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좋은 소리를 위한 모든 노력을 다 하였습니다. 본문

회로기술

좋은 소리를 위한 모든 노력을 다 하였습니다.

오디좋아 2013. 12. 3. 19:33

종종 내게 들리는 소리가 있다. “왜 혼자만 하느냐? 혼자하면 빨리 갈 수 있지만, 같이하면 멀리 갈 수 있다” 고 말하는데 전자를 택할 수밖에 없었다. 과거에도 혼자 진행하면서 몇 업체에 같이 갈 것을 권유하였지만 시장성, 생산성, 가격경쟁력 등의 이유로 성사되지 못하였다.

본인이 보는 식견으로는 과거부터 현재까지 음향기기가 발전한 과정과 성과가 기대에 미치지 못하는 것으로 판단하고 나만의 방법으로 일반적으로 알려진 오디오 지식에 귀 기울이지 않고 처음부터 다시 한다고 생각하고 진행했기 때문에 타인 또는 타 업체와 동승의 기회가 없었다.

앞으로는 동승할 수 있는 기회가 오지 않을까 생각되며 기대도 해 본다.

또한 본인이 작업하는 공간에는 많은 사람들이 말하는 레퍼런스 기기를 가지고 있지 않으며 과거부터 사용하고 있는 나만의 레퍼런스 기기로 좋은 소리를 찾고 있는 것이다.

좋다고 하는 레퍼런스 기기를 옆에 두고 좋은 소리를 찾다보면 옆에 있는 레퍼런스 기기를 따라간다는 것을 알고 있기 때문이다.

그 결과 현재 발굴된 많은 기술들은 현재까지 많은 오디오 개발자나 메니아들이 시도하지 않았던 기술들이다. 많은 사람들이 생각하는 방법을 무시하고 나만의 방향을 가지고 했기 때문에 다른 각도에서 새로운 기술들을 찾아낸 것이라고 생각한다.

새로 발굴된 기술 중에서 중요한 것 몇 가지를 알아본다.

 

[CCDT]

트랜지스터는 전류 입력형 증폭소자이다.

입력신호가 전류로 변환되어 입력되면 증폭하여 전류로 출력하는 증폭소자이다.

트랜지스터의 전류입력 방식은 입력 임피던스가 낮기 때문에 신호원의 전압을 축소시키거나 변형시킬 수 있으며, 전달특성이 비직선 영역을 이용하기 때문에 입력신호를 입력에서부터 왜곡시키는 가장 큰 단점이 있는 증폭소자이다.

참고로 진공관은 전압입력에 의한 전류출력 방식의 증폭소자이다.

진공관은 입력 임피던스가 높고 전류를 필요로 하지 않기 때문에 입력되는 입력신호를 전혀 변형시키지 않는 것이 특징이며 전압입력형 증폭소자이기 때문에 좋은 소리를 들려주어 아직까지도 진공관 앰프를 선호하고 있는 것이다.

트랜지스터의 전류입력형 특성을 전압 입력형 특성으로 바꾼 것이 CCDT 증폭소자 이다.

CCDT는 트랜지스터를 사용하지만 에미터에 정전압원을 두고 있어서 정전압원에 의해서 베이스에는 정전류가 흐르게 되고 교류적으로 전류가 흐르지 않는 것과 같은 효과가 있기 때문에 전압 입력형 증폭소자 특성으로 동작한다.

진공관과 같은 구조의 FET가 있는데 굳이 CCDT를 사용할 필요가 있느냐고 의문이 생기겠지만 앰프회로에서 초단은 FET를 사용하는 것이 가능하지만 드라이브단 등에는 FET를 사용하는 것이 어려운 면이 있으며 까다롭기도 하여 실현성이 없다.

FET의 종류도 적어서 선택의 여지가 없다고 보아야 한다.

앰프의 초단에 소출력 FET와 출력단에 파워용 FET는 몇 종류가 있으며 현재에도 초단과 파워단에 FET를 사용하기도 한다. 다만 드라이브단 등 나머지 부분에는 모두 트랜지스터를 사용하고 있다.

 

[NCL 증폭 기술]

일반적으로 오디오에서 사용하는 PCL방식은 입력신호가 증폭회로의 각 증폭단을 순차적으로 흐르면서 신호를 증폭하는 방식으로 각 증폭단에서 신호의 변형 및 시간 지연 등이 생기는 것은 피할 수 없다.

각 증폭단에서 신호의 변형과 시간지연에 의해서 가청주파수 밖의 주파수로 대역을 높이려면 발진 등 불안정한 현상 때문에 어려움이 있다.

그러나 “NCL증폭기술”은 초단차동증폭부 이후 회로에서 자체적으로 높은 주파수 주기로 보정동작을 하기 때문에 입력신호는 초단 차동증폭부까지 경로가 짧아서 신호지연이 적고 신호의 변형도 적은 특징이 있다.

그래서 “NCL증폭기술”이 적용된 증폭기는 음색이 깨끗하고 아름다우며 기분 좋은 사운드를 들려준다.

 

[소신호 버퍼 증폭기 기술]

앰프회로에서 높은 입력 임피던스와 낮은 출력임피던스가 요구될 때 통상적으로 에미터폴로워 회로를 사용한다. 그런데 에미터폴로워는 1개의 트랜지스터를 사용하기 때문에 한쪽극성에서만 특성이 좋고 반대 극성에서는 파형의 변형이 심하다. 즉 NPN트랜지스터로 구성된 에미터폴로워는 +파형은 재현성이 좋은 반면 - 파형은 변형이 심하다.

이러한 불균형 파형을 피하기 위해서는 NPN 트랜지스터와 PNP 트랜지스터를 사용해서 구성한 푸시풀 버퍼회로를 사용하면 되는데 현재까지 통상적으로 바이어스회로가 가장 신경 쓰이는 부분이다.

NPN과 PNP 트랜지스터에 적정한 아이들링 전류를 흘려주어야 하는데 조정을 해야 하고 온도에 따라서 변화하는 것도 막아 주어야 한다. 그래서 특성이 좋은 것은 알지만 사용하기 꺼려하고 반드시 필요할 때에는 바이어스 조정용 반고정 볼륨과 함께 적용하고 있다. 참 개발하기 번거로운 회로 중에 하나이다.

그러나 “소신호 버퍼증폭기술”은 조정도 필요 없고 아이들링전류 설정도 필요 없으며 부품수도 적어서 편리한 버퍼증폭기이다.

이것은 아이들링전류도 자체에서 필요한 최소의 전류가 흐르도록 동작함으로 제로크로스디스토션(Zero Cross Distortion) 현상이 생기지 않는다. 그리고 한가지 특징이 더 있는데 아이들링 전류가 필요한 최소전류로 자동 설정됨으로 전력손실도 최소가 되는 특징이 있으며 거의 B급 동작을 한다고 보면 되며, 에너지 절약에 효자노릇을 하고 있다.

 

[절대전류 제한방식 출력보호 기술]

파워앰프에 접속되는 부하의 상태에 따라서 파워앰프가 공급할 수 있는 출력 이상이 공급될 때 출력단 회로소자를 보호하기 위해서 보호회로가 장치되어 있다.

일반적인 전류제한방식은 안전전류 이상 흐르지 못하도록 되어 있으나 안전전류에 가까운 낮은 전류에서도 보호회로가 동작하여 출력전류가 제한되는 현상이 있어서 출력 파형을 변형 시키고 있다. 앰프에 따라서 제한전류 보다도 낮은 출력에서 보호회로가 약하게 동작하여 출력신호를 왜곡시키는 경우도 있다. 출력 보호회로가 잘못 설계된 앰프는 출력 스펙은 높은데도 구동력이 약한 경우도 있다.

“절대전류 제한방식 출력보호 기술”은 제한전류 이하에서는 전혀 제한회로가 동작하지 않고 제한 전류에 도달했을 때 비로소 제한회로가 동작하도록 되어 있으며 설정된 제한전류 이상은 절대로 흐를 수 없도록 되어 있어서 출력 트랜지스터를 보호하는 기능이 강화되어 있다.

또한 낮은 출력에서의 제한전류 량과 높은 출력에서의 제한전류 량을 가변적으로 변화를 주어 부하를 구동하는데 조금도 부족하지 않도록 되어 있다.

“절대전류 제한방식 출력보호 기술”을 적용한 앰프는 스펙 출력보다도 더 높은 구동력을 가지고 있다.

 

[극소전류 바이어스된 정전류부하 기술]

현 시대에 증폭기에는 정전류방식의 부하를 사용하여 증폭기를 구성하는데 정전류부하는 증폭이득이 매우 높기 때문에 증폭기를 구성하는데 유용하게 사용한다. 그러나 정전류부하는 높은 이득 때문에 제어노이즈가 발생하며 제어노이즈에 의해서 신호를 왜곡 시키는 경우가 있다.

제어노이즈의 한가지로 증폭용 트랜지스터의 출력단자가 부하와 전기적으로 끊어지면서 플로팅 되는 경우가 생기며, 정전류부하의 출력단자도 증폭용 트랜지스터와 전기적으로 끊어지면서 플로팅 되는 경우가 생긴다.

이 플로팅 현상이 생길 때에는 출력단자의 전위가 이전 신호 전압으로 유지 하지 못하고 임의의 전압으로 변할 수 있으며, 주변에 존재하는 노이즈에 영향을 받고, 주변의 전자파에 유도되어 증폭하는 신호와 전혀 다른 파형으로 변형된다. 즉 증폭용 트랜지스터나 정전류부하의 출력단자가 플로팅 되면 입력된 신호와 관계없는 전압으로 변형되며 주변의 노이즈에 동요되어 결과적으로 신호를 왜곡시키게 된다.

“극소전류 바이어스된 정전류부하 기술”(MCB-CCL; Micro-Current Bias Constant-Current-Load)은 증폭용 트랜지스터나 정전류부하가 플로팅 되는 것을 방지해주는 기술로써 신호의 파형을 유지해 주며 주변의 노이즈에 영향을 받기 어렵고 전자파에 유도되기 어려운 특징이 있다.

“극소전류 바이어스된 정전류부하 기술” 보다 더 발전된 기술이 “직병렬 극소전류바이어스”(SP-MCB; Serial Parallel Micro-Current Bias) 기술이다. “직병렬 극소전류바이어스 기술”은 증폭용 트랜지스터나 정전류부하 모두에게 플로팅 되는 것을 방지 해 주며 어느 하나가 또는 모두 플로팅 되는 조건이라도 플로팅 되는 것을 방지 해 주어 깨끗하고 선명하고 풍성한 사운드를 들려줍니다.

 

감사합니다.

 

 

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