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[DIY] TPA6120 Headphone Amp - 뒤늦은 소개 - 신정섭

만든지는 딱 1년이 된 앰프이고 매우 만족했으나,
그 동안 이 괴물같은 Spec을 가진 TPA6120 소자를 구하기 어려워 적극 소개를 하지 않았었는데, 국내 구입처( http://www.digihobby.co.kr 에서 4200원)를 알게 되어 기쁜 마음에 소개합니다.

기본적으로 TPA6120의 Datasheet ( www.ti.com 에서 제공)에 있는 Fig. 24의 비반전 2배 증폭회로를 거의 그대로 사용했습니다.
결국, CMOY 앰프와 같다고 보시면 됩니다.

또한 데이터시트에 있는 권고 사항을 가급적 고려하여 실체 배선도가 그려진 것입니다.
즉, 저항들도 권고대로 가급적 IC 가까이 두었으며 바이패스 콘덴서도 최대한 가깝게 설치했습니다. 특히 Feedback 저항을 소켓 밑에 깔아서 경로를 단축시켰습니다. 결과적으로는 Compact 해졌고요...

그래서 그런지 만들면서 어려움이나 문제점은 없었습니다.
제가 TPA6120 앰프를 총 3개 만들었었는데,
모두 위의 실체배선도를 기본으로 하여 만들었고,
아무 트러블 없이 전부 단번에 정상 작동하였습니다.

처음엔 IC의 다리 간격이 너무 좁아서 도저히 자세가 나오지 않아, 만능기판에 만드는 것이 어려운 것 아닌가 했었는데, 결국 그냥 일반 DIP Socket에 0.4mm 동선으로 바느질하여 얹었습니다.
만드는 분의 숙련도에 따라서 이 납땜 작업이 제일 걱정되지만 만들고 보니 쓸만한 방법인 듯 합니다.

사진상의 앰프는 12VDC 정전압을 Discrete Rail Splitter로 +/-6V로 양전원화습니다.

케이스는 작년 봄 미국 출장갔을 때 너무 예뻐서 샀던 Altoids 사탕통이며, 구멍들은 모두 핸드 리머로 뚫었습니다.
사용한 배선은 거의 랜선이고요.
저는 랜선은 모두 단선만 있는 줄 알았는데,
연선으로 된 것도 있더군요. 그래서 편하게 잘 쓰고 있습니다.


제작시의 Comments:
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- 아이들 전류는 측정해 보니 다음과 같습니다. (LED나 양전원 변환기에서의 전류량은 제외)
+/-6V에서 18mA
+/-9V에서 20mA
+/-12V에서 21mA

- 아무런 방열처리를 하지 않은 위 사진과 같은 상태에서 칩의 온도는;
+/-6V에서는냥 따땃한 정도로  40도는 안 넘을 것 같고,
+/-12V에서는 약 60도 정도가 됩니다.
즉 +/-12V 전원까지는 특별한 방열대책이 없어도 될 것 같고 그 이상의 전원에서는 매우 부담스러운 열이 날 것 입니다.

- 이 칩은 IC 치고는 최대 출력이 매우 큽니다.
일반적인 저출력의 IC 앰프들은 헤드폰 꽂고 볼륨을 크게 올린다고 전부 제대로 출력되는 것이 아니라 어느 이상은 찌그러져서(즉, 클리핑 발생) 출력이 증가하지 않는 한계가 있는데 이 칩은 볼륨을 올리면 올리는대로 증폭시켜서 헤드폰에 전달할 수 있는 파워풀한 녀석입니다.
그래서 이 칩으로 앰프 만들다가 헤드폰이 운명했다는 사례를 몇차례 보았습니다.
예를들면, 만약 +/-12V 전원에서 TPA6120 앰프를 만들어 32옴 헤드폰에 물렸는데, 뭔가 실수로 순간적으로 Full Volume 상태나 또는 클릭 잡음 및 접점이상 등으로 최고 출력의 지경에 이르게 되면 헤드폰의 한쪽 채널에 순식간에 2W 가까이 공급됩니다. (아래 오실로스코프로 측정한 최대 출력레벨의 결과 참조바람)
그러니 헤드폰이 어찌되겠습니까?
진공관 한알의 히터에 공급되는 것과 비슷한 양의 에너지이니,
대부분의 헤드폰 유닛 내의 코일은 타 버릴 정도임을 예상할 수 있습니다.

- 그런데 이렇게 출력이 높은 앰프는 이 녀석이 아니라도 많고도 많은데다가, 해외에선 별 트러블 이야기를 못 들은 것 같는데, 국내에서 공포의 칩 마냥 된 것은 국내에서 먼저 시도하신 몇분의 실패담 때문도 주원인으로 보입니다.
일단 너무 간단해서 오히려 작은 실수가 치명적인 결과를 낼 수 있는 것은 가능한 일이으므로 더욱 주의하고, 실제 사용에 앞서서는 마루타 헤드폰으로 정상 작동을 검증하시기 바랍니다.

- 한편, 발진이나 여러 이상 동작이 걱정되신다면, 위의 1/4W 저항들 대신 배선도를 조금 변형하여 1/8W 저항으로 사용하신다면 더욱 좋겠습니다.

- 발진은 귀로 들어서 확인되지 않을 수 있습니다. 만약 IC가 낮은 공급 전압에서도 상당한 열(만질 수 없는...)이 난다면 발진이니 주의하셔야 합니다.

- 또한 비슷한 이유(헤드폰의 건강 고려)로, 필요이상으로 앰프의 게인을 크게 만들지 마실 것을 권합니다.

- 전에 오실로스코프로 최대 출력 레벨을 측정한 결과:
+/-12VDC 공급시 33옴에서 15.6 Vpp (236 mA, 즉 1.84 Watt )
+/-7.3VDC 공급시 33옴에서 7.9 Vpp (120 mA)
+/-7.3VDC 공급시 300옴에서 10.5 Vpp (17.5 mA)
+/-7.3VDC 공급시 무부하에서 11.2 Vpp

- 사용한 콘덴서는 모두 모노리딕(세라믹) 0.1uF 입니다.

- 이 칩이 휴대용으로는 별로 메리트가 없지만 거치형으로라면, 기본적인 회로로도 아쉬움 없는 정도의 성능을 보인다고 생각하며 추천합니다.

그럼.
즐자작, 즐음 하시길...
하스만세~

ps) 위의 실체배선도는 오래 전 만들어진 사진상의 앰프 배선과는 조금 다르니 참고바랍니다.



*** 추가 (2005.12.25) ***



RMAA 5.5 로 위 앰프의 왜율을 측정해 보았습니다. 출력 레벨은 약 1 VAC RMS 정도에서 측정되었습니다.
한편, 보시다시피 사용한 사운드 카드 자체가 썩 좋은 것은 아니라 정교한 값을 측정하진 못했습니다.

하지만 보시다시피 명성에 걸맞게 이러한 최소한의 구성으로도 성능이 아주 우수함을 확인할 수 있었습니다.