진공관 앰프의 고수에게 지도를 받아서, 진공관 앰프의 입문 시작한지 10개월째... 원래 가르쳐 주시는 방향이 아닌, 내맘대로 8개월정도 방황을 하다가, 이분이 답답했는지, 나를 억지로 끌어다 앉혀놓고서, 그림을 그려가면서 나름 친절하게 가르쳐 주셨다.
진공관은 물론, 부품을 거의다 제공해 주시면서, 가르쳐 주시는 것이 미안해서, 집중해서 며칠을 공부해보고 알게된 내용을 공유합니다.
1. 플레이트 전압 - 플레이트 전류 도표에서, 각 그리드 전압에 따른 커브 곡선에서 진공관 특성의 Plate Dissipation (플레이트 전력손실) 을 전압으로 나누어서 플레이트 전류의 위치를 찍는다. (W=IV 즉 I=W/V)
2. 15KY8A 의 진공관 앰프에서 해당 점을 찍으면 다음과 같다.
이 커브는 플레이트가 소손되는 최대 전력이다. 따라서 이 선을 넘어가도록 설계하면 안된다. 또한 그리드의 전압이 0v 가 초과되어서도 안된다. 따라서 최대 로드라인의 아래쪽에 동작영역을 설정한다.
이 스윙영역은 그리드 전압에 따라서 플레이트 전압이 결정되는 것인데, 도표에서 보듯이 그리드 전압의 배치가 균등하게 되어 있지 않다. 따라서, 플레이트 출력 전압이 균등하게 비례적으로 동작하지 않을수 있으며, 이부분에서 왜곡 (distortion) 이 발생하게 된다.
3. 플레이트 전력손실 부하선 (loadline) 과 평행으로 라인을 설정하는데, 공급할 전압의 최대치를 맨 끝에 걸친다. 이 끝이 일종의 ROOT 로서, 플레이트 부하저항을 결정하는데 따라서, 앞쪽의 머리부분의 각도가 결정될것이다. 내가 공급할수 있는 B+ 전원 (현재 갖고 있는 전원장치)은 270v 이다.
따라서 아랫쪽의 파란선 라인을 중심으로 머리부분의 적당한 각도에서 동작점이 결정되어야 한다.
각도는 무엇을 결정할까? 각도가 가파르면, 증폭율이 좋다. 그러나, 그리드 전압선의 아랫쪽이 균등 하지 않기 때문에 왜곡이 발생할 수 있다. 각도가 완만하면 증폭율은 떨어지지만, 왜곡이 발생할 포인트를 피할 수 있다.
4. 부하라인을 결정하는 것은 V=IR 의 공식에서 R=V/I 로서 결정할 수 있다. 플레이트 전류의 차이를 플레이트 전압의 차이로 결정하는 것이다.
즉 155 v / 0.0035a = 44k 오옴 의 부하선 (loadline) 을 결정할 수 있다.
5. 균등한 곡선을 찾아야 한다는 것은, 그리드 전압선의 간격이 균등해야 하다는 것을 의미한다. 즉 중간 라인을 선택했을 경우, 균등한 영역은 빨간 박스에 표시한 것과 같은 위치이다.
이 빨간박스에서 그리드 전압의 변동폭은 -0.7v ~ -3.4v 를 가진다. 따라서 이것의 중간값은 -2.05v 이다. 이것이 동작점(BIAS 전압) 이다.
6. 바이아스 저항의 결정은 (1) 부하선 저항 44k + (2) 플레이트저항 40k (스펙) + (3) 바이어스 저항으로 결정할 수 있다. R=V/I 인데 2.05v/ 0.0016a = 1250 오옴 이 바이어스 저항이 된다.
7. 이경우 증폭률은 그리드 전압의 피크는 2.05v 일때 플레이트 전압이 240-130 = 110v 이므로 110 / 2 = 55 배 정도가 된다.
결론: B+ 전압이 너무 낮다는 것을 알수 있다. 부하선을 안정된 스테이블한 영역으로 옮기려면, B+ 전압을 400 정도 까지 올려야 한다는 것을 알수 있다.
