[제작기] 하스만세(HSMS) Amp - 신정섭

** 추가: 기존 v1.0글에서 TO-126형의 TR을 적용하기엔 실체배선도에서 열결합상 부자연스러운 문제가 있으므로 아예 TO-126형 TR의 사용을 배제하고 글을 다시 씁니다. (뭐 안되는 것은 아닙니다.) 즉, ver.1.1에서 음질적인 차이가 있거나 회로적으로 우월한 것은 결코 아님을 밝힙니다. 회로는 동일 회로이거든요. 단지 TR의 핀호환성과 삽입 방향 때문에 수정되었습니다.

급한 마음에 성묘 가기전 후다닥 만들었습니다. 다행히 단방에 정상작동하여 즐감하고 있습니다.

하스만세(HSMS) 앰프는 아무것도 모르면서 이것저것 짜맞추어 만든 짜집기 앰프입니다. 회로적으로 아는바가 없으므로 어떠한 문제점이 있는지는 모르겠습니다.
그래서 이 앰프를 따라 만드시는 것은 결코 권하지 않습니다.

제가 참조(도용)한 앰프는,

"Meier의 입력단 + META42의 Multi Loop + Simpson앰프의 출력단(디스크리트 TR Buffer)" 입니다.

알지도 못하고 조합한 것에다가 제 이름을 넣기도 뭐하고해서 그냥 MMS라 명명하려다가 "하스만세"와 이니셜을 맞추기 위해,
"High performance Sijosae-Meier-Simpson amp"라는 어거지 이름을 붙였습니다.
"High performance"는 이 바닥에서는 개나 소나 다 붙이는 것이니 이해하시고...
사실 이 보다는, "Highly doubtful Sijosae-Meier-Simpson amp"가 더 맞을지 모릅니다. ㅋㅋㅋ

한편 다른 앰프들처럼 [제작법]이라 하지 않고 [제작기]라 하겠습니다.
그것은 따라 만드시는 것을 바라지 않기 때문입니다. 각자 자신의 마음에 맞는 조합으로 자신만의 앰프들을 만드시길 바랍니다.
그러다보면 대장님의 JAY 시리즈와 같은 걸작도 탄생하게 될 것이고요.
따라 만들지 마시라 하면서 회로도를 포함 자세히 설명하는 이유중 가장 큰 것은, 이쪽 지식을 가지신 분의 지적 및 조언을 원하기 때문입니다.
또한 혹시 Simpson 앰프를 제작하시려는 분들께는 본 제작기가 유용한 참고가 될 것이라 믿습니다.

자. 그럼 시작합니다.


각 Stage 중요내용 설명
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1. Meier 입력단
잘은 모르지만 몹시 신뢰가 가는 구성입니다. 그래서 대장님도 여러 JAY 시리즈에서 Meier의 입력단을 사용하시고 계시고 또 JAY-META42 등 Meier 입력단을 기본으로 가지는 앰프를 회원님들이 많이 만들고 만족하고 계시지요.

참고원문:http://headwize.com/projects/showproj.php?file=meier_prj.htm

2. META42의 Multi-Loop
이것은 AD사의 Walt Jung이 소개한 것으로 META42 앰프의 핵심이 되고 있습니다.
사실 이것은 채널당 저항 2개만 추가하면 구현할 수 있으므로 이 앰프에서도 사용가능하도록 하였습니다. 물론 이 Multi-Loop 사용은 선택사양입니다. 그 부분(R5, R6)의 사용여부에 달려있는 것이지요.

참고원문:http://www.tangentsoft.net/audio/meta42/index.html

3. Simpson 앰프의 출력단(디스크리트 TR Buffer)
Simpson 앰프는 박준규님과 김규겸님의 도움, 또 이승윤님 홈(www.diymania.net)에서 정보를 얻어서 관심을 가지게 되고 제작 및 부품선정에 도움이 많이 된 것입니다. (다시한번 감사드립니다.) 그중 출력단인 디스크리트 구성의 Transistor Buffer를 하스만세 앰프에 적용하였습니다. www.diymania.net에서도 이 출력단 부분만 별도 모듈로 제작하여, 당시 공제하던 프리앰프에서 BUF634 버퍼단의 대체품으로서 상당히 각광을 받았던 것으로 압니다. (그런데 해외에선 Simpson 앰프를 만들어본 사람이 거의 없는 듯합니다.)
한편, 과거 HSMS v1.0에서는 DIYmania버젼의 Simpson앰프처럼 파워TR인 D669와 B649를 고려하였으나, 제 무지탓에 아래의 실체배선도와 어울리지 않는 면도 있었고, 이 앰프에선 파워TR까지는 필요가 없을 듯하여 Simpson 앰프의 원문에서와 같이 TO-92형의 TR을 사용하기로 하였습니다.

참고원문:http://headwize.com/projects/showproj.php?file=simpson_prj.htm

4. OP앰프의 A급 동작
이 역시 Tangent의 META42에서 많은 것을 배웠으며,
제가 아래 그린 회로도는 CRD에 기준하여 그렸습니다.
가격적으로나 구입/제작 용이성, 기타면에서 CRD가 나은 듯 했기 때문입니다.
Tangent는 JFET의 사용을 선호하지만 META42 개발에 큰 역할을 하였던 Morsel 아줌마(42세. 놀랐죠?)나 ppl 아저씨와 같은 사람들은 CRD를 사용하고 있다고 들은 적이 있습니다.(지금은 모르지만요)


회로도
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부끄럽습니다만 올립니다.
그냥 짜집기 입니다. 사실 저렇게 저 위치에 CRD를 두어도 되는 것인가 사실 걱정스럽고,
DC 출력을 방지하기 위한 부분을 생략했으므로 이 또한 던지시는 돌에 저항없이 맞는 수밖에 없습니다. 그냥 추석 연휴에 이런짓을 하고 보냈구나하고 생각하시길 바랍니다.
이미지의 화면 크기가 커서 링크로 소개합니다.


http://myhome.hitel.net/~sijosae/Images/HSMSv11-00.jpg


실체배선도
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두채널 모두를 그린 것으로 OP 앰프는 듀얼형이라 한알만 들어갑니다.
모든 저항은 1/4W급 1% 금속피막 저항이고, 콘덴서는 필름 콘덴서 입니다.
한편, 실체배선도에서 "Vout-L"은 왼쪽 채널 볼륨 출구라는 뜻입니다. 즉 왼쪽 채널 볼륨에서 나오는 놈입니다. "Vin-R"은 오른쪽 채널 볼륨으로 들어가는 놈이겠죠?

배선도는 2가지를 올립니다.
2가지 배선도가 된 이유는 사용하는 TR에 따라서 다리배열이 바뀌기 때문입니다.
하나는 원래 Simpson앰프에서 사용한 TR인 2N3904(NPN), 2N3906(PNP)를 적용하기 위한 실체회로도이고,
두번째는 Gilmore사용한 TR인 2SC1815(NPN), 2SA1015(PNP)를 적용하기 위한 실체회로도입니다.
아마 이런 TR들은 다른 범용 TR들로 대체해도 거의 문제가 없을 것으로 사료됩니다.
아. 이 TR 들은 TO-92형으로 다리 세개짜리 가장 일반적인 TR의 모습니다.

둘다 ic114에서 개당 50원에 쉽게 구할 수 있습니다.

* 2N3904(NPN), 2N3906(PNP)용 --> 즉 EBC 다리 배열의 TR



* 2SC1815(NPN), 2SA1015(PNP)용 --> 즉 ECB 다리 배열의 TR



위 두 배선도의 우열은 가리기가 좀 어려운 것 같습니다.
첫번째 배선도는 원문에서의 TR을 적용할 수 있다는 큰 장점이 있습니다.
게다가 원문의 TR 조합이 두번째 배선도에서의 TR 조합에 비해 최대전류가 조금 더 높습니다. (200mA vs. 150mA)
두번째 배선도의 장점은 대부분의 TO-126형 Power TR들과 핀호환이 된다는 점입니다. DIYmania 버젼의 Simpson에서 사용하였던 Power TR인 D669, B649(ic114에서 250원)를 적용할 경우 최대전류는 1500mA (순간 최대전류는 3000mA)가 됩니다.


앰프 완성사진
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두번째 실체배선도에 기준하여 만들었으나 조금 다릅니다.
META42의 Multi Loop 부분은 이 앰프를 다 만들고 난 후에 배선도에 추가한 것이라서 그럽니다. 즉 실제 앰프는 배선도 ver 0.9 로 만든 것이고 위 배선도는 ver 1.x이지요.
한편, 사진의 TR을 잘 보시기 바랍니다. 뒤에 설명하겠지만 TR끼리 순간 본드로 붙어있습니다.(일명 열결합)


제작시의 Comments
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1. TR이 총 8개가 들어가는데 TO-92형(즉, 다리3개짜리 가장 일반적인 모양)의 NPN TR인 4알과 PNP TR인 4알이 들어갑니다. 모두 ic114에서 구매가능하며 개당 50원씩입니다.

저는 실제로 위 두번째 실체배선도에 따라 2SC1815, 2SA1015을 사용했는데 이 TR들은 Gilmore 앰프의 출력단에서 사용하고 있는 것으로 ic114에서 부품 설명을 보면 꽤 좋은 소자인양 선전을 하길해 Gilmore 앰프이후 애용하고 있습니다.

사용한 TR등은 모두 원문에서 제시한 방법대로 Matching하진 않았습니다.
예전에 비슷한 Pair Matching 경험으로는 Matching이 필요없다고 생각될 정도로 제품 편차가 적었습니다.

2. 위 배선도 상에서 증폭율은 약 3배로 되어 있습니다.
  증폭률을 조정하시려면 위 실체배선도상에서 노란색 저항인 4.7K를 조정(1K~10K)하시기 바랍니다. 낮출수록 증폭률이 증가합니다. 저는 실제로는 7K를 썼습니다.

3. 배선도에서 R5와 R6 저항이 Multi Loop를 구성하고 있는 저항으로 이 Multi Loop를 사용하고 싶으시다면 META42의 원문을 잘 읽어 보시고 다른 저항들도 모두 조정하셔야 합니다. 위 배선도나 회로도는 Multi Loop를 사용하지 않는다는 가정하에 값을 명시적으로 준 것입니다. 한편 Multi Loop를 사용하고 싶지 않으시다면 R5대신 전선으로 연결하시고(즉 Short 시킴), R6 저항은 그냥 소켓에서 빼시면 됩니다.

4. E-102 CRD를 이용하여 OP앰프에 약 1mA의 전류로 바이어싱하도록 하였습니다.
CRD외에 여러가지 방법으로 OP앰프의 A급 동작을 구현할 수 있으니 이곳 자작방에서 참고하시기 바랍니다.

5. 10pF 콘덴서는 Meier앰프에서처럼 LM6172 사용시 안정시키기 위한 것이니 다른 OP앰프에서는 아예 빼시거나 20pF~50pF 정도의 큰 값으로 주셔도 될 것입니다.

6. 51옴이라는 까다로운 저항값이 있는데 이 또한 흔한 47옴으로 대체하셔도 무방하리라 생각합니다.

7. 전원은 +/-9 ~ +/-15V 정도의 정전압 양전원에서 정상작동합니다. 그런데 실제로는 +/-6V의 낮은 전압 투입에서도 음질 열화는 발견되지 않았습니다.

8. 앰프부의 Idle Current는 총(2 Channel);
+/-9V에서 37mA, +/-12V에서 47.5mA, +/-15V에서 58mA 정도로 상당히 작습니다.
그러므로 TR 등이 방열판 없이도 그냥 따끈하거나(TO-92형에서...) 미지근한(TO-126형에서...) 정도입니다.

9. DC 출력값을 측정해 본 결과 각 채널마다 0.2mV, 1.7mV라는 매우 만족스런 값이 나왔습니다.
원래 DC 출력을 없애기 위해 OP앰프를 이용한 DC Servo 회로도 넣었었으나, 해외 자작인간에 DC Servo에 대한 의견이 분분(저음을 잡아먹는다는 무시무시한 얘기)하고, 없어도 될 것 같다는 예감에 DC Servo는 빼었습니다.
게다가 용기를 얻었던 것은 www.diymania.net에서 공제하였던 TR 버퍼 모듈에서도 DC Servo는 없었다는 점입니다. 한편 이렇게 제 환경에서는 DC값이 거의 검출되지 않았으나 실제로 이렇게 커플링 콘덴서 하나없이 구성하는 것을 추천할 수 있는지 몹시 의문스러운 점이고, 이 점이 제가 이 앰프를 추천하지 않는 가장 큰 이유입니다.
하여간 이러한 앰프를 완성하여 헤드폰을 꽂으시기 전에 반드시 DC 검출량을 측정해 보셔야 합니다.
아마 각 채널당 20mV 이하라면 크게 신경쓰시지 않으셔도 되라라 봅니다. (참고로 BUF634를 이용한 버퍼에서도 DC값이 20~30mV라는 값이 검출될 정도니까요.)

10. 위 앰프 실물제작에 들어간 총 부품비용은 약 5500~6500원 정도입니다. 사용한 OP앰프는 귀염둥이 땡칠이(072) 입니다. 역시 귀염둥이 노브도 같이 썼구요.

11. TR의 열결합
TR에선 열이 별로 나지 않아서 발열판이 필요하진 않습니다.
하지만 Pair를 이루는 TR들은 온도에 따라서 작동 상태가 크게 변화하는데 한쪽의 온도만 조금 올라가면 균형이 깨지면서 극심한 작동특성차가 생길 가능성이 있다고 합니다. 그래서 가능하면 짝을 이루는 TR의 온도가 같게끔 만들어 주는 것이 중요하고 그것을 열결합이라고 합니다. (여기서의 Pair란 Q1과 Q2가 한 Pair이고, Q3과 Q4가 한 Pair입니다.) 아 그렇다고 모든 앰프마다 TR pair에 이런 열결합이 필요한 것은 아니고 이 Simpson 앰프에서는 그렇다는 얘기입니다.
저는 아래 사진과 같이 TR의 납작한 면끼리 순간 접착제로 붙여서 열결합하였습니다. 단 이경우 모든 Marking이 가려지므로 이놈이 어떤 TR인지 전혀 구분이 안갑니다. 알수 있는 표시를 꼭 해두시어야 하고 제가 사용한 방법과 같이 붙여 놓으면 다리를 소켓에 꽂을 때 생각보다 꽤 헷갈리므로 유념하시기 바랍니다.
아래 사진 보시면 하얀 점으로 제가 TR들을 구별하기 위해 마킹해 놓은 것이 보이죠.




소리
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제가 구성하였으므로 제가 좋다 나쁘다 말씀드릴 수 없고,
이제 더이상 앰프간 차이를 구별할 능력이 없다는 것을 통감합니다.
그러니 이러한 질문을 제게 하심은 고문에 가깝습니다. ㅠ.ㅠ
단지 잡음이 없고, 제가 Reference로 삼고 있는 Tomo Szekeres와 블라인드 테스트에서 서로 구별할 수 없었으므로 만족입니다.
한편, 없던 앰프가 나오고 여러 앰프소리를 경험한 사람이 "이 앰프는 어떻다, 뭐보다 좋다" 이렇게 최초의 사용기를 올리면 심리적으로 그 뒤의 사람들도 그 사용기를 좇아가는 경향이 많더군요. (장사할 때 써먹으면 아주 좋지요.) 사실 이러한 점은 문제가 많으므로 그런 의미에서도 이렇다 저렇다 이야기 하지 못하겠습니다.


평가
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이 앰프는 제가 좋아할 만한 요소들을 많이 갖추고 있습니다.
- 전원 선택의 폭이 넓고,
- 부품을 구하기 쉽고, 저렴하고, 고급부품이 들어갈만한 이유가 많지 않고,
- 전류량이 적고, 따라서 발열이 적고
- 크기가 크지 않고,
- 디스크리트 구성의 버퍼단을 가지고 있고,
- 소리의 주경로상에 콘덴서가 없고,
- 소리역시 좋고,

하여간 제가 아주 사랑하게 될 앰프임에 틀림없습니다.
여러분들도 한번 자신만의 앰프를 만들어 보시길 펌프합니다.


그럼.
즐음, 즐자작, 하스 만세 !!!

★★★ 문제점 발견 ★★★
현준님의 지적에 의해서 회로상 중대한 오류가 발견되어 공지합니다.
위의 회로에서 Multi-Loop를 사용하시면 수십~수백mV 정도의 DC값이 검출되오니 Multi-Loop는 사용하지 마셔야 합니다.
아마 Multi-Loop는 Discrete Buffer에서도 단순하게 작동되는 것은 아닌 듯 합니다.

저는 원래 Multi-Loop를 사용하지 않고 있던터라 발견하지 못했던 문제점인데 현준님께 감사드립니다.
결국에 제 실력부족상 이 앰프에서 Multi-Loop는 유용성이 떨어진다고 볼수 있겠습니다. ㅠ.ㅠ
그래도 일단 회로도나 배선도에서 Multi-Loop 부분은 없애지 않겠으니, 알아서 바이패스하셔서 구성하시길 바랍니다. 죄송합니다.