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인켈/SAE P102 프리앰프 (5), Toshiba TC-9154AP IC 그리고 설계 오류 의심

글쓴이 : SOONDORI

볼륨 조작에 격하게 반응하는, 납득하기 어려운 P102 프리앰프의 THD 반응 그래프를 다시 떠 올리고… 정말 왜 그럴까? 조금 더 궁리하고 어떤 시나리오를 상상해보았다.

* 관련 글 : 인켈/SAE P102 프리앰프 (4), 뒷마무리와 검측

■ 볼륨 조작 대 THD 반응

1) 입력 신호의 강도에 따라 THD 반응은 역으로 개선된다.

2)  10dB 설정 20 + 2dB 설정 0 = 20, 30+0 = 30, 40 + 0 = 40, 40 + 0 = 50인 포인트에서 갑작스러운 THD 변화가 관찰된다. 볼륨 수준을 그대로, 디지털적으로 정의하는 XX:XX 표시 구조에서… XX’에서 X’가 0인 경우는, TC9154의 2dB 조절 영역이 가장 짧은 저항 경로를 구성할 때라는 점에 유의.

GND를 기준으로 보면, 아래 우측 Attenuator 2로 표현된 <2dB 블록> 내 저항값이 최대일 때 THD가 최소인 것. 표시와 저항값 변화는 정반대이다. 마이크로 컨트롤러 프로그램에서 fx(1-X) = Y로 차감하고 Y만 표시한 것.

3) 오디오는 물론 다양한 글로벌 솔루션을 제공했던 도시바는 오디오 부문에서만 명성이 있는 SAE보다 기술적으로 우월함. TC9154 IC에 은닉된 결함이 있을 것이라고 생각하기는 어렵다.
4) 현상과 전지를 종합하면 P102에 내재된 부족함이 있는 것. 그것이 무엇이냐가 상상의 대상인 것이고.

■ Marantz PM-630 회로

설계 내용 비교의 기준점을 잡기 위해 같은 전자볼륨 IC를 쓰는 마란츠 PM-630 회로를 펼쳐 놓고…

○ 볼륨 제어에 관한 내용.

○ 분리 독립된 톤-컨트롤 제어에 관한 내용.

마란츠의 설계를 간단히 정리하면,

1) TC9154AP 볼륨 컨트롤 회로와 이후 Tone 컨트롤 회로는 완벽히 분리되어 있다.
2) TC9154AP에서 10dB 단위 조절 + 2dB 단위 조절 기능을 묶는 버퍼 앰프(=OP.AMP)의 활용은, 전적으로 도시바가 제시한 그대로를 따라가고 있음.

■ 인켈 SAE P102 회로

1) 도시바 권고안이나 마란츠 설계와 다르게, 2dB 단위 조절용 Buffer인 OP.AMP에 디지털 방식 톤 컨트롤 회로를 얹어버린 구조 → CASE #1.
2) 도시바 권고안, 마란츠 사례에 준하는 조건으로 회로를 수정하자면 TC9156과 CR 회로로 구성된 톤 컨트롤을 떼어 내고 그 다음 칸에 있는 OP.AMP 쪽에 붙여야 한다 → CASE #2.

왜 분산시키지 않고 한 곳에 몰아버렸을까? 다음 단에 있는 OP.AMP가 대체로 놀고 있음인데… 갸우뚱, 갸우뚱.

아무래도 그 이상한 THD 반응 곡선은,

1)  노파심에 여러 번 언급한 긴 경로 때문이 아니라면, 2) IC 내부 저항 경로에서 생긴 게 아니라면, 3) Tone 컨트롤 회로와 볼륨 회로가 묶이면서 생긴, 그러니까 Treble/Bass CR 소자와 두 개 보조 컨트롤 IC가 붙은 IC301의 반응 내지 미세한 출력 임피던스 변화가 <TC9154 내부 2dB 설정 영역>에 왜곡 입력으로 작용하면서 부정적 영향을 주기 때문일 것이다. 간단하게 말하면 무심한 설계 오류. 그런 의심이…

“앤더슨 씨, 거… OP.AMP에 톤 컨트롤 꼭 붙여주고. 난 이제, 반년짜리 휴가 갔다 올께”
“네~엡! (응? 그런데 왼쪽이야 오른쪽이야? 에라 모르겠다. 왼쪽으로)”

4) 반대로 이야기하자면, 마란츠처럼 도시바 권고안을 따랐다면, 위 Case #2와 같은 구조를 취했다면, 볼륨 제어부와 톤-컨트롤 부를 완벽히 분리했다면 최초 계단형 하향 곡선은 나오지 않았을 것이고 가정집에서 흔히 쓰는 볼륨 구간에서 THD 0.1%~0.2%, 0.4%라는 말도 안되는 값이 나오지 않았을 것이라는 의견. 물론 상상인데… 정말 그럴까?

뭐… 정말 그렇다면 SAE는 오로지 <미국 스타일, 미제 파워앰프>만 잘 만들던 회사가 되어 버린다. 파워앰프 외 프리앰프, 튜너, CDP, 턴테이블 그런 것은 주로 타 사 기초 솔루션에 의존하고, 와중에 IC 제조사가 권고하는 것쯤은 쉽게 무시하거나 간과해버리는…  독불장군 회사.

5) OP.AMP 하나로 볼륨과 톤 컨트롤을 동시 처리하려다가 스탭이 완전히 꼬인 상황? 음질 개선을 위해 커패시터나 OP.AMP를 교체하는 것보다 아예 톤-컨트롤 기능을 물리적으로 완전히 들어낸 후 NFB용 C, R을 수정하는 게 더 효과적일 듯. 패턴을 끊어서 톤 컨트롤 버튼 누름만 중지시키는 것은 아무 의미 없음. 어쨌든 두 개 버튼이 무용이 될 것인데… 사실 좋은 앰프는 톤-조절 기능을 생략하기도 한다.


(내용 추가) 다음은 외모가 비슷하지만 구현 등급과 수준은 완전히 다른, SAE의 원년 모델에 해당하는 오리지널 P101 프리앰프.

(출처 : https://www.hifido.co.jp/sold/16-04747-87095-00.html?LNG=E)

1.5dB 단위 감쇠량 설정이 가능한 Analog Device社 AD7110 DAC기반 전자볼륨 IC를 쓰고… 당연히 P102와 같은 돌고 돌아, 빙글빙글 회로 같은 것 없이 간단 명료하며 최대한 아날로그적으로 동작한다. 예를 들어 Tuner 신호의 흐름은, 입력 단자 → OP.AMP → 전자 볼륨 IC → OP.AMP → 출력 단자로 끝. 무조건… 단순한 만큼 좋은 소리가 날 것.

(출처 : https://audiokarma.org/forums/index.php?media/img_2491.19372/)

 

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