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기술 연구

작성자 DHTsound
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  저역과 고역특성 대책

1. 저역 대책

가치관 :

주파수 특성 반응이, 50Hz까지 플랫한 메인 앰프와, 10Hz까지 플랫한 메인 앰프를 비교한 경우, 100Hz에서 파형이나 찌그러짐에 큰 차이를 발견한 것이 있습니다. 비록 주파수 특성이 플랫하더라도, 전송 특성은 상당히 열화하기 때문입니다. 100Hz에서 충분히 낮은 일그러짐으로 예쁜 파형을 전송 하기 위해서는, 최저로도 20Hz까지는 플랫하게 하여야 합니다. 앰프를 설계할 때에는, 할 수 있는 한 넓은 저역 특성을 얻을 수 있게 합니다.

저역시정수:

저역 특성을 양호하게 하기 위해서는, 단지 저역시 정수(μs)만을 크게 하지 말고, 전원이 초저역까지 안정되어야 하며, 각 단의 시정수를, 부귀환을 걸칠 때에 앰프 전체의 저역 안정도가 해치지 않게 하여야합니다.

나의 경험입니다만, 출력트랜스를 포함한 저역시정수가 3개 이상 있는 상태에서 메이저 루프의 부귀환을 걸친 경우, 초저역의 안정도를 높게 유지하는 것은 몹시 곤란합니다. 

가장 안전 확실한 방법은, 초단+출력단만의 2단구성으로 하는 것입니다. 저역시정수가 초단과 출력단간에 1개, 또 1개는 출력트랜스로 합계 2개가 되므로, 위상 회전이 최대로도 180번 미만이 되어 좋은 안정도를 얻을 수 있습니다. 제 2방법은, 2단 전압 증폭을 직결로 단간 콘덴서를 없애는 방법입니다. 2단째의 캐소드에 콘덴서가 들어가 있습니다만, 여기서의 위상은 90도 가깝게까지는 회전 하지 않고 직류에 가깝게 됨는 것에 따라 0도로 돌아와 버리므로, 생각하는 정도로는 악영향이 나오기 어렵기 때문입니다.

그런데, 저역시정수중의 1개는, 출력단 출력관의 내부 저항값(rp)과 출력트랜스의 인덕턴스값으로 결정되어, 이 시정수는 대부분의 경우 변경 할 수 있지 않습니다. 거기서 나의 경우, 남은 1개의 시정수를보다 크게( 즉 낮은 주파수로)함으로 해결합니다. 이것을 역으로 하면, 상당 높은 주파수로부터 저역 특성이 저하 할 것 같은 시정수 설정하지 않는 것입니다.

저역은 컷 할까,하지 않을까:

지금부터 30년 정도 전에 집에 있던 SEA 인화성의 빅터제의 스테레오 · 세트 회로도를 조사해 보면, 메인 · 앰프의 입력에 0.22μF+47KΩ(즉 15Hz의 -6dB/oct)의 간단한 하이 · 패스 · 필터가 붙어 있습니다. 당시는, 30Hz이하를 컷 하는 것이 당연했습니다. 20Hz이하는 인간의 귀에는 들리지 않을 뿐만 아니라, 오히려 해가 되는 케이스도 많기 때문에 컷 하는 편이 현명하다고 생각되고 있었습니다.

그러나, 본 장의 처음에서도 말한 것처럼 20Hz이하를 담백하게 컷 해 버리는 것에 의해서, 잃게 되는 것도 매우 많은 것도 사실입니다. 현대의 스피커가 대부분 꽤 낮은 대역까지 전송 해 줍니다. 내가, Rogers LS3/5A라는 소형 스피커를 사용하고 있음에도 불구하고, 제작하는 앰프의 대역 특성의 넓이에 집착하는 것은 ,LS3/5A에서도 이 차이를 명확하게 확인 할 수 있기 때문입니다. 따라서,「저역을 컷 하는 설계는 하지 않는다」라는 것이 나의 결론입니다.

 

고역대책


가치관:

주파수 특성의 반응이, 20KHz까지 플랫인 메인 앰프와, 100KHz까지 플랫인 메인 앰프를 비교하면, 10KHz에서의 파형이나 찌그러짐에 큰 차이를 발견할 수 있습니다. 비록 주파수 특성의 반응이 플랫 하더라도, 전송 특성은 상당히 열화하는 문제입니다. 10KHz에 충분히 저일그러짐으로 예쁜 파형으로 전송 하기 위해서는, 최저로도 50KHz까지 는 플랫해야 되므로, 앰프를 설계할 때에는, 할 수 있는 한 넓은 고역 특성을 얻을 수 있게 합니다.

전압 증폭단:

전압 증폭단에서, 고역 특성을 결정 지우는 것은, 증폭 회로의 출력 impedance와 그것을 받는 입력 용량입니다. 증폭 회로의 출력 impedance를 낮게 하는 가장 간단한 방법은 ,내부 저항(rp)이 낮은 3극관을 사용하는 것이겠지요. 내부 저항의 낮음이라는 관점에서 나열해보면 아래와 같이 됩니다.

5687 < 6DJ8/6922 < 6SN7GT < 12AU7 < 6SL7GT < 12AX7

입력 용량은 미러 효과도 생각하지 않으면 안되기 때문에, Cg-p 값과 이득의 곱셈에 Cg-k 값을 더한 값으로 구합니다. 6SN7GT같이 이득은 낮아도 Cg-p 값이 큰 관도 있으며, 6DJ8같이 이득은 )중간 정도인데 Cg-p 값이 매우 작은 관도 있습니다. 입력 용량이 적은 순서로 늘어 보면 아래와 같이 됩니다.

12AU7 < 6DJ8/6922 < 5687 < 6SN7GT < 12AX7 < 6SL7GT

이렇게 해서 보면, 우선, 12AX7, 6SL7GT가 탈락합니다. 6SN7GT족도 결코 유리하지 않습니다. 결국 5687이나 6DJ8가 남아 버립니다. 12AU7는 Cg-p가 1.5pF로 입력 용량이 적습니다. 그러나, 국부적으로 부귀환을 가하면 출력 impedance는 낮게 할 수 있고 입력 용량도 작게 할 수 있기 때문에, 12AX7가 전혀 나쁘지 많은  않습니다. SRPP로 출력 impedance를 낮게 할 수 있습니다. 전압 증폭관의 병렬 접속은, 입력 용량이 2배로 되어 버리기 때문에, 그다지 추천하지 않습니다. 「6G-A4싱글 · 앰프 그 2」 에서 드라이버단의 6SN7GT를 병렬로 한 것은 분명히 실패입니다 .NON-NFB로 의 주파수 특성이 ,10kHz근처에서  저하해  있는 것는 그 탓입니다. NFB를 걸치는 것으로 100kHz에 가깝게까지 플랫한 것으로 속이고 있습니다만, 나특성은 너무 칭찬할 수 있던 것이 아닙니다.

전압 증폭 회로의 출력 impedance를 낮게 하기에는, 플레이트 전류를 그다지 작게 하지 않은 것과, 캐소드측의 impedance를 할 수 있는 한 작게 하는 것이 중요합니다. 캐소드측에 1KΩ의 저항이 들어가는  경우, 이 저항과 병렬로 콘덴서가 들어가 있지 않으면, 이 저항 1개의 탓으로 관의 내부 저항이 2배이상으로 높게 되는 것은 드물지 않습니다. 초단에 부귀환을 돌리기 위해서 초단의 캐소드 저항을 삽입합니다만, 이 캐소드 저항은 가능한 한 작은 값으로 하지 않으면 안 됩니다. 내부 저항 상승의 영향이 없는 캐소드 저항값이 되려면, 47Ω이하가 바람직한 값이 됩니다.

고역 특성 개선을 위해서, 케미 콘에 필름 · 콘을 병렬로 넣는 등등 다양한 방법이 있습니다만, 여기서 상술한 영향이  압도적으로 비중이 크고, 거의 여기서 고역 특성이 결정되기 때문에, 설계에는「내부 저항」과 입력 용량」의 계산을 반드시 고려하여야 합니다.

출력단:

3극 출력관의 입력 용량은 매우 크고, 거의 콘덴서가 삽입된 것과 같은 상황이 되기때문에, 드라이버단의 출력 impedance는 상당히 낮게 하지 않으면 안 됩니다 . 5극관이나12AX7에 의한 드라이브라 하더라도, 거의 절망적인 고역 특성이 됩니다. 5687이나 6SN7GT같이 출력 impedance가 충분히 낮은 관을 사용할지, SRPP 구성 또는 캐소드팔로워와 같이 해야 되겠지요. 반도체의 적용도 나쁘지 않습니다. 그러나, 다극 출력관의 접속에서는, 입력 용량은 극히 작은 값이 되므로 이러한 문제는 거의 없어집니다.

출력단의 고역 특성을 결정 지우는 다른 하나의 요인은 출력 트랜스의 성능입니다 .일반론입니다만, 출력 트랜스는 소형일 수록, 그리고, 1차 impedance가 낮은 것일수록 고역 특성은 좋게 되고 있습니다. 거대한 출력 트랜스를 사용하는 경우는 요주의입니다. 출력 트랜스는, 크면 큰 만큼 좋다고 하는 것이 아닙니다. 출력 트랜스는, 대형화함에  따라 트랜스를 설계하는 데 있어서 해결 해야 한 제문제가 분출합니다. TANGO 제 XE-20S는 몹시 평가가 높은 OPT입니다만, 이 트랜스는 대형이 아닙니다.

응용편· · · 6GW8와 미러 효과:

6GW8로 심플한 2단구성의 싱글 앰프를 설계하고, 출력단에 캐소드 귀환을 베푼 가한 경우입니다. 3극관 부문의 플레이트는, 결합 콘덴서를 경과해 5극관 부문의 제 1그리드에 접속 되고 있어, 제 1그리드와 5극체의 캐소드는 동상으로 거의 동전위가 됩니다. 캐소드 귀환을 걸치기 때문에 이 캐소드는 교류적으로 어스되지 않습니다. 그리고, 캐소드에는 6GW8의 관내 쉴드가 접속 되어, 이 쉴드는 3극관의 그리드로 둘러싸여 있습니다. 그리고, 이 쉴드는 쉴드가 아니라 플레이트 전극 그것입니다.(밑그림)

이 회로 구성의 경우, 3극관의 Cg-p는 공칭값보다도 꽤 크게 될 것입니다. 만약, 초단이 부귀환 루프에 포함되지 않고(미러 효과의 영향이 완전히 나온다), 입력에 100KΩ이상의 볼륨 · 콘트롤이 삽입되면(초단 에서 본 신호근원 impedance가 최대 25KΩ이 된다), 볼륨 · 콘트롤의 위치에 의해서는 고역 특성이 10KHz근처에서도 명확하게 저하할 가능성도 나타나, 50KHz까지 플랫이라는 요구는 절망적이 됩니다.