동감을 내기위해, 귀환양을 줄인/무귀환으로 했다.」등 라는 말도 있습니다. 진정의미를 살펴봅시다.

사견을 말하면, 무귀환 회로로 실현 할 수 있는 퀄리티에는 한도가 있습니다.


부귀환을 향하지않는앰프

부귀환의 시비에 대한 의논은, 동서 고금 아직도 끊어지지 않습니다. 진공관 앰프 · builder 한사람한사람에 대해서 주의 깊게 관찰해 보면, 부귀환의 긍정파와 부정파로 나뉩니다.

앰프에는, 부귀환 을 염두에 둔 앰프와 염두에 두지않은 앰프가 있습니다. 그리고, 부정파인 사람의 설계를 보면 부귀환 을 염두에 두지않은 설계인 것이 많고, 긍정파인 사람의 설계는 이 반대입니다. 부귀환 을 향하지 않은 앰프에 부귀환을 걸면, 부귀환 본래의 효과가 나오지 않을 뿐 만아니라 부작용만 나옵니다 . 부귀환 부정파인 사람은, 과거에 몇번 부귀환으로 실패를 보았기 때문이 아닐까요.

우선, 단간에 트랜스를 사용한 앰프에서는, 대부분의 경우 부귀환을 걸치면 부작용에 시달립니다.트랜스에 의한 위상 차이는 복잡하고 귀찮습니다. 부귀환 루프내로 허용되는 트랜스(초크도 포함하는) 수는 1개(보통은 출력 트랜스만으로 끝)가 한계입니다. 트랜스 · 드라이브를 좋아하는 사람에게, 부귀환을 걸쳐 봐라,라고 말하는 것은 도리에 맞지 않습니다.

고전 회로에서는, 전원콘덴서, 단간 콘덴서의 용량도 극단으로 적은 회로를 만납니다. 이러한 회로에서는, 전원 ·단간의 저역 시정수가 높은 주파수( 5Hz이상)가 됩니다. 이런 상태로 부귀환을 걸쳐도, 저역의 댐핑이나 일그러짐은 개선되지 않습니다. 차라리, 단간 콘덴서와 전원콘덴서의 시정수 전체를 말려들게 하는 복잡한 귀환 루프가 되어 버릴 가능성이 있습니다. 부귀환의 효과를 충분히 발휘 시키기 위해서는, 저역 시정수는 충분히 낮지(0.1Hz∼수 Hz)않으면 안 됩니다.

2A3이나 300B라는 감도가 둔한 출력관을 드라이브 하려고 하면, 드라이버단에 높은 이득이 요구됩니다. 12AU7나 5687이라는 저 rp저이득관의 2단구성으로 할지, 3극관에서는 12AX7, 5극관에서는 6AU6나 6SJ7라는 고 rp고이득관 1단으로 끝낼지, 고민하는 도중에 후자를 선택하면 고역특성은 상당히 나쁘게 됩니다. 왜냐하면, 2A3이나 300B의 입력 용량은 상당히 크고, 이것을 고 rp관으로 드라이브 하기 때문에 방법이 있지 않습니다. 이런 상태로 부귀환을 걸치면, 초고역 특성은 거칠게 되어 버립니다. 초고역 특성에 문제를 안은 앰프에서는, 중역의 소리 품위까지 해쳐 버리기 때문에 곤란한 것입니다. 그렇게 될 정도라면, 무귀환이 좋습니다.

위에서 든 3개의 케이스에서는, 나쁘게 말하면 부귀환을 걸치므로 그 앰프의 소리는 파탄합니다. 파탄 한다고 하는 것은, 무귀환 때보다도 더 나쁘게 되어 버린다, 좋게 되는 곳도 있지만 잃게 되는 것도 더 많아진다는  의미입니다.

그 사람이 어떤 회로 구성을 좋아할지는 부귀환의 긍정파나 부정파 의 과제입니다.


무귀환이 소리가 좋을까

지금까지 말해 온 것을 종합하면, 무귀환이 이상적 일지 , 무귀환이 소리가 좋지 않을까 저절로 이해할 수 있었다고 생각합니다.  좋은 부품을 투입했다해도, 무귀환으로 얻을 수 있는 퍼포먼스에는 너무나 제한이 많습니다. 그런데도, 무귀환의 폐해에 대해서 진술한 보고는을 아직도 본 적이 있지 않습니다. 어느 기사도, 무귀환(혹은 얕은 부귀환)예찬이 두드러집니다.

이 홈 페이지를 보고, 대부분 상담은,「2A3(혹은 300B)싱글 앰프를 제작했지만, 어떻게 해도 소리가 좋지 않다.」는 것으로, 그 앰프의 거의 모두가 무귀환이었습니다. 그런데, 약간의 부귀환을 추천하면, 예외없이, 소리가 개선되었다라는 보고를 받고 있습니다.

그 때,「속은 샘치고, 부귀환을 걸쳐 봐라.」라고 말씀드리면「좋은 소리를 위해서는 부귀환을 걸치면 않된다」라는 답장이 돌아 옵니다.「어째서 그처럼 생각됩니까.」라고 물으면「기사 에  써 있습니다.」라고 합니다.

그런데, 실제로 기사를 읽어 보면,「무귀환으로 설계했지만, 결과가 생각되로 되지 않기 때문에, 최종적으로는 약간의 부귀환을 걸쳤다.」라는 것이 거의 대부분 입니다. 불필요한 것을 쓰기 때문에, 많은 앰프 builder가 헤매지 않을까 생각합니다. 그렇지 않으면, 부귀환은 필요악이라고 생각되고 있습니다.

안이한「무귀환 예찬」만큼은 삼가하고 싶습니다. 잠재적 피해자가(나도 포함해) 많기 때문입니다.


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