진공관세상

WR-15 CIRCLOTRON AMP (2호기)

작성일 작성자 서암

      원래 Circlotron이라는 용어는 EV사( Electro-Voice)의 등록상표인데 오늘날에는 전원이 분리된 브릿지 앰프출력단의 대명사가 되었다. 이 앰프의 발명은 일반적으로 EV사 소속의 Alpha M Wiggins로 귀착시키는데 Wiggins는 1954년에 특허를 신청했다. 이에 앞서서도 여러 발명가들이 특허신청을 하였다.

    미국 Pennsylvania 주의 Cecil T. Hall이라는 사람이 브리지 출력단 기술에 대한 특허 신청을 1951년에 제출하였으며  핀란드인 Tapio Koykka가 1952년에,  일본의 시마다라는 사람이 이와 유사한  CSPP를 1952년에 발명했다.    결국 Electro-Voice사는 Cecil T.  Hall의 특허를 사용하여 8개 모델을 제조하게 되었으며   Phillips사는 Tapio Koykka의 특허를 이용하여 출력 트랜스 없이 800Ω 스피커를 직접 구동하는 앰프를 만들기도 했다. 그러나 이런 종류의 앰프들은 전원회로가 복잡해 가격 경쟁력을 잃어 계속 생산되지는 못했다.  하지만 기술적으로는 한 단계 진화한 형태로 현재 대부분  앰프에 적용되는 O.T.L 방식의 원조로 평가 할 수 있다.

  이 방식의 가장 큰 문제점은 출력관마다 분리된 전원공급 장치가 있어야 한다는 것인데 스테레오로 제작할 경우 최소 4개의 정류관과 부수회로가 필요하게되어 이것은 여러 모로 큰 부담이 된다.  지난 2009년부터  본인은  Circlotron 앰프에 관심을 가지고 전원회로를 간략화하고 현대적 감각의 기능을 가진 새로운 형태의 모델 개발에 노력하여 대략 40~50대 정도의 다양한 기기를 제작하면서 노-하우를 축적하여 왔다.  이러한 장치들에 대해 Circlotron Revival 이라는 별칭을 붙였는데  이것은 잊혀진  Circlotron 앰프를 다시 부활시켰다는 뜻이다. 

그리고 본인의 닉 네임인 서암(西岩)을 근거로  비영리 개인연구소 Western Rock Lab's (略字:WRL)를 만들고 취미생활을 해왔다.     이번 특집에서는 EL-84 (6BQ5)출력관을 사용한 15W 급 소 출력 장치에 대해서 소개하고자 한다.  다양한 종류의 앰프가 있기 때문에 혼선을 피하기 위해 각 모델마다 고유번호를 부여하고 있다. 이번 모델은 WR-15로 설정했다.      WR은 Western Rock의 略字이며 15라는 숫자는 채널 당 실효 출력을 나타낸다.

  WR-15  "Circlotron Revival" Highend Amplifier

 

 

 

 

아래 그림은 Wiggins의 Circlotron회로를 단순화 한 것으로 사용되는 두 개의 전원이 배터리로 표시되었다. 각 전원은 진공관의 플레이트에서 다른 진공관의 캐소드에 연결되는 형태로 되어 있다.

 

 

 

  각 진공관의 플레이트 전류는 각각의 전원공급기를 통해 돌아가는데 출력트랜스 권선을 거치지 않는다.  이 회로 구성에서 한 쌍의 반대 점의 전위는 동일하기 때문에 무 신호시의 회로는 평형 브리지 상태를 유지한다.  출력트랜스의 1차 토탈 권선은 2개 출력관의 각 부하로 존재한다. 이 부하의 절반은 캐소드 회로이며 다른 절반은 플레이트 회로인데  한 진공관의 플레이트 부하는 다른 진공관의 캐소드 부하가 되며,  각 진공관은 다른 진공관의 일관된 부하로 보기 때문에 결과적으로 각 진공관간의 결합은 하나로 통합된 것이 된다.

    출력 트랜스 1차권선의 임피던스는 일반적인 앰프 출력트랜스의 1/4 정도이므로 서클로트론 출력 트랜스는 분포용량과 리액턴스 누설이 적어 광범위한 주파수 대역을 보다 쉽게 확보할 수 있다. 적은 靜動作電流의(bias) 서클로트론 회로는 출력진공관에 큰 무리를 주지 않고 효과적으로 큰 출력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

 

 

- 별도 2개로 구성된 전원공급기의 B+ 전압은 340 ~ 370V 정도이면 무난하게 동작한다.

- 출력 트랜스의 임피던스는 1~1.2㏀ : 4 / 8Ω으로 설계한다.   실제 운용 시험에서 스피커 임피던스

  는 문제가 되지 않는다. 서클로트론 앰프의 출력임피던스가 일반 앰프에 비해 1/4이하 이기 때문이

  다. 초기에는 4.6.8.16Ω 등의 2차 탭을 두었으나 차이가 없어 8Ω으로 일괄 적용했다.   이것은 일반 

  앰프보다 DAMPING FACTOR가 우수함을 증명하는 것이다.

- 바이어스 전압은 진공관에 따라 다소 차이가 난다.  -16V 에서 1~2V 가감하여 POWER SUPPLY

   PCB의 R1. R2 전압이 2~2.5V가 되도록 조정한다.  (2.5V의 경우 25mA이며 초단에서 10mA를 소모

   하고 나머지 15mA가 출력관의 무신호시 전류) 

 - 3V를 초과하면 출력관 수명이 단축된다.  각 출력관 마다 바이어스 조정VR을 두지 않았기 때문에

   바이어스 특성이 동일한 EL84(6BQ5)를 사용해야 한다.

 

 

 

 

전기적 사양

음향 출력 : 15W 정격, 30W 피크(채널 당)

주파수 특성 : ±0.5㏈ 20㎐∼50㎑

고조파 왜율 : 0.3% 이하 (정격출력에서)

혼변조 왜율 : 0.5% 이하 (정격출력에서)

험. 노이즈 : 85㏈ 이하 (정격출력에서)

스피커 출력 : 8Ω

피드 백 : 루프 피드백 13㏈ negative

드라이브 플레이트 2㏈ positive

출력회로 17㏈ negative

합 계 28㏈ negative

입력 임피던스 50㏀

감도 1.25Vrms(정격출력)

조정자 

a. Power on-off

b. gain

c. source selector

진공관 : 도합 8개

2. ECC83 / 12AX7

2. ECC802 / 12BH7

4. EL84 / 6BQ5

전력소모 220V 60 Hz AC 100W max

크기 460*350*200(H)

 

   2013년 7월 지인의 소개로 어떤분이 옛날 스피커를 가져오셔서 이것에 적합한 앰프를 만들어 달라는 제안을 받고 여러가지 테스트를 거쳐 이 스피커 특성에 적합토록 WR-15앰프를 설계 제작하게 되었다.

  이 분이 가져온 빈티지 스피커 GOODMANS 212C는 현대 스피커와 비교하면 고역이 부족한 것으로 느껴지고 입력 레벨이 15와트에 이르게 되면 포화되는 현상이 나타났다. 이 스피커의 입력은 최대 15W(30WPP)인데 6V6(20W)이나 6L6GC(30W) 앰프는 스피커 유니트에 당연히 무리를 주게된다.

 

 시험 과정에서 6BQ5(EL84) Singe Ended가 매칭이 잘 되었으나 출력이 5W인 관계로 음량이 다소 부족했다. 이를 보완하기 위해 6BQ5(EL84) CIRCLOTRON 방식으로 선택하게 되었다.

 이 앰프의 최대 출력은 15W이므로 스피커에 무리를 주지 않는다. 실제 운용에서 8Ω/16 절체를 해도 별 차이를 느낄 수 없다.   이것은 CIRCLOTRON 회로 방식의 특징으로 출력 임피던스가 낮아 부하 변동 영향이 적기 때문이다. 또한 이 스피커의 특징으로 고역이 다소 부족하다는 느낌은 6BQ5(EL84) 출력관의 특징인 고역의 맑은 음색이 해결해 주었다.

 

    오래된 스피커 케비넷은 버리고 새로 만들었다.

 

 

다음이야기:    3. CIRCLOTRON 시험 제작 3호기  으로 이어집니다.

 

 

 

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