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서음전자 ST-4120 아날로그 튜너 (4), 종단 앰프 살펴보기

글쓴이 : SOONDORI

왜 종단 앰프에서 괜한 고조파가 생기는 것인지, 그것이 좋은 것인지 나쁜 것인지, 왜 두 기기에 있어서 기대와 다르게 공히, THD 값이 높은 것인지를 궁리해보았다. 참고로 소리는… 약간 풍부한 저음에 고의 조정한 디앰퍼시스(70uS) 때문에 약간 높아진 톤이 그럭저럭 어울리고 있다.

* 관련 글 : 서음전자 ST-4120 아날로그 튜너 (3), 번외 기록

우선, 이제까지의 상황을 정리해보자면,

○ 기기 오버-홀 작업은 커패시터 교환, IFT 수정과 조정, 검파코일 수정과 조정, De-Emphasis 수정 그리고 OSC 트리머 대체를 포함하는 일련의 프론트엔드 조정, Pilot Cancelling 조정, 스위치 청소 등을 포괄한다. 그리하고도 THD가 (이하 통칭)0.5%@Mono, 0.7%@Stereo였다는 게… 갸우뚱이다.

* 관련 글 : 서음전자 ST-4120 아날로그 튜너 (2), 오버-홀 그리고 청음

○ 다음은 윤*덕 님이 보내주신 관측 사례. RCA 단자 기준, 98.9Mhz@60dBu에서 THD 0.49%@Mono, 0.54%@Stereo이다. 오호라? Mono 0.1%~0.2% 대도 아니고… 두 기기 공히, 밑바닥에 뭘 깔고 있음이다.

(시간 흐른 후)

■ 회로도 관찰

아래도 윤*덕 님이 제공해주신 포스트 앰프 회로. 참고로 THD 0.0*% 수준이라는 IF IC, MPX IC, 커플링은 의심 대상에서 배제되어야 한다.

위 회로를 오래 전 호기심에 깔아 보았던 TI社 SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) TINA에 옮겨 보았다. 아무렇게나… 1) 국내용 2SA970(=수출용 2SA841) 자리에 소신호용 2N2605(PNP)을, 2) 국내용 2SC2240(=수출용 2SC1681) 자리에 2N2102(NPN)을 집어넣고 AC Transfer Analysys와 Fourier Analysys를 클릭!

(▲ 나~참! 윈도우 10에서 32비트 버전을 돌려서 그런가? 종종 메모리 어드레싱 에러가 나니….)

뭐… 조금 묘한 위치의 Cut-Off 점은 트랜지스터 속성에 따라 달라진다고 얼버무리면 대략 Active Low Pass Filter의 반응이다.

말인 즉, 별다른 게 없음.

■ Common Collector 대 Common Emitter

몇 번 언급하였던 에미터 팔로워… Common Colleter(= Emitter Follower)는 입력을 위상 변환 없이 그대로 따라가며 출력하는 구조를 말한다. 논리 증폭도는 1 이하. 버퍼 역할을 하고 출력 임피던스를 낮추며 어쩌고저쩌고…

처음에 흘깃 보고 계속 그렇게 생각했는데, “이런! Common Collector 구조가 아니다!” 

위와 같은 식이면 앞쪽 PNP의 콜렉터 위상은 베이스 입력에 대해 180도 반전되고 그것을 뒤쪽 NPN가 다시 180도 반전하니까… 위상에 관한 한 엎치락뒤치락, 반전의 반전인 구조가 된다. 그러므로 처리 과정에 Cob 등 소자 고유의 특성이 개입되거나 또는 바이어스 동작점 Q에 미묘한 변수가 숨어 있다면 충분히 하모닉이 발생할 수 있겠다.

* 관련 글 : 트랜지스터 앰프 이야기 #3, 동작 Class 구분

어찌 보면 공장에서 찍어낸 두 튜너에 공히 나타나는 게 게 당연한, 현재 상태에서는 어쩔 수 없는 물리 현상? 일단 그렇게 넘어가고…

그나저나 팸플릿에 적힌 THD 0.1%는 어떻게 해석해야 하는지? 그것은 여전히 갸우뚱.

(시간 흐른 후)

참고로 TINA 신호 발생기와 종단부의 파형에 있어서 약간의 시간 차이가 있다. 뭐… 그럴 법한 위상의 차이.

(▲ 녹색 = 캡처되지 않은 위치의 Voltage Generator, 갈색 = 출력 단자인 VF1)

재미 삼아 VG1의 크기를 달리해보았다. 입력 값이 다르고 혹은 잘못 조작한 게 있는지는 모르지만 어쨌든 파형 중심 점에 변화가 있다?

(▲ VG1 = 0.001V, ▼ VG1 = 0.02V)

위 생소한 변화에 현물 튜너의 소리가 꽤 크다는 점을 더하여 착안하기로는… MPX IC 출력 강도가 모종의 영향을 줄 수도 있을 듯. 말하자면 MPX IC와 포스트 앰프의 연접 포인트에 뭔가 있을지 모른다는 상상이다. 설계자 의도와 다른 무엇이…

아껴가며 천천히 진행하려고 했는데… 윤*덕 님의 DIY 보드도 상황이 같을까? 다음 글에서.

* 관련 글 : 서음전자 ST-4120 아날로그 튜너 (5), Self Harmonic에 대한 상상

(내용 추가) 윈도우 메모리 참조 에러가 없는 어떤 순간에 아주 간신히 또 아주 우연히… Signal Analyzer의 결과물을 볼 수 있었다.

대단한 TINA가 대단한 공짜라서 그런지? 사소하지만 이런저런 불편함이… 아무튼 VG1 1Khz에서 자생적인 고조파가 눈에 들어온다. 그러므로 가상의 2N2605 + 2N2102 조합, 현실의 2SA841 + 2SC1681 조합, 그 모두에 있어서 공통적인 현상이다.


○ 국내용 트랜지스터 조합 : KT-4120, 2SA970 + 2SC2240

○ 수출형 트랜지스터 조합 : ST-4120, 2SA841 + 2SC1681(=2N5089 호환)

 

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