드디어 포노 EQ 회로 설계. 이게 프로젝트의 핵심 부분이고, 가장 힘들여 고심한 부분이기도 하다. 설계라고는 하지만, 내 주제에 뭐 새로운 회로를 연구 개발한다는 얘기는 물론 아니고... 기존에 개발되어 있는 회로들을 참고하여 내 취향과 용도에 맞게 전용한다는 말이다. 하지만 포노 스테이지 하나만 놓고 봐도 돌아다니는 자료들의 양이 어마어마하다: 지난 수 개월간 모아 놓은 회로도가 30종이 넘어간다. 그걸 다 테스트해 볼 수는 없기 때문에, 몇 가지만 골라서 시뮬레이션에 걸어 돌려보고 또 제일 가능성이 높아 보이는 것들을 추려 직접 만들어도 보았다. 포노 EQ는 시뮬레이션만 갖고는 소리를 알 수 없기 때문에 만들어서 소리를 들어 보아야 한다.

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첫번째 회로. 가장 전통적인 회로이다. 초단 5691로 거의 40배 증폭을 행한 후 패시브 필터로 중고역을 깎는다. 삽입 손실이 20dB 정도 되므로 5692로 다시 10배 정도 증폭을 해서 내보낸다. 시뮬레이션 상으로는 아주 좋은 특성을 보이는데... 하지만 시뮬레이션으로는 알 수 없다는 게 바로 이런 경우다. 소리가 뻑뻑하고 뭉친다. 초단 5691에 1.2미리 정도 전류를 흘리기 때문에, 6키로 저항 통해서 패시브 EQ를 드라이브하는 데 힘이 모자라는 거 같다. 초단 증폭도가 너무 높은 것도 문제고... 레코드가 조금만 휘어도 아주 간단히 오버로드한다. 초단관 5691을 병렬동작시키고 증폭을 좀 적게 하고 캐소드 바이패스 컨덴서를 넣으면 좋아질 것 같기도 하다. 사실 그렇게 만들면 아주 교과서적인 2단 증폭 패시브 EQ가 된다. 하지만 그렇게 되면 튜브 3개를 써야 하고, 또 아무리해도 2미리 남짓한 전류로 패시브 EQ를 드라이브하는데 6키로 직렬 저항은 너무 값이 낮다. 5691의 플레이트 내부저항은 약 40K이므로 부하 저항도 적어도 그정도 값이 되 줘야 낮은 왜곡을 얻을 수 있는데... 그래서 정통을 약간 벗어난 회로를 만들어 보았다 -- 이 회로 쓰는 프리앰프도 많이 있기 때문에 '벗어났다'고 말하기도 사실 어렵지만:

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이번에는 앞 뒷 단이 다 5691이다. 두 단 사이에 패시브 EQ를 나누어 넣는다. 고역 시정수가 뒷단에 들어가므로 초단 5691은 저역 시정수만 드라이브하면 되어서 오버로드 문제와 부하저항이 너무 낮은 문제를 한번에 해결했다. 이 회로의 문제점은 고역 시정수가 부하 저항, 즉 포노 EQ 뒤에 들어가는 회로의 영향을 받는다는 것. 필터 회로 뒤에는 버퍼를 반드시 쓰는 것이 원칙인데 버퍼 없이 바로 출력을 하게 되면 생기는 문제다. 포노 EQ 뒷단이면 볼륨 거쳐서 라인 앰프인데, 볼륨 위치에 따라 특성이 변하게 된다. 녹음하려고 녹음기나 CDR을 연결해도 특성이 바뀌고... 또 출력 임피던스가 40K 정도로 너무 높은 것도 문제. 하지만 버퍼를 쓴다는 건 결국 캐소드 폴로워나 뮤 폴로워를 쓴다는 얘기고, 튜브 하나를 더 써야 한다. 웬만하면 튜브 네 개로 포노 EQ부터 라인까지 다 만들고 싶고, 또 캐소드 폴로워는 내가 싫어하는 회로로 기초 설계단계에서 이미 쓰지 않겠다고 떠벌린 바 있다.

250키로 짜리 볼륨을 쓰는 것이고 또 라인 앰프의 증폭도가 낮으므로 밀러 이펙트에 의한 고역시정수 변화는 그리 심하지는 않을 것이다... 볼륨 최소부터 최대까지 20KHz에서 0.5dB 정도 변화하는 걸로 나오는데, 사실 볼륨을 12시방향 이상 올릴 일도 없으므로 변화량은 0.2dB 이내일 것이고, 간신히 느낄 수 있는 정도다. 녹음할 일도 없으므로 이걸로 한 번 만들어 보았다 -- 실제 만들어서 들어본 결과 청감상 아무 문제가 없고, 소리가 시원해 졌다. 초저역에서 다소 소리가 물러지는 것은 역시 뒷 단의 출력 임피던스가 너무 높고 전류가 넉넉지 못해서 그런 탓인데, 버퍼를 쓰지 않고 튜브 2개로 마무리하려면 이 회로가 제일 나은 것 같다. 이것으로 결정.

패시브 EQ로 정확한 커브를 얻기 위해서는 필터 소자를 들어 가면서 조정해야 한다. 전에 만들어둔 역 RIAA 필터는 바로 이 때 쓸려고 만든 것이다... R13과 C7이 조정 대상인데, 설계치보다 좀 낮은 6.6K (R13), 1480pF (C7) 에서 가장 정확한 특성을 얻을 수 있었다. 최종 측정 결과, 통상 시청하는 볼륨 위치에서 (9 - 12시방향) RIAA 커브 에러는 0.1dB 이하다. (10Hz - 30KHz) 30-10KHz 내에서는 0.05dB 내로 맞아들어간다. 패시브로 이정도 정밀도면 거의 갈 데 까지 간 것이다. 노이즈나 왜곡 특성은 진짜 통에 넣어서 다시 측정할 것이지만, 지금 현재 상태 - 막통에 대충 만들어넣은 - 에서도 -60dB, 즉 0.1퍼센트의 꽤 쓸만한 특성을 보인다.

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이 회로는 저증폭도의 라인 앰프에 250K 볼륨을 쓰고 또 Record Out 기능이 없을 경우에만 정상동작한다. 즉 내가 쓸 라인앰프에 집어넣는다는 전제 하에서만 제대로 동작한다는 거고 일반적으로 추천할 수 있는 회로는 아니다. 그래서, 만약 캐소드 폴로워가 뭐 어때서? 라고 생각한다면 아래 회로를 참고하면 되겠다:

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이 쪽으로 좀 아는 분들은 이 회로가 눈에 익을 것이다. 국내에서도 자작파들의 관심을 모은 바 있는 Mr. Haggeman의 Cornet과 거의 똑같잖아? 사실 코넷을 갖다 베낀 것은 아니고, 비슷한 토폴로지를 쓰게 되면 회로가 결국 비슷해 지는 것이다. 차이점을 굳이 지적해 보이자면, 헤거만 씨가 시정수 4개짜리 IEC 커브를 채용한 데 반해 내 회로는 고전 RIAA 커브이고 따라서 시정수가 3개다. 헤거만 씨의 디자인과 각 단의 정수도 조금씩 다르다. 결정적으로, 코넷은 미니어쳐 관을 쓰고 또 아주 간단한 (좀 나쁘게 말하면 싸구려) 전원을 달고 있는데 비해 위의 회로는 전부 옥탈관이고 또 초강력 저잡음 전원을 달아 쓰는 것을 상정하고 있다.

종단의 캐소드 폴로워는 내가 늘 쓰는 5692가 아닌 VT231 (6SN7의 군용 고신뢰관 )을 쓰는데, 그것은 5692의 캐소드-히터간 내압이 100V로 낮아 캐소드 폴로워에 쓰기가 나쁘기 때문이다. 물론 히터 전원을 플로팅시켜 버리면 문제가 간단히 해결되지만, 어차피 내가 쓸 회로가 아니라 참고자료로 공개하는 것이므로 전원에 이상한 개조를 하지 않아도 되는 구성으로 한 것이다. 일반적인 6SN7이나 VT231은 히터-캐소드간 내압이 200볼트이므로 아무 문제가 없다.

아주 소량의 파워만 있으면 되는 저 위의 2단 회로와는 달리 플레이트 용으로 무려 20와트, 히터 용으로 다시 10와트 해서 총 30와트의 전력을 소모하므로 파워 서플라이가 제법 커진다. 이 3단 EQ를 만들 거면 라인앰프와는 별전원으로 만드는 것이 나을 것이다. 그 대신 저역 특성이 탁월하고 또 부하저항의 영향을 거의 받지 않는다는, 캐소드 폴로워의 장점이 있다.

다음 기사는, 드디어 실제로 제작!

2005/12/17 22:07 2005/12/17 22:07

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