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자작 교실

진공관 앰프 자작시 필요한 기초 지식입니다.
작성자 DHTsound
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 11868      
  17. 앰프제작의 트러블 대책 - 2

4. 땜납은 재앙을 부른다


 

  • 녹은 땜납이 만유 인력의 법칙 에 따라, 진공관 소켓 핀 밑으로 흘러 버렸다.
  • 같은 이유로, 전해 콘덴서 단자에도, 녹아 흐른 납이 있다.
  • 가열한 납에 다른 부품의 피복이 녹아 붙었다.
  • 납땜에 물리적인 강도가 전혀 없다.
  • 샤시를 털어도 납땜의 찌끄러기가  나오지 않는다.

 

5. 퓨즈가 나가고, 연기가 나고, 단내가 난다.

어떻게 하면 좋을까

「퓨즈가 나간다」,「연기가 난다」,「단내가 많다」· · · 이러한 증상이 나타난 때는, 예외없이『어디엔가 이상한 과전류가 흐름』 입니다. 「이제 한 번해 봐야지.」라는 시도는 그만두는 편이 현명하다고 생각합니다 .왜냐면, 첯번째 장해시에 회로가 데미지를 받고 있고, 두번째에는 또한 다른 장해를 일으킬지도 모른다는 점입니다. 어느 쪽도, 아무것도 해결되지 않은 때, 잘못하면  오히려 문제 해결을 복잡하게 해 버립니다.

 어떻게 하면 좋을까요. 장해가 나타난 앰프에서 손을 떼고, 차분히 관찰하고, 생각하는 것부터 시작합시다. 함부로 전원을 넣거나, 만져도 문제를 해결해 주지 않습니다.


 

퓨즈의 성질

퓨즈의 성질에 대해서 생각해 봅시다. 퓨즈는, 가장 심플하고 또한 저가의 과전류 제어 소자입니다. 퓨즈는, 바꿔 말하면 일정한 저항값을 가진 저온에서도 융해하는 도선입니다. 1A 정격의 퓨즈는, 1A에서는 나가지 않습니다만, 2A에서는 (순간이 아닙니다) 반드시 나갑니다. 즉, 1A 정격의 퓨즈에 2A의 전류가 흐른 때에는, 퓨즈가 나가는 정도의 고온이 되는 것입니다.

그럼, 1.5A에서는 어떻게 될까요. 혹은, 1.1A에서는 어떻게 될까요. 짧은 시간의 2A에서는 어떻게될까요. 아마, 어느 경우도 나가지 않는 편이 많다고 생각합니다. 그러나, 나가지 않아도, 퓨즈는 상당한 고온이 됩니다. 이런 일이 있었습니다. 소비 전력 약 80W의 진공관 앰프에 1.5A의 퓨즈를 달고 있었습니다만, 전원 ON 순간의 퓨즈를 관찰해 보니,  일순간, 퓨즈의 중앙 부분이 적열했습니다. 이 현상은, 전원 스윗치를 ON으로 하는 때는 반드시 나타났습니다만, 그 퓨즈는 끊어지지 않았습니다. 그리고 1년이 경과한 후에도, 그 퓨즈를 보면 계속 동작하고 있었습니다.

퓨즈에 정격의 2배정도의 전류를 흘리면, 퓨즈는 고온이 되어 중앙 부분이 절단됩니다.. 그리고, 퓨즈에 정격의 5배정도의 전류를 흘리면, 눈 깜짝할 순간에 절단합니다. 또한, 퓨즈에 정격의 10배정도의 전류를 흘리면, 흩날리는 것처럼 절단합니다. 이와 같이, 끊어진 퓨즈는, 그 조각편을 보는 것으로  어떤 상황에서 끊어졌는지를 알 수 있습니다.

퓨즈의 규격은 나라마다 다양하지만, 일반적으로는「정격의 2배의 전류를 흘린 때에, 2분 이내에 절단 한다.」라고 결정되어 있습니다. 실제로는, 정격의 2배에서 0.1초 ∼좀처럼 끊어지 않는다 이고, 정격의 3배에서 0.01초 ∼1초, 정격의 8배에서 0.001초 ∼0.1초 라고 생각됩니다. 3A이상이 흐른 때에는 반드시 끊어지게 하고 싶은 경우는, 1.5A로는 곤란하고 1.2A이하 정격의 퓨즈 가 되어야 합니다.

 

 

6. 험이 난다.

모처럼 다된 앰프인데, 스위치를 넣어면 난데없이 험이 나오는 경험이  많다고 생각합니다. 대개 완성한 것이지만, 좀 걱정이 될정도의 험 있어 이것을 좀처럼 퇴치 할 수 없는 케이스도 많다고 생각합니다. 그리고, 지금까지는 정상적으로 동작해 왔는데, 아무래도 최근 험이 귀전을 맴도는 케이스도 있겠지요.

일상 생활 의 모든 면에서, 50Hz또는 60Hz의 교류 전원을 사용하고 있는 한, 오디오 기기도 험의 문제가 항상 따라 다닙니다. 본장에서는, 어떤 원인에 의해서 험이 생기는 가를 이해함으로써, 다양한 국면 에 있어서의 험 퇴치의 힌트가 되게 끔 설명해 갈 생각입니다.


험의 원인

험의 원인으로서 생각되는 것을 열거해 보았습니다.

전원의 문제 전원의 잔류 리풀의 험
히터의 문제 히터/캐소드간의 리크
히터의 유도 험
직열관의 filament · 험
실장 · 부품 배치의 문제 전원 트랜스로부터의 유도 험
평활용 초크로부터의 유도 험
AC라인으로부터의 유도 험
쉴드의 문제
어스의 문제 어스 루프에 의한 험
어스 루프가 없는데 나오는 험
어스 하지 않았으므로 나오는 험


전원의 문제 · · · 전원의 잔류 리풀로 부터의 험

전원 회로를 설계하는 때, 충분한 리풀 제거를 할 수 있을지 검증 하지 않으면 안 됩니다. 이 설계에 관해서는,전원설계 편에 상세하게 기술하였기에 참조해 주십시오.전원 회로에 잔류하는 리풀이 원인이 되는 험은 ,계산으로 꽤 정확하게 구할 수 있습니다. 그러나, 뜻하지 않는 험이 나타나면, 설명한 방법으로, 전원의 잔류 리풀을 측정해 봐 주십시오. 그리고, 잔류 리풀이 허용값을 충분히 밑돌고  있으면, 험의 원인은 좀 더 다른 곳에 있는 것이 됩니다.


히터의 문제 · · · 히터/캐소드간의 리크

캐소드가  히터로부터 험을 받는 것이 많이 있고, 그 값도 스피커 출력 단자에 1mV∼십수 mV 도 되는 것이 있습니다. 특히, 캐소드가 어스에 대해 교류적으로 높은 impedance인 경우는, 히터/캐소드간의 리크에 의한 험이 생길 가능성은 매우 높게 됩니다.

위그림(1)과 같이, 캐소드 저항에 바이패스 · 콘덴서가 없는 경우, 잔류 험을 0.5mV이하로 낮푸는데 고생이 많다고 생각합니다. 이 문제를 회피하기위해, 캐소드 저항에 콘덴서를 넣던지 (2),캐소드 저항 값을 수십Ω정도로 까지 작게 해 줍니다 (3).그리드에 마이너스 바이어스를 주어, 고정 바이어스로 하는 방법도 좋습니다 (4).히터를 직류 점화해 버리면, 이 문제는 없어집니다.

메인 앰프의 경우, 오버올 NFB를 초단관의 캐소드로 돌리는 경우가 많다고 생각합니다만, 그러한 경우에는, 초단은 (1)과 같이 하지 말고, 위그림 (3,4) 같이 하는 것을 추천합니다. 캐소드 바이패스 · 콘덴서를 생략하고 전류 귀환을 걸침으로써, 저왜율화를 꾀하고 싶은 경우입니다만, 3극관의 경우, 캐소드 바이패스 · 콘덴서가 없으면 내부 저항이 현저하고 상승해 , 고역의 대역 특성에 지장이 나타납니다. 소리의 퀄질에 대한 영향을 생각하면, (1) 회로는 피하는 것이 현명하다고 생각합니다.


히터의 문제 · · · 히터의 유도 험

히터가 원인으로 생기는 험에는, 히터로부터의 전자 유도에 의한 것도 있습니다. 이 유도 험의 양은, 히터의 구조에 의해서 비교적 안정되어 있습니다.
가지각색인 방열관 히터를 비교해 보면, 대체로 3종류가 있습니다. 가장 기본적인 것은, 흰 코팅된 직선의 히터선을 몇번이나 접어 구부린 상태를 캐소드 슬리브에 넣은는 타입입니다. 오디오 용의 관에는 대부분, 캐소드슬리브에서 1왕복이고, 잘 보면  나선 모양이 됩니다..이것을 스파이럴 · 히터라고 합니다. 스파이럴 인 채 1왕복 시키는 것으로 히터로 발생하는 유도 자계를 상쇄하는 점이 잇습니다. 스파이럴 구조로 함으로써, 절곡히터와 비교해 보면 히터로부터 발생하는 유도 험이 몇분의 1으로 저감됩니다. 스파이럴 구조를  1랭크 향상 시킨 것이, 더블 · 스파이럴이라고 일컬어지는 구조로써, 왕복 히터선을 맹렬한 회오리 같이 1개의 나선 모양으로 마무리한 것도 있습니다. 더블 · 스파이럴 구조의 히터를 가진 공관 매우 드물고, 나의 수중에는 Westinghouse 제의 6AU6가 없습니다.스파이럴 구조의 관이라면 많이 눈에 띕니다.
히터로부터의 유도 험이 문제가 되는 것은, 프리앰프의 Phono 이퀼라이저등, mV클래스의 미소 신호를 취급하는 경우입니다. 0.1V이상의 라인 레벨을 취급하는 회로에서는, 유도 험은 무시해도 괜찮습니다.

유도 험을 줄이기 위해, 내부 구조상, 스파이럴 · 히터 혹은 더블 · 스파이럴 · 히터를 채용한 관을 사용하거나, 히터의 점화 전압을 저감합니다. 단, 히터의 점화 전압을 내리면, gm이 저하하고, 내부 저항이 상승해 버리기 때문에, 설계상의 주의가 필요합니다. 히터를 직류 점화해 버리면,이 문제는 없어집니다.


히터의 문제 · · ·직열관의 filament · 험

직열관의 filament를 교류 점화하면, 험이 많이 생깁니다 .2A3이나 45같은 2.5V관의 경우는, 교류 점화를 하여도, 스피커 단자에 나타나는 filament · 험은 실용상 참을 정도에 적고, 험 · 바란스를 조정하여 1mV이하로 억제하는 것도 무리지 않습니다.그러나, 5V관 또는 그 이상의 관에서는, 어떻게 조정해도 1mV로 낮추기는  커녕, 수 mV정도는 나와 버립니다. 가정용의 앰프로, 이 험을 참을 수 있는 사람은 있지 않겠죠.

따라서, 5V이상의 filament을 가진 출력관을 사용하는 경우는, 직류 점화를 생각하여 설계 하지 않으면 안 됩니다. 4V관의 경우는 아슬아슬한 곳입니다만, 직류 점화를 추천합니다. 그리고, 2.5V관을 직류 점화하고 싶은 경우도 있을 수 있습니다만,예를 들면 2A3의 경우에서는, 2.5A의 직류 전류를 조달하지 않으면 안 되기 때문에,정류 다이오드에는 꽤 큰 방열판을 주지 않으면 안 됩니다. 이 때, 정류 다이오드의 순방향 전압에 의한 전압 강하가 현저하게 되기 때문에, AC2.5V를 정류하면 1.5V정도나 얻을 수 있습니다. 전원 트랜스에는, 3.5V, 3.5A이상의 권선이 필요하게 됩니다.


실장 · 부품 배치의 문제 · · · 전원 트랜스로부터의 유도 험

메인 앰프용으로서 판매되고 있는 전원 트랜스의 거의는, 일부의 고가의 것을 제외하고, 전자 쉴드 혹은 쇼트 링등의 전자 험 대책이 되지 않은 것이 보통입니다. 프리앰프등 미소한 신호를 취급하는 오디오 기기에서, 이러한 트랜스를 사용한 경우는,전원 트랜스로부터의 유도 험이 나타날 가능성이 높게 됩니다만, 입력 감도가 0.5V∼1V정도의 메인 앰프에서는, 의외로, 험이 나타나지 않은 것도 있습니다.

내가 제작한 앰프에서는, 어느것이나, 전원 트랜스와 출력관과는 근접 하고 있어, 전원 트랜스와 초단관과의 거리도 3cm∼10cm의 범위에 있습니다만, 문제가 되는 험은 나타나지  않습니다. 그러나, 출력 트랜스가 전원 트랜스에 근접하고 있는 경우는, 트랜스에 따라서는, 출력 트랜스의 2차측(8Ω단자)에 , 1mV정도 또는 그것 이하의 레벨로 유도 험이 검출되는 것도 있습니다. 이 문제는, 전원 트랜스와 출력 트랜스와의 거리를 2cm이상, 가능하면 3cm이상 떼면 해결됩니다.

다만, 전원 회로에 반파 정류 방식을 채용한 경우는, 양파 정류의 경우와 비교해 자속의 누락이 현저하게 증가하기 때문에 주의가 필요합니다.

방심 할 수 없는 것이, 근접한 다른 오디오 기기에 미치게 하는 영향입니다. record player와 메인 앰프를 옆으로 늘어 놓는 배치를 한 때, 톤 암을 암레스트로 돌리면 PHONO 입력에 험이 들어갑니다. 카셋트 데크와 메인 앰프를 세로에 늘어 놓는 배치한 때, 테이프를 재생하면 험이 나타납니다. PHONO 카트리지도 테이프 헤드도 미세한 자기를 받는 설계이기 때문에, 10cm이상 떨어진 장소에 있는 메인 앰프의 전원 트랜스의 자속을 받습니다.

그리고, 샤시내에 소형 전원 트랜스를 추가로 설치하는 경우도 있습니다만, 작다고 방심은 할 수 있지 않습니다.


실장 · 부품 배치의 문제 · · · 평활용 초크로부터의 유도 험

전원 트랜스 뿐만 아니라, 평활용 초크도 험의 근원이 되는 자속을 가집니다. 특히 초크 인풋형태의 전원 회로에서는, 초크의 코어가 떨 정도로 강한 자속이 생기기 때문에 ,이 초크 만큼은 어느정도 격리 하지 않으면 안 됩니다.


실장 · 부품 배치의 문제 · · · AC라인으로부터의 유도 험

AC라인의 배선에서 생기는 자속이 나쁘게 합니다. 앰프 케이스 내부에 끌어 들인 AC100V 라인이 문제입니다.

위그림은, 앰프 케이스 내부에 끌어 들인 AC100V 라인의 실장 배선의 이미지그림입니다. AC100V 라인은, 퓨즈(FUSE)와 전원(SW)을 경과해, 전원 트랜스(PT)로 이어지고 있습니다. 좌측 그림 같이, 가고 오는 선을 접근 시켜 정리한 것과, 우측 그림 같이, 오가는 선을 떼어 다른 루트로  빙빙 일주(루프)시킨 것과는, 노이즈에 관해서 하늘과 땅 정도로 차이납니다.

루프가 되면, 이 루프가 코일이 되어 자계를 발생 시깁니다. 샤시 내부의 부품이, 푹 코일안에 들어 간 것입니다. 이것에서, 험이 나오지 않은 편이 이상할 정도입니다.교류가 흐르는 회로에서는, 오가는 선은 밀착 시켜기는 것 중요합니다. 주위에 미치는 영향을 최소로 하는 것이 가장 좋은  방법입니다.


실장 · 부품 배치의 문제 · · · 쉴드의 문제

쉴드에는, 정전 쉴드와 전자 쉴드의 2종류가 있습니다. 일반 적인 쉴드의 대부분은정전 쉴드입니다. 정전 결합에 의한 노이즈는 주파수가 높을 수록 영향을 받기 쉽고, 낮은 주파수에서는 거의 영향을 받지 않습니다. 정전 쉴드에서는, 얇은 알루미늄 박 정도로도 충분한 효과가 있습니다.붕 라는 험의 주파수는 50Hz∼120Hz와 같이 매우 낮고 정전 결합에 의해서 나타나는 것은 대부분 있지 않습니다. 따라서,「붕」라는 험이 나왔기 때문에, 정전 쉴드를 해도 효과는 있지 않습니다. 단,「지」라는 높은 주파수의 노이즈 험이 나타난 것 같은 경우에는, 정전 쉴드로도 큰 효과를 낳는 것이 있습니다.

전자 유도에 의해서 생긴 험을 막기 위해서는, 전자 쉴드를 함으로서 어느정도 막을 수 있습니다만, 그 효과는 알려지지 있습니다. 유도 험을 막기에는, 전자 쉴드가 아니고, 노이즈근원과의 거리를 확보하거나, 루프를 없애거나, 신호 경로를 연구하는 것이 더욱  효과적입니다.

그리고, 위그림은, 입력 단자에서 초단까지의 신호 경로의 배선 이미지그림입니다.어느 쪽의 경우도, 입력 단자에서 들어간 좌우 양채널의 신호는, 2개의 쉴드선에 의해서 각자 샤시 앞의 초단관까지 이끌어지고 있습니다 .한편, 어스측은 입력 단자에서 앰프 중앙 앞의 어스 모선으로 연결되어 있고, 그곳에서 초단관까지 끌리고 있습니다.

우측의 그림에서는, L-ch은 쉴드선 어스 라인을 따르고, R-ch 쉴드선은 어스 라인과 분리해 우회하여 초단에 이르고 있습니다. 이 경우, R-ch에서는 쉴드선을 사용해도 사용하고 있지 않은 것 같이, 신호 라인에는 큰 루프가 되기 때문에, 이 루프가 전원 트랜스나 외부로부터 오는 자속에 의해서 험을 받습니다.  L-ch에서는, 루프의 면적이 작기 때문에 험을 줍지 않습니다. 좌측의 그림에서는, L-ch,R-ch 함께 신호 경로인 쉴드선과 어스 라인이 근접하고 있기 때문에, 험을 줍지 않습니다.

이와 같이, 배선상의 루프에 의해서 유도 험의 대소가 결정됩니다. 쉴드선이라고 하는 것은, 험에 관해서는 의외로 무력한 것입니다.


어스의 문제 · · · 어스 루프에 의한 험, 어스 루프가 없는데 나오는 햄

앰프의 험 · 트러블의 대부분이 어스에 대한 이해 부족과, 그 이해 부족에 기인하는 어스 배선 미스가 범인입니다. 이 문제를 해결하기에는, 어스의 메카니즘에 대한 기본적인 지식을 가지고 있었야 합니다. 유감이지만, 앰프의 자작 기사나 메뉴얼책에는, 이 어스의 메카니즘에 대한 기술이 누락되어 있습니다.  아무쪼록 어스 회로에 대한 앞 장의 읽으십시요.

 이 3장으로 쓰여진 것을 착실하게 이해할 수 있으면,  더 이상의 설명은 불필요한 것은 아닌가 생각합니다.


 


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