엠플리파이어(AMPLIFIER)
오디오 시스템을 구성하는 모든 부분들 중 어느 하나가 빠져도 소리를 내지 않으므로 각 부분이 똑같이 중요하다고 할 수 있지만 앰플리파이어는 스피커에 직접 연결되어 스피커를 직접 움직이는 기기이므로 앰플리파이어의 품질은 오디오 시스템이 만드는 소리의 품질에 큰 영향을 준다고 할 수 있습니다. 그리고 오디오 시스템의 주요 콘트롤이 앰플리파이어에 집중되어 있으므로 애호가들의 손이 가장 많이 가는 부분입니다. 그러한 이유로 오디오 시스템을 구성하는 기기들 중 애호가들의 가장 많은 관심과 사랑을 받는 부분입니다. 그런 관심과 사랑이 지나쳐 때로는 여기에 과도한 투자를 하는 경우도 많습니다. 그래서 하이엔드 오디오하면 마크레빈슨같은 고가의 앰플리파이어들이 가장 먼저 떠오릅니다. 여기서는 애호가들께서 앰플리파이어를 합리적으로 선택하고 사용하시기위하여 알아두셔야 할 몇가지를 ㅤ말씀드리겠습니다.
앰플리파이어의 역할과 구조
CD player나 Turntable의 카트리지는 음반에 기록된 음악 신호를 읽어내어 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 합니다. 즉 이 플레이어들의 출력은 음악 신호를 그대로 닮은 전압의 변화입니다. 이 플레이어들의 출력은 스피커를 직접 움직여 소리를 내기에는 너무나 미약하기 때문에 플레이어들의 출력인 미약한 전압 변화를 스피커를 움직여 소리를 낼 수 있을만큼 키우는 것이 앰플리파이어의 역할입니다. 이렇게 신호의 크기를 키우는 동작을 증폭(Amplification)이라고 하며 증폭 작용을 하는 기기를 증폭기(Amplifier)라고 합니다. 증폭기는 오디오 시스템에만 쓰이는 것은 아닙니다. 목적에 따라 여러가지 용도를 가진 증폭기가 있으며 담당하는 주파수 대역도 다릅니다. 스피커를 울리기 위한 오디오 앰플리파이어는 사람의 가청 한계인 20-20KHz 대역의 신호를 증폭하는 것으로서 기술적으로는 저주파 증폭기(Low-frequency Amplifier)에 속합니다. 담당하는 주파수가 낮으므로 전자기파를 방사하지 않기 때문에 담당 주파수가 MHz, GHz 급인 고주파 증폭기에 비하면 설계나 제작이 비교적 쉬운 증폭기입니다. 그래서 아마추어들이 설계하거나 제작해도 실패할 확률이 적습니다.
이제 앰플리파이어의 구조를 살펴보도록 하겠습니다. 앰플리 파이어의 구조는 다음 그림과 같이 전원부(POWER SUPPLY)와 프리앰프(PRE AMPLIFIER)부, 파워 앰프(POWER AMPLIFIER)부로 크게 나눌수 있습니다. 그림에서 화살표는 신호의 전달을 나타냅니다.
(1) 전원부(POWER SUPPLY) : 앰플리파이어 회로의 각부분은 모두 직류(DC) 전압을 걸거나 직류 전류를 흘려 주어야 동작을 하는데 가정의 전원 콘센트에서 공급하는 전압이나 전류는 110 V 또는 220 V의 전압과 60Hz 주파수를 가진 사인파 형태의 교류(AC)이므로 전원부는 전원 콘센트가 공급하는 전압을 적합한 전압으로 바꾸기 위한 트랜스포머와 트랜스포머로 전압이 바뀐 교류 전압을 직류로 바꾸어주는 반도체 다이오드나 2극 진공관, 그리고 이 직류 전압을 배터리 전원 같이 반듯하게 다듬어 주는 콘덴서와 정전압 회로로 이루어져 있습니다.
(2) 프리 앰프 (PRE AMPLIFIER) : 원래 프리앰프 부분은 위의 그림에서 EQ AMP로 표시된 Phono Equalizer Amplifer를 포함해서 말하는 것입니다.
LP에 기록된 음악신호는 잡음 감소를 위하여 고음은 크게 저음은 작게 기록되어 있습니다. 그러므로 이것을 Phono Cartridge의 출력은 그대로 쓸 수 없고 다시 바로 잡기 위하여 고음은 작게하고 저음을 키우는 Equalizing 과정을 거쳐야 하며 Phono Cartridge의 출력은 그 크기가 CD Player나 Tuner, 그리고 Tape deck등의 출력(Hi-level이라고 함)보다 작기 때문에 Hi-level 정도의 크기로 키우는 증폭 과정이 필요합니다. 이렇게 phono cartride의 출력을 받아 Equalizing을 하고 증폭을 하는 부분을 Phono Equalizer Amplifier라고 합니다.
CD Player의 출력이나 Phono Equalizer Amp의 출력은 바로 Power Amplifier에 연결해도 소리를 낼 수 있지만 음량 조정(Volume), 음질 조정(Tone control), 임피던스 매칭, 그리고 충분한 전압을 얻기 위한 증폭을 하는 PRE AMPLIFIER 부분을 둡니다. 프리 앰플리파이어 부분을 독립된 캐비넷에 넣은 것을 Pre amplifier라고 부르기도 하지만 콘트롤이 많이 붙어있어 Control Amplifier라고 부르기도 합니다.
(3) 파워 앰프(POWER AMPLIFIER) :프리 앰프 출력의 전압은 비교적 높지만 프리앰프의 높은 출력 임피던스는 스피커를 연결하기에 부적합하며 프리앰프는 스피커를 구동하여 소리를 낼만큼 큰 전력이나 전류를 낼 수 없으므로 프리 앰프의 출력을 파워앰프에 연결합니다. 파워 앰프는 출력단에 ㅤ스피커를 연결하여 큰 전력을 공급할 수 있도록 프리앰프의 출력을 충분한 전압으로 증폭시키고 이러한 전압을 스피커에 무리 없이 제공하기 위하여 큰 전류를 낼 수 있게 설계되었습니다. 그러므로 파워 앰프의 출력단에는 대용량의 트랜지스터나 진공관들이 사용되며 열이 많이 나므로 열 방출을 쉽게 할 수 있는 구조를 가져야 합니다. 이 파워 앰프부분의 회로에는 큰 전류가 흐르고 열이 많이 나므로 다른 부분의 동작에 영향을 줄 가능성이 있어서 따로 독립된 캐비넷에 넣는 것이 유리합니다. 이렇게 독립된 케비넷에 Power Amplifier 부분을 넣은 것을 Power Amplifier라고 하기도 하고 스피커를 직접 움직이는 에너지를 공급하는 중요한 앰프이므로 Main Amplifier라고 부르기도 합니다.
앰플리파이어의 소리
앰플리파이어의 소리에 대한 저의 의견을 말씀 드리기가 참으로 어렵습니다. 왜냐하면 제가 말씀드리려고 하는 것이 대부분의 애호가들의 의견이나 오디오 저널들에 소개된 내용과 대단히 다르기 때문입니다. 우선 앰프에 대한 평론에 앰프의 소리를 묘사하기 위하여 사용되는 표현들을 조금씩 인용해보겠습니다.
약간 뒤로 물러선 듯한 음상, 좌우로 가지런히 전개된 음상, 흔들리는 음상, 윤곽이 뚜렷한 음상. 막힘없이 쭉 뻗는 고음, 질감이 고운 고음, 매끄럽고 촉촉한 느낌의 중역, 부드럽고 섬세한 고역, 약간 부풀은 듯한 중역, silky한 고음, 자연스러운 하모닉 integrety, 선이 굵은 저역, 받쳐주는 힘이 부족한 저역, 음악의 흡인력이 조금 부족함, 두께있는 저역, 압도적인 에너지 감, 약간 가려진 듯한 현악기 소리, 뛰어난 직선성.....
오디오 기기의 소리를 듣는다는 것은 레코드를 읽고 앰플리파이어로 증폭하여 스피커로 듣는 것인데 이 모든 느낌을 오디오 시스템의 한 부분인 앰플리파이어의 역할때문이라고 지적할 수 있다는 것은 놀라운 재능이 아닐 수 없습니다. 이 평론에 동원된 언어들 또한 거의 시적인 경지여서 오디오 평론을 제대로 하려면 문학적인 소양도 대단해야 한다는 것을 알 수 있습니다.
운영자는 그러한 재능에 대한 찬사를 늘어놓으려고 이글을 쓰는 것은 아닙니다. 애호가 여러분들은 오디오 잡지들에서 이러한 종류의 앰플리파이어 평론을 읽어 보셨을 것입니다. 운영자는 이런 스타일의 평론을 좋아하지 않습니다. 단지 자신의 느낌을 쓴 것이기 때문입니다. 오디오 시스템으로부터 나온 소리를 듣고 이러한 느낌을 받았다하더라도 그 느낌이 앰플리파이어의 특성때문이 아니고 레코드나 스피커의 특성때문에 그렇게 느꼈을 가능성이 높습니다. 물론 다른 앰프를 연결해서 들었을 때와 비교하여 보았더니 이러한 차이가 나더라고 이야기 할 수도 있습니다. 그러나 현재 시판되고 있는 트랜지스터 앰프들이 과연 그렇게 실감나는 음질의 차이를 들려주고 있는가에 대해서 운영자는 회의적입니다. 시판되는 오디오 용 앰프들의 규격들을 보면 주파수 특성, 왜율 특성등이 대단히 우수합니다. 기술적으로는 거의 이상에 가까운 특성들을 보이고 있습니다. 소위 하이엔드 앰프라고 하는 것들이 기술적 특성면에서는 싼것들보다 못한 경우도 많습니다. 기술적 특성으로 음질을 설명할 수 없다고 주장하는 분들도 많습니다. 그분들은 앰프에는 측정기로 측정할 수 없고 오로지 민감한 귀로만 판별할 수 있는 개성과 품격이 있다고 주장합니다. 그럴지도 모릅니다. 아직 우리가 소리의 품질을 측정하고 수치화 할 수 있는 양을 찾지 못했을 가능성도 있습니다. 한 사람의 인격을 측정하고 수치화 할 수 없는 것과 마찬가지 경우인지도 모릅니다.
그러나 앰플리파이어와 같은 종류의 기계에 대해서는 한가지 명백한 실험을 할 수 있습니다. 어떤 분이 어느 앰프의 고음이 매끄럽고 촉촉하다고 말했을 때 우리가 그 앰프의 고음이 정말로 매끄럽고 촉촉한지 측정할 수는 없습니다. 우리가 명백히 측정할 수 있는 것은 그분이 그 앰프와 다른 앰프를 듣기만 해서 구별할 수 있는지 없는지 여부입니다. 만일 그분이 두개의 앰프를 동등한 조건에서 보지 않고 듣기만 했을 때 구별하지 못한다면 그분의 앰프 평론은 허구입니다. 결과가 이렇게 나온다면 변명의 여지가 별로 없습니다. 실제로 앰프에 대한 Blind test는 여려 차례 오디오 애호가나 전문가들을 상대로 실시되어 왔습니다. 그 결과는 오디오 평론가들이나 하이엔드 제조 업체들이 인정하기 싫겠지만 아무도 앰프의 blind test에 합격하지 못했다는 것입니다. 원래 이런 종류의 실험은 사람이 앰프의 소리를 분간하느냐를 테스트하려고 고안된 것은 아니었습니다. 이런 실험은 앰프의 제조업체에서 처음 실시된 것입니다. 기술적 특성이 비슷하더라도 회로 방식과 부품의 질에 따라서 소리가 어떻게 달라지는지 테스트 하기 위하여 이러한 실험을 고안해낸 것입니다. 물론 이 실험의 결과를 앰프 생산에 적용하기 위해서 그렇게 한 것입니다. 테스트에서 청취 패널로 뽑힌 사람들은 물론 오디오 애호가, 평론가, 기술자들로 오디오 취미를 가진 분들이나 오디오를 생업으로 하는 사람들이었습니다. 그러나 예상하지 못했던 결과들이 나왔습니다. 주파수 특성들이 비슷한 앰프들을 볼륨을 같게 해놓고 들려 주었을 때 앰프의 회로 방식이나 부품이 다른 앰프들의 소리를 분간을 못한다는 것이었습니다. 물론 이러한 실험 이전에도 일부 애호가들이나 평론가, 기술자들 중에는 특성이 웬만한 앰프들의 소리는 차이가 없는 것이 아닐까하는 생각을 가진 분들도 꽤 있었습니다. 이런 실험 결과는 그들의 추측이 옳았다는 것을 보여 주는 것입니다. 이와 비슷한 실험은 여러번 시행되어 왔고 그 실험이 엄밀하게 수행된 경우에는 항상 같은 결과를 보여주었습니다.
앰프의 blind test 방법에 대해서 간단히 소개하겠습니다. 우선 사용되는 프로그램 소스나 스피커, 케이블등 앰프를 제외한 다른 부분들은 테스트에 참가한 대부분의 사람들이 동의할 수 있을 만큼 우수하다고 정평있는 것을 사용합니다. 그리고 테스트에 사용되는 앰프들이 모두 자신의 규격에 맞게 동작하고 있는지 확인한 후 테스트 톤을 사용하여 스피커로 내는 소리의 크기 차이가 0.1dB 이내가 되도록 앰프들의 볼륨을 맞춥니다. 물론 이때 소리 크기는 음악 감상에 적당한 크기라야 합니다. 앰프를 교환하는 것은 고품질의 스위치를 사용합니다. 듣는 사람에게는 앰프가 전혀 보이지 않도록 감춥니다. 이밖에도 청취자가 앰프를 구별하는데 음질이외에 다른 단서를 잡지 못하도록 필요한 조치를 합니다. 이러한 준비가 모두 끝나면 두개의 앰프로 똑같은 음악을 차례로 들려 주고 둘 중의 한 앰프 소리를 세번째로 들려줍니다. 그리고 이 세번째가 첫번째와 같은 것인지 두번째와 같은 것인지 알아맞추게 합니다. 이런 이유로 이런 종류의 테스트를 ABX Blind test라고 합니다. 듣는 음악의 장르를 다양하게 하고 들려 주는 시간의 길이도 다양하게 해서 이러한 테스트를 반복하게 합니다. 이러한 테스트를 하면 전에는 앰프의 소리에 대해서 그토록 자신있고 아름다운 언어로 평론하던 분들이 전혀 맥을 못춥니다. 이런 종류의 테스트에서 소리를 듣지 않고 무작위로 답을 써놓으면 50점의 점수를 얻을 것입니다. 그런데 모든 청취자들이 얻은 점수가 이 부근에서만 왔다 갔다 한다는 것입니다. 즉 음질만 가지고 앰프를 구별하지 못한다는 것입니다. 테스트가 주는 긴장때문에 귀가 무디어졌다고 주장하기도 합니다만 대학 입시도 아니고 편안한 환경에서 하는 시험인데 그 정도의 긴장으로 그토록 뛰어나던 귀가 갑자기 무뎌졌다는 것은 납득할 수 없습니다. 그러한 종류의 실험 결과는 항상 주파수 특성이 비슷한 트랜지스터 앰프들이 자신들의 출력 범위내에서 동작할 때 볼륨을 같게 맞추어 놓으면 소리를 구별할 수 있는 사람이 없다입니다. 이 실험은 의사들이 신약을 개발했을 때 하는 임상 실험보다 훨씬 엄격한 것입니다. 이 실험의 결과는 항상 똑같은 결과를 주므로 이만큼 신뢰성있는 실험도 드물 것입니다. 그러므로 이 결과는 앞에 인용한 종류의 앰프 평론이 허구이며 가격의 고저를 불문하고 제대로 동작하는 앰프라면 그 음질의 차이는 없거나, 대단히 작아서 구별이 불가능하다고 단정할 수 있습니다.
ABX 테스트의 결과도 놀랍지만 테스트에 참가한 분들이 기계를 볼 수 없게 해놓은 상태에서 자유 청취를 하게 한 후 작성한 앰프 평가서의 내용과 앰프를 볼수 있게 하고 작성한 평가서의 내용을 비교한 것도 대단히 재미있습니다. 어떤 내용인지는 짐작하실 수 있을 것입니다. 이런 내용을 생각하면 앰프에 따라 다른 소리를 느끼는 것은 앰프의 성능으로 설명할 것이 아니라 심리학적으로 설명해야 옳을 것이란 결론을 내릴 수 있습니다.
이제까지의 내용은 트랜지스터 앰프들에 대한 테스트 결과들이었는데 전부는 아니라도 꽤 많은 진공관 앰프들이 임피던스 특성의 편차가 심한 스피커와 결합하였을 때 특별한 장르의 음악에서 음질의 차이를 보인다는 것이 보고되고 있습니다. 진공관 앰프의 경우에도 스피커의 임피던스 특성이 비교적 고른 경우에는 트랜지스터 앰프의 경우와 마찬가지로 구별하기가 불가능하거나 ㅤ대단히 어렵다고 합니다.
막귀들 데리고 실험하니 그런 결과가 나올 수밖에..... 과연 그럴까요?
앰플리파이어 구입요령
운영자는 진공관 앰플리파이어를 권하지 않습니다. 진공관 앰프의 독특한 모양이 꽤 매력적이고 특히 발그스름한 빛이 나오는 진공관을 바라보는 느낌도 특별하지만 진공관 앰프를 사용하시는 분들이 겪는 갖가지 문제들을 생각하면 권하고 싶지 않습니다. 그리고 진공관 앰프의 높은 출력 임피던스 때문에 생기는 소리의 채색이 때때로 좋게 들린다는 것도 인정하지만 레코드에 담긴 음악 신호를 충실하게 재생해야 한다는 점에서 보면 바람직한 특성은 아니라고 생각합니다. 대부분의 트랜지스터 앰프들이 음질 적으로 차이가 없다는 것을 생각하면 우리가 앰프를 구입할 때 염두에 두어야 할 것은 (1)출력 (2)조작의 편리성 (3)내구성 (4)서비스의 용이함 (5)필요한 기능의 유무 (6)기호에 맞는 외관입니다.
그런데 운영자의 경험으로는 대기업체의 트랜지스터 앰프보다 소규모 하이엔드 메이커의 앰프들이 더욱 자주 문제를 일으키는 것같습니다. 소규모 회사의 비싼 앰프들이 비싸고 신뢰도 높은 부품을 사용하는 것이 사실이지만 대부분 설계의 미숙 때문인지 앰프 자체의 신뢰도가 높지 않습니다. 그러므로 운영자는 INKEL, Yamaha, Denon, Onkyo...등의 큰 메이커들이 만든 앰프들을 선호하고 그런 것들을 권해드리고 싶습니다. 이런 메이커들의 제품들이 가격이 싼 것은 절대로 성능이 시원치않아서 그런 것이 아니라 대량 생산, 대량 판매로 비용을 절감할 수 있기 때문입니다. 이런 회사 제품들이 문제가 생겼을 경우 서비스가 훨씬 용이한 것도 사실입니다. 앰프를 구입하실 때 다음 몇가지를 염두에 두시기 바랍니다. •스피커가 놓인 실내의 크기와 환경에 따라 다르지만 90 dB/W 정도의 평균적인 능률을 가진 스피커라면 50W/ch 정도의 출력을 가진 앰프로 충분하고도 남으며 이보다 3dB 낮은 능률의 스피커에는 2배의 앰프 출력이 필요하며 이보다 3dB 높은 스피커에는 1/2의 앰프 출력이면 된다고 생각하면 됩니다. 대체로 100 W/ch 정도의 출력을 가진 앰프라면 웬만한 스피커에 거의 문제가 없습니다.
•주파수 특성이 20-20kHz+-0.5dB 이내의 앰프인지 확인하십시요. 대부분의 오디오용 앰프들이 이 범주에 속하므로 그다지 신경쓰지 않으셔도 되지만 한번 확인해볼 필요가 있습니다.
•출력이 작은 앰프는 섬세한 소리가 나오고 출력이 큰 앰프는 섬세하지는 않지만 박력이 있다는 등의 말에 현혹되지 마십시요. 앰프의 출력이 크면 가격이 비싸고 전기 요금이 조금 더 나오겠지만 이것 말고는 나쁜 점은 없습니다. 그러나 출력이 큰 앰프로 작은 소리를 낼 때 더욱 정확하게 나온다는 등의 말에도 귀 기울이실 필요도 없습니다. 필요한 만큼보다 큰 출력은 아무 쓸모가 없는 것입니다.
•출력이 작은 앰프로 큰 소리를 내려 하면 스피커에 위험합니다. 정격 출력을 넘어설 때(클립핑 할 때) 생기는 잡음 성분은 보통 음악보다 훨씬 큰 고음 성분을 가지고 있으므로 특히 트위터의 보이스 코일을 짧은 시간내에 태워 버릴 수 있습니다.
•Bass, Treble등의 tone control이 붙어 있으면 음질이 나빠진다는 말에 현혹되지 마십시요. 레코드에 따라 톤 콘트롤로 약간 음질 보정을 해주는 것이 훨씬 좋게 들리는 것들이 있습니다. 아주 엉터리 앰프가 아닌이상 톤 콘트롤 회로가 있다고 해서 음질이 악화되는 경우가 없습니다. 그러나 톤콘트롤을 on, off 시킬 수 있는 앰프라면 톤콘트롤을 중앙 위치에 두고 on, off를 시켰을 때 음색의 차이가 있는지 확인해 보십시요. 이 때 차이가 느껴진다면 그 앰프는 그다지 꼼꼼하게 설계되지 않았다고 생각할 수 있습니다.
•외관이나 콘트롤의 감각이 좋은 것을 선택하십시요. 앰프는 자주 손이 가는 물건이므로 아름다운 외관이나 조작하는 느낌이 좋은 것도 중요합니다.
•기계적인 푸시버튼이 많이 달린 것을 피하십시요. 특히 셀렉터 부분이 로타리 식인 것으로 구입하십시요. ㅤ일반적으로 로타리 식 스위치가 푸시 버튼보다 훨씬 내구성이 좋습니다. 전자식 버튼과 푸시 버튼을 혼동하지 마십시요. 전자식 버튼은 스위칭 회로나 릴레이를 사용하는 것으로 스위칭 되는 곳이 스위치 바로 뒤에 있는 것이 아닙니다. 운영자의 경험으로는 스위치로 로타리식보다 더 믿음직한 것이 없다고 생각합니다.
•앰프에 신호 입력을 주지 않고 ON 시켰을 때 앰프의 트랜스포머에서 진동음이 들리지 않는지 잘 들어보십시요. 흔하지는 않지만 트랜스포머가 불량하여 트랜스포머 진동음이 들리는 앰프가 간혹 있습니다.
•앰프를 켜거나 끌 때 퍽하는 잡음이 스피커에서 들리지 않는지 확인하십시요.
•Class A니, Non NFB, STASIS니 하는 앰프의 회로방식에 대한 광고를 무시하십시요. 최근 20~30년 동안 앰프의 회로방식에 대하여 주목할만한 발전은 없었다고 보아도 과언이 아닙니다.
•앰프를 오래동안 사용하면 트랜지스터 앰프라 하더라도 문제가 생길 수 있습니다. 스위치나 콘트롤, 릴레이 부분의 접촉 불량으로 생기는 문제들이 특히 많습니다. 그러므로 쉽게 서비스를 받을 수 있는 메이커의 제품인지 확인해볼 필요가 있습니다.
앰프를 구입하실 때 이 정도의 내용만 검토해보시면 오래동안 애정을 가지고 쓰실 수 있는 앰프를 구입하실 수 있으리라 믿습니다.
앰플리파이어 관리요령
위에 말씀드린 구입요령을 검토하시고 구입하신 앰프라면 별다른 주의 사항을 지키지 않으셔도 장기간 문제 없이 사용하실 수 있습니다. 그러나 아무리 잘 만든 앰프라 하더라도 다음 몇가지는 주의 하시는 것이 좋습니다. •앰프는 환기가 잘 되도록 설치해야 합니다. 앰프 위아래의 방열 구멍이나 방열판으로 공기가 순환 되는데 방해가 될 수 있는 어떤 물건도 놓지 마십시요. 특히 프리 메인 분리형 앰프를 쓰시는 분들은 메인 앰프위에 프리 앰프나 다른 오디오 기기를 바로 올리지 마시기 바랍니다. 앰프나 메인 앰프 위에는 5cm 이상의 공간을 두는 것이 좋습니다.
•플레이 도중 앰프를 켜거나 끄지 마십시요. 출력단과 스피커 단자 사이에 릴레이가 설치된 앰프의 릴레이를 보호하기 위해서입니다.
•대음량으로 들으실 때 소리의 찌그러짐이 느껴지면 볼륨을 빨리 낮추십시요. 이것이 스피커가 발생하는 찌그러짐이 아니라 앰프가 발생하는 찌그러짐이라면 스피커에 대단히 위험합니다.
•자주 안쓰는 콘트롤이라도 가끔씩 움직여 주십시요. 접촉 부분의 전기 접촉을 원활히 하기 위해서 입니다.
•일년에 한번쯤 케이블 연결 단자를 닦고 다시 케이블들을 꽂아 주십시요. 역시 전기 접촉을 원활히 하기위한 조치입니다.
앰플리파이어의 부품
앰플리파이어의 전기회로를 구성하는 부품은 크게 수동 소자(passive element) 와 능동 소자(active element)로 구분할 수 있습니다. 수동 소자란 그것을 통과하는 전기 신호를 크게하지 못하고 그 꼴만 변화시키는 역할을 하는 부품을 말합니다. 기술적으로 말하면 이득(gain)이 없는 부품입니다. 쓸모가 없다는 뜻이 아니고 통과하는 신호의 크기를 키우지 않는다는 뜻입니다. 이에 비해서 능동 소자는 들어온 신호의 크기를 키워서 내보냅니다. 그러므로 이득이 있습니다. 여기서 이득은 출력신호/입력신호 입니다. 우리가 원하는 동작을 하는 앰플리파이어를 만들기 위해서는 이 수동 소자와 능동 소자를 적절하게 배합하여 전기회로를 구성해야 합니다. 오디오 앰플리파이어의 회로에 사용되는 주요 부품에 대하여 간략하게 소개해 보도록 하겠습니다.
너무나 간략하게 설명되었기 때문에 이 표만 보고 그 부품의 구조나 동작을 이해하시기는 어려우시겠지만 상식으로 이 정도만 알아두셔도 전혀 모르시는 것보다는 낫지 않을까 생각하여 이 정도의 내용을 올려봅니다. 앰플리파이어에 소개된 것들 이외에 다른 부품들도 있지만 대개는 이것들의 변종이라고 생각하시면 됩니다.
앰프의 능동 소자로 무엇을 쓰는 가에 따라 트랜지스터 앰플리파이어가 되기도 하고 진공관 앰플리파이어가 되기도 합니다. 간혹 트랜지스터와 진공관이 배합된 앰플리파이어도 보이는데 이러한 앰플리파이어를 하이브리드(Hybrid) 앰플리파이어라고 부릅니다.
진공관과 트랜지스터
진공관을 증폭 소자로 쓴 앰프를 진공관 앰플리파이어(미국에서는 Tube Amp. 영국에서는 Valve Amp.)라고 하고 트랜지스터를 증폭 소자로 쓴 앰프를 트랜지스터 앰프라고 합니다. 진공관 앰플리파이어라고해도 최근에 나온 것들은 정류관 대신에 반도체 다이오드를 쓰는 경우가 많은데 이경우에는 신호 전달하는 과정에는 반도체가 쓰이지 않으므로 진공관 앰플리파이어라고 해도 이견이 없을 것입니다. 증폭소자로 진공관과 트랜지스터를 혼합해서 쓰는 경우도 있는데 이런 것을 하이브리드(Hybrid) 앰플리파이어라고 합니다. 진공관과 트랜지스터는 모두 입력 전압이나 입력 전류로 출력 전압이나 출력 전류를 제어하는 기구입니다. 이러한 작용은 작은 크기의 입력 신호를 이용하여 진공관이나 트랜지스터 속의 전하의 흐름(전류)을 제어하여 이루는 것입니다. 그 안에서 흐르는 전하를 발생시키는 원리와 전류를 제어하는 과정 은 다르지만 진공관과 트랜지스터의 역할은 크게 다르지 않습니다. 그러나 진공관과 트랜지스터는 둘다 이상적인 동작을 하지 않습니다. 둘다 특유의 결점과 장점을 가지고 있으므로 이러한 결점들을 보완하고 장점을 이용하기 위하여 필요한 전기회로도 다릅니다. 이제 각각의 구조와 특성이 어떻게 다른지 간단하게 알아보도록 하겠습니다.
(1) 진공관(Vacuum Tube) : Diode라고 불리는 2극 진공관은 진공이 유지되는 유리관 속에 열을 내는 히터(Heater), 금속으로 된 음극(cathode)과 양극(anode 또는 plate)으로 이루어져 있습니다. 아래 그림은 3극 진공관을 그린 것인데 3극관에서 grid가 빠진 것이 2극관입니다. 음극(cathode)은 텅스텐 합금으로 되어있는데 히터에서 열을 받아 온도가 1000도 가량되면 전자를 방출합니다. 이렇게 방출된 전자는 음극과 양극 사이의 전압때문에 양극 쪽으로 운동하여 음극-양극 사이의 전류를 만듭니다. 전자는 음극(K)에서 양극(P)으로만 운동하므로 전류는 P에서 K로만 흐릅니다. 이렇게 2극관은 전류를 한 방향으로만 흘릴 수 있으므로 정류 작용을 합니다.
3극 진공관은 Triode라고도 하는데 이것은 2극 진공관의 음극-양극 사이에 control grid를 넣어서 여기에 가하는 전압을 변화시켜서 음극-양극 사이의 전류를 제어하기 위한 것입니다. 3극 진공관의 구조(왼쪽)과 회로 기호를 그려보면 아래와 그림과 같습니다.(히터는 회로에서 표시하지 않는 경우가 많습니다.)
음극과 양극 사이에 있는 control grid는 그물이나 금속선을 감은 형태로 되어있어 음극에서 양극으로 운동하는 전자의 흐름을 막지는 않지만 여기에 가하는 전압을 변화시켜 전자의 흐름을 제어합니다. 신호 전압을 grid(G)에 걸어주면 음극(K)과 양극(P)사이에 신호 전류에 따라 변화하는 전류를 얻을 수 있습니다. 이 것이 3극관의 증폭원리입니다.
4극 진공관은 Tetrode라고도 하는데 양극과 control grid 사이에 grid를 하나 더 추가해서 양극과 control grid 사이의 축전 용량을 줄이고 grid를 전기적으로 anode의 영향으로부터 차폐하여 독립적으로 동작하도록 도와주는 역할을 합니다. 이렇게하면 큰 축전용량 때문에 고역의 신호가 줄어드는 효과를 방지할 수 있고 anode에서 grid로 되돌아 갈 수 있는 신호의 유입을 방지합니다.
그런데 양극의 전압이 너무 커질 경우에는 양극이 control grid에 영향을 줄 수 있으므로 grid를 하나 더 추가하여 5극 진공관(pentode)를 만듭니다. 현재 4극관은 사용되지 않으며 5극관이 많이 사용됩니다. 이러한 이유로 5극관은 큰 신호에 대하여 안정적으로 동작하며 주파수 대역이 넓다고 할 수 있습니다. 그러나 5극관이 3극관보다 항상 좋다고 할 수는 없고 3극관과 5극관은 전압-전류특성이 상당히 다르므로 경우에 따라 5극관보다 3극관이 더 유리한 경우가 있습니다. 그러므로 진공관의 선택은 앰플리파이어의 용도나 설계자의 의도에 따라 달라집니다.
(2) 트랜지스터(Transistor) : 실리콘(si) 결정체는 분자들이 아주 규칙적으로 분포되어 전자들이 분자에 강하게 속박되어 있으므로 주위에서 약간의 전압을 가해서 마음대로 운동을 제어할 수 있는 자유전자가 없습니다. 그런데 여기에 어떤 종류의 불순물을 약간 첨가하면 분자들 결합에 사용되고 남는 전자들이 생기게 됩니다. 이 잉여 전자는 분자에 강하게 속박되어 있지 않으므로 밖에서 가하는 전압에 민감하게 반응합니다. 이렇게 잉여 전자가 많이 들어 있는 것을 n-type 반도체라고 합니다. 전자는 음부호(Negative)를 띤 전하이므로 n-type이라고 하는 것입니다. 첨가하는 불순물의 종류에 따라 필요한 분자 결합에 전자가 하나 모자라게 할 수도 있습니다. 이렇게 전자가 빈 자리를 hole(구멍)이라고 합니다. hole은 전자를 쉽게 받아들일 수 있으므로 다른 곳의 전자가 어떤 hole에 옮겨 오면 hole은 결과적으로 그 전자와 반대 방향으로 움직이는 셈이 되어 hole은 +전하를 띤 것과 같이 행동합니다. 이렇게 hole이 많이 있는 것을 p-type 반도체라고 합니다. 왜 p-type이라고 하는지 눈치 채셨으리라 생각합니다. 진공관은 금속에 열을 가해 자유 전자를 만드는데 비해서 반도체는 결정체에 불순물을 가해서 자유 전자와 hole을 만듭니다. 진공관이 사용하는 전하는 -전하를 가진 자유전자 밖에 없지만 반도체는 -전하를 가진 전자와 +전하를 가진 hole이 둘다 있으므로 Bi-polar라고 합니다. 그러므로 진공관은 Uni-polar라고 할 수 있습니다.
p-type 반도체와 n-type 반도체를 붙이면 진공관과 같은 정류, 증폭 작용을 하는 소자를 만들 수 있습니다. p-n 두개만 접합시킨 것은 2 극 진공관과 같은 정류작용을 시킬 수 있으므로 반도체 diode라고 합니다. p-n-p 순서나 n-p-n 순서로 접합시키면 소위 PNP 트랜지스터나 NPN 트랜지스터가 되어 3극관과 같은 증폭작용을 시킬 수 있습니다. 다음의 그림은 이 반도체들을 간단히 나타낸 것입니다.
여기서 반도체 다이오드도 한 방향으로만 전류를 흘릴 수 있으므로 정류작용을 합니다. 그리고 신호 전류를 Base와 collector 사이에 흐르게 하면 emitter와 collector 사이의 전류를 제어할 수 있습니다. 이 것이 반도체 diode의 정류와 pnp, npn bipolar 트랜지스터의 증폭 원리입니다. 여기서 화살표들은 전류가 흐를 수 있는 방향을 나타냅니다.
출처 : http://www.enjoyaudio.com/ (실용오디오)