알레프(Aleph) 헤드폰 앰프 제작기를 소개한다. 올해 2월에 손을 댔는데, 짬짬이 작업하느라 6월 말에야 완성했다. 그동안 연재했던 자작기를 정리해서 포스팅한다.


알레프 헤드폰 앰프!

알레프 헤드폰 앰프 회로도

알레프 헤드폰 앰프는 하스의 지승배님이 천재적인 앰프 설계자로 유명한 넬슨 패스(Nelson Pass)의 알레프 3(파워앰프)를 베이스로 하여 헤드폰 앰프나 소출력 파워앰프로 쓸 수 있게 만든 앰프이다. 알레프 파워앰프는  순A급 증폭을 하는 비교적 간단한 회로에 기반하고 있는데 비진공관계열의 앰프이면서도 상당히 매력적인 소리를 내는 파워앰프로 널리 알려져 있다.

헤드폰 앰프나 소출력 파워앰프라는 컨셉에 맞게 알레프 3의 2병렬 출력단을 1단으로 줄여서, 어찌보면 일종의 미니 알레프라 할 수 있지만 미니 알레프가 보통 출력용 모스펫으로 IRF6XX계열을 주로 사용한다는 점을 고려할 때 알레프 3의 경량화 버전이라 보는 편이 더 적당할 것이다.

전원부를 알레프 파워앰프와 달리 정전압부로 했는데, 그 이유는 헤드폰의 경우 스피커보다 귀를 가까이 대고 듣기 때문에 아무래도 잡음에 민감하여 전원부의 미세한 험조차 쉽게 들릴 수 있는 점을 고려했기 때문이라 생각된다.

그리고 전원 온/오프 시의 문제를 해결하기 위해 뮤트 회로부를 추가했다. 뮤트부는 타이머 IC와 릴레이를 사용해 설정한 시간만큼 출력을 접지와 쇼트시켜 출력이 되지 않게 하는데, 전원을 켜고 끌때 발생하는 과도한 DC Offset으로 인해 헤드폰이나 스피커 유닛이 손상되는 위험과 팝업 노이즈를 막는다.


알레프 헤드폰 앰프(공구 버전) PCB의 오류와 패치

알레프 헤드폰 앰프 PCB

이 알레프 헤드폰 앰프의 PCB는 하스에서 공구한 것으로 지승배님이 이벤트로 선물해준 테스트 버전의 PCB와 다르다. 전원부의 정전압부를 안정적으로 작동하며 많은 전류 소모를 감당할 수 있는 정전압 레귤레이터인 LT1085/1033를 사용한 HPS로 바꾸고, 소출력 파워앰프로도 활용할 수 있게 평할용 캐패시터를 2200uF 8개에서 3300uF 18개로 대폭 늘렸다. 그래서 PCB의 크기가 테스트 버젼보다 더 커졌다.

공구 버전의 PCB 제작 때 초기 물량에 미미한 오류가 있었는데, Q6N(LT1033 혹은 LM337)쪽에 오류가 하나 있다. 원래 ADJ-IN-OUT 배열이어야 하는데 ADJ-OUT-IN의 순서로 PCB가 만들어졌다. 내가 받은 PCB가 그 오류가 있는 것이다.

패치는 두 가지가 가능한데, 하나는 PCB의 패턴을 끊고 ADJ-IN-OUT 배열에 맞춰 와이어링해주는 것이고 다른 하나는 IC의 인/아웃 핀을 구부려 위치를 바꿔 PCB의 ADJ-OUT-IN 홀에 맞추는 방법이다.

첫 번째 방법-패턴에서 패치하는 방법은 다음 링크를 참고하면 된다. 단 이 경우 HPS 원회로에 따라 LT1033의 OUT 핀과 D1N의 캐소드를, LT1033의 IN 핀과 D1N의 애노드를 연결해야 한다.(하스, 지승배의 "기판 공구 신청자분들께" 참고)

여기서는 두 번째 방법-PCB의 패턴을 그대로 사용하고 IC의 핀 위치를 바꿔 패치하는 방법을 적용한다. 이때 약간 나선형으로 구부려 서로 닿지 않게 해준다.

LT1033 패치 LT1033 패치

사진에서는 구부린 핀을 절연하지 않았지만 만약의 경우를 대비해서 수축튜브 등으로 in, out핀을 절연해야 안전할 것이다.


부품 실장 및 납땜

보통 전원부부터 먼저 만든 뒤에 전원부가 정상적으로 작동하는 것을 확인 한 뒤에 증폭부를 만들기를 권하지만 개인적으로 어느 부분인가에 상관없이 망가지기 쉬운 능동소자와 수동소자를 제외하고 높이가 낮은 부품부터 납땜하는 것을 선호한다. 뒤집어 납땜할 때 편하기 때문이다.


높이가 낮은 다이오드부터 다리를 구부린다.


PCB에 실장하고 납땜하기 위해 뒤집는다.


다이오드의 납땜을 끝냈다.

다음으로 저항을 납땜하는데, 사용한 저항은 모두 1% 오차의 국산 금속피막 저항이다. 저렴한 가격 때문에 애용한다.


다음으로 낮은 1/4 저항의 다리를 구부린다.


마찬가지

나머지 과정은 모두 같은데, PCB에 부품을 삽입하고 뒤집어서 납땜하면 된다.



홀간격이 좁은 D1의 경우만 다리를 저렇게 접어주면 된다.

계속해서 높이가 낮은 부품 순서로 장착 및 납땜한다.


1.5옴 2W 저항은 5% 오차의 산화금속피막 저항을 사용했다. 개인적으로 권선저항보다는 산화금속피막 저항을 선호한다. 전혀 이성적인 판단이 아니지만 권선저항은 비록 무유도 타입이라 하더라도 왠지 꺼리게 된다.

알레프 헤드폰 앰프 부품 목록의 비고를 보면 스피커 연결 시에는 R31을 직결하라고 되어 있는데, 스피커와 헤드폰이 동시에 연결되었을 때 둘 사이의 간섭(?)을 막으려는 의도로 0.1옴 저항-사진 하단의 의 연두색 저항을 넣었다.


그 다음으로 높이가 높은 부품을 납땜한다. 가변저항과 릴레이, TR, 캐패시터 중 일부이다.

증폭부의 가변저항 100K는 출력석의 바이어스 조절용이다. 발열에 따라 전류량을 조절할 생각에 고정저항을 쓰지 않았다.

전원부의 가변저항은 부품 목록의 20K과 달리 5K이다. 꼭 제시된 용량을 써야하는 것은 아니고 가변전압 레귤레이터의 출력전압 계산 식에 맞춰 저항비만 바꿔주면 된다. 그래서 R32에는 220옴 저항을 넣었다.

릴레이는 부품 목록에 제시된 OMRON G6S을 사용하지 않고, TAKAMISAWA NA12W-K를 썼다. G6S와 핀 호환이 되는 제품이며 스펙 역시 대동소이하다. 특별한 의도로 NA12W-K를 쓴 것은 아니고 G6S 판매처를 몰라 헤매다 우연히 이 릴레이를 구했기 때문에 사용했다.

TR은 범용 NPN TR인 2n2222이다. 알레프 앰프의 원회로에서 사용하는 MPSA18이나 ZTX450를 쓰면 좋겠지만 구하기 쉬운 부품을 선호하는 편이라 아쉬움 없이 2N2222를 사용했다.


다음으로 입력단자을 작업한다.
입력단자는 골드핀을 사용했다. 근본적으로 이런 단자를 사용하지 않는 편이 음질에는 가장 좋겠지만 편의성 때문에 사용한다. PCB의 미스 프린팅은 사포로 살짝 갈아내 지웠다.


다음으로 정류부를 완성하여 제대로 전압이 출력되는지 체크했는데 정상적으로 작동하는 것을 확인할 수 있었다.

알레프 헤드폰 앰프의 정류용 다이오드는 TO-220 패키지의 듀얼 타입의 다이오드를 쓰게 되어 있다. common cathode 타입의 다이오드는 쇼트키(Schottky) PBYR1545CT(Philips, 45V/15A)를, common anode 타입의 다이오드는 패스트 리커버리(Fast-Recovery) FMU-26R(Snaken, 600V/10A)를 사용했다. 짝이 딱 맞지 않는 점이 아쉽지만 가능한 좋은 스펙의 다이오드를 쓰고자 했다.

정류잡음 방지용 캐패시터는 적층세라믹 캐패시터(MLCC) 0.1uF을 사용했다.


나머지 전해 캐패시터를 실장한다.

전원부의 전해 캐패시터는 삼영 KXL 3300uF/35V와 KMG 4700uF/35V, KMG 3300uF/35V를 섞어서 사용했다. 나중을 위해 기판에 캐패시터 2개 분의 공간을 비워놓았는데 그 부분만큼을 고용량 전해로 보충하기 위해서 였다.(보다 현실적인 이유는 기존에 가지고 있던 캐패시터를 처리하기 위해서이다. ㅡ.ㅡ;;)

증폭부의 220uF 캐패시터로 부귀환(Negative Feedback) 필터에는 오스콘 220uF/10V를, 나머지 부분에는 삼영 KXL 220uF/35V를 사용했다.(하스 권재구의 "알레프 헤드폰 앰프 제작중.. ver 0.95"에서 각 220uF 캐패시터에 걸리는 대략적인 전압에 대해 알 수 있었다.)


뮤트부

지승배님의 알레프 헤드폰 앰프의 뮤트 회로는 릴레이를 사용해 기본적으로 출력 신호와 접지를 쇼트시키고 타이머 IC로 일정 시간 뒤에 릴레이를 동작 시켜 신호와 접지의 연결을 끊어 소리가 제대로 나오게 하는 방식이다. 이러한 방식은 신호가 릴레이를 거치지 않아 음질을 저하시키지 않는 장점이 있다.

그렇지만 뮤팅회로라는 이름 그대로 완전히 소리를 차단하지는 못한다. 내 알레프 헤드폰 앰픙의 경우 볼륨을 완전히 내리지 않을 경우-즉 신호가 입력되는 상태일 때 뮤팅회로가 작동하여 릴레이가 떨어질 때까지 소리가 미세하게 들렸고, 입력 신호가 없을 경우라도 '드드드~' 하는 소리가 났다.(이 부분은 앰프마다 그 정도가 다르고 사용자에 따라 다르게 느낄 수 있다.)

뮤팅회로는 앰프가 작동할 때의 팝업 노이즈를 막고 DC Offset이 안정화 될 때까지 스피커나 헤드폰을 보호하는 역할은 제대로 수행했다. 하지만, 뮤팅회로가 작동하는 동안의 소리가 거슬려서 기판의 패턴 몇 곳을 끊고 점퍼를 사용해 릴레이를 거쳐서 출력되는 구조로 바꿨다. 릴레이를 거치게 되므로 음질에는 좋을 것이 없지만 음질보다는 마음의 편한 쪽을 택했다.

뮤트부의 작동시간도 조절했다. 뮤트부의 작동시간을 결정하는 전해 캐패시터(C5)에 47uF 짜리를 사용했다. 회로도의 100uF은 뮤팅 시간이 길어 좀 답답해서 68uF으로 줄였다가 다시 47uF, 33uF까지 낮춰봤다. 33uF은 안정화되기 전에 릴레이가 작동하여 출력단에 DC Offset이 많이 나와서 안정화되는 수준인 47uF으로 결정했다. 그렇지만 47uF은 내 알레프 헤드폰 앰프에 맞는 용량으로, C5의 용량은 출력단의 DC 수준이 모스펫 페어 매칭에 따라 다르므로 자신의 앰프 출력단의 DC Offset이 안정화되는 시간에 맞게 결정해야 할 것이다.

뮤트부 뮤트부
그리고 보다 나은 릴레이 작동 시의 잡음 방지를 위해 1uF 필플 캐패시터를 추가했다. 기본적으로 잡음을 막기 위한 다이오드가 달려 있지만, 하스 권재구의 "뮤트부 입니다."에서 릴레이 전원에 0.1~1u 필름 캐패시터를 넣으라는 코멘트를 참고했다. 현격한 차이는 아니지만 릴레이의 동작 시의 잡음이 조금 더 부드러워진 느낌이다.


딥(DIP) 타입 소켓을 이용한 모스펫 페어 맞추기

앰프 작동 시 출력단의 DC Offset을 낮추기 위해서는 모스펫의 페어를 정확하게 맞춰야 한다. IRF9610은 M1L과 M2L / M1R과 M2R을, IRFP240(혹은 IRFP244)은 M4L과 M5L / M4R과 M5R의 짝이 맞아야 한다. 그래서 페어매칭 테스트를 하여 가장 비슷한 값을 보이는 페어를 찾아 장착한다.

그렇지만 DC Offset을 더 낮추기 위해서는 이미 페어메칭 테스트를 했더라도 실제로 알레프 헤드폰 앰프에 여러 모스펫을 바꿔 장착해보면서 가장 낮게 DC Offset이 나오는 조합을 찾아볼 필요가 있다.

이 포스팅에 빈의자님이 댓글로 달아준 조언에 따라 모스펫 장착 부분에 딥(DIP) 타입 소켓을 달았다.

이제 딥 소켓에 모스펫을 장착하고 전원을 켜서 DC Offset을 체크해본다.
IRFP240과 방열판의 무게를 잘 감당하지 못하는 것 같지만 IRFP240쪽에도 딥 타입소켓을 쓸 수 있긴 있다.

일차적으로 페어매칭을 한 상태이지만 배치를 어떻게 하느냐에 따라 DC Offset 검출량이 달라짐을 확인할 수 있었다. 가능한 모든 조합으로 테스트해본 뒤 가장 DC Offset이 적게 나오는 조합을 찾았다.


차동단의 모스펫 열결합

차동단에 쓰이는 두 모스펫의 경우 철저하게 열결합을 해야 하는데 이번 알레프 헤드폰 앰프 기판에는 적용되지 않아 아쉽다는 하스 황용근님의 이야기를 참고해서 차동단의 두 모스펫 IRF9610을 열결합시키기로 했다.

그냥은 핀 배열 때문에 적용할 수 없고 M1을 180도 돌리는 것에 맞춰 모스펫의 Gate와 Source 핀를 서로 바꿔주어야 한다. 열결합을 위해 하나의 방열판을 공유하게 하는데, 절연시트와 부싱을 사용하여 두 모스펫이 쇼트되지 않게 주의해야 한다.

모스펫의 G,S 핀의 위치를 바꿔주면 된다는 이야기는 간단하지만 실제로 기판 홀에 맞게 핀을 휘어주는 것은 보기보다 까다롭다. 당연히 휘어진 핀이 다른 핀과 서로 맞닿지 않게 주의해야 하며, 수축튜브 등을 이용해 절연해주어야 안전하다.

사진에서 확인하기는 어렵지만 수축튜브로 G,S 핀을 절연시켜 놓았다. 그리고 열전도율을 높이기 위해서 써멀 구리스를 사용했다.

만약 모스펫의 다리를 짧게 잘라 납땜한 상태라 위와 같은 식으로 열결합하는 것이 어렵다면 다음과 같은 방식을 참고하라.
이 알레프 헤드폰 앰프보다 앞서 만든 테스트 버전으로, 서로 맞닿는 부분에 써멀 구리스를 바르고 볼트와 타이를 사용해 접촉시켰다. 그리고 미약하게나마 방열판 역할을 할 수 있도록 고정용 너트 대신 PCB 서포터를 사용했다. 몸통이 플라스틱이라 절연 시트를 쓸 필요는 없지만 고정용 볼트와 너트는 모스펫의 금속 부분에 바로 닿으므로 부싱을 사용해 절연해야 한다.

공구버전의 알레프 헤드폰 앰프의 경우 처음부터 열결합을 하여 만들었기 때문에 비교할 수 없었지만, 테스트 버전의 알레프 헤드폰 앰프로 시험해본 결과 출력단에서 검출되는 DC Offset이 약간 준 것을 확인할 수 있었다.


전원부

알레프 헤드폰 앰프는 전원부로 HPS를 사용한다. 테스트 버전의 정전압부가 부하를 걸었을 때 비정상적으로 동작하는 문제가 있어 HPS로 변경하였다.
HPS 회로도
 
(회로도 출처: 하스 지승배, "[re] Aleph Headphone AMP 회로도와 파트리스트", LT1033핀 번호 수정)

정전압 레귤레이터는 리니어 테크놀리지(Linear Technology)사의 LT1085/1033(데이터시트: LT1085, LT1033)이다. 비교적 고가이지만 3A의 전류를 지원하고 정밀도가 높은 편으로 LM317/337보다 안정적이다. 다만 LT1033의 경우 단종되어 더이상 구하기가 쉽지 않다.

정전압부에서 많은 발열이 발생하므로 별도의 발열판을 이용하기 보다는 레귤레이터를 L자형으로 구부려 케이스에 직접 장착하여 케이스 방열을 했다. 절연시트와 부싱을 사용해 레귤레이터를 케이스와 절연했고, 열전도율을 높이고자 써멀 구리스를 사용했다.

전원부의 전해 캐패시터는 삼영 KXL 3300uF/35V * 6개, KMG 4700uF/35V * 4개, KMG 3300uF/35V * 4개, KMG 4700uF/25V * 2개를 사용했다. 총 용량이 61200uF(=3300*10 + 4700*6)나 된다. 이렇게 전원부에 고용량 전해를 사용할 경우 휴즈 용량에 주의해야 하는데 적은 용량의 퓨즈를 사용할 경우 앰프의 전원 온/오프 시 전해 캐패시터를 채우기 위해 한 번에 많은 전류가 흐르게 되어 퓨즈가 쉽게 끊어지게 된다. 내 알레프 헤드폰 앰프의 경우 2A짜리 휴즈는 버티질 못해 3A 휴즈를 사용했다.

전해 캐패시터를 KXL 3300uF으로 통일시키지 않은 이유는 나중을 위해 기판에 캐패시터 2개 분의 공간을 비워놓은 부분만큼을 고용량 전해로 보충하기 위함이다.

그 대신이라고 하긴 뭐하지만 빈 공간에는 필름 캐패시터를 넣었다.


알레프 헤드폰 앰프용 트로이달 트랜스


하스에서 알레프 헤드폰 앰프 용으로 신성전기의 트로이달 트랜스 150VA 짜리를 공구했지만, 배송이 오래 걸려 빨리 만들어 보고 싶은 마음에 공구에 참여하지 않고 선인전자에 주문했다. 하지만 주문 시 업체에서 이야기한 납기보다 배이상 기다려 받을 수 있었다. 소량주문이다 보니 순위에서 밀려서 이렇게 늦어진 것 같다.

트로이달 트랜스로 용량은 100VA이고 2차 전압은 16V 단파 2개로 이루어졌다. 부하 시의 전압 강하를 감안하여 16V로 감았다. 센터 몰딩이 되어있어 무게가 1.65Kg이나 된다. 사용된 코일이 두껍고 무게가 무거워 나름대로 믿음직해 보였다. 소량주문이었음에도 친절하게 응대하고 주문대로 신경써서 만들어준 점은 고마웠다.

하지만 아쉬운 부분이 몇 가지 있는데 그 점들이 트랜스의 완성도를 꽤 떨어트리는 것 같다. 탭 부분의 마감이 상대적으로 신성전기의 트랜스에 비해 깔끔하지 못하고, 몰딩 마무리가 상당히 지저분했다. 탭 부분은 그대로 평범한 수준이라 할 수 있지만 몰딩 상태는 (절대적으로) 별로였다. 자세히 보면 트랜스 옆면과 밑면에 몰딩용 수지가 불균일 하게 많이 묻어 있어 지저분하다. 몰딩 전의 트랜스를 봤을 때는 트랜스가 참 깨끗하게 잘 만들어 졌다는 느낌을 받았는데  몰딩 마감 후의 트랜스는 지저분해서 전체적인 완성도 면에서 많이 떨어져 보였다. 신성전기의 트랜스와 비교하자면 트랜스의 안정성은 논외로 하고 탭 부분의 마감과 몰딩만 봤을 때 역시 신성전기의 트랜스가 더 깔끔하게 잘 만들어 진 것 같다. 추후에 선인전기에 트로이달 트랜스를 주문한다면 센터 몰딩이 되지 않은 제품을 구매해서 직접 몰딩해봐야 겠다.


알레프 헤드폰 앰프용 트로이달 트랜스 단열하기

공제한 알레프 헤드폰 앰프 케이스의 경우 밑판을 주 방열판으로 사용하기 때문에 그 열기가 트랜스로 전해진다. 진동방지용 고무판이 부착되어 있지만 물리적으로 접촉하는 면적이 넓어 뜨거워지는 밑판에 의해 트랜스도 온도가 높아지게 된다.

공기가 좋은 단열재라는 점을 이용해 약간 두께가 있는 고무 받침으로 밑판과의 간격을 만들어주었다. 더 두꺼운 고무 받침을 쓰면 좋겠지만 케이스 두께를 감안해야 한다. 고무 받침을 통해 밑판과 트랜스가 접촉되는 면적을 줄이기 위해 세 부분을 받쳤다.(하스 한경욱님의 조언에 따르면 센터몰딩쪽에 고무 받침을 대는 것이 역학적으로 안정적이라고 한다. 내 트랜스의 경우 코어몰딩쪽이 움푹 파여 있고 그 주위의 테투리가 약간 볼록하여 케이스 밑판과의 간격을 최대로 할 수 있는 지점에 고무패드를 붙였다.)
참고 공기의 열전도율은 0.02 kcal/mhr°C로  동일한 두께조건일 때 철(1% 탄소 함유)은 37, 유리는 0.9, 목재는 0.1, 기포폴리스틸렌(단열재)는 0.03 정도라고 한다.


케이싱-공제 알레프 헤드폰 앰프 케이스

케이스는 하스 김상록님이 공제한 케이스인데 참 멋지게 만들어졌다. 밑판을 주 방열판으로 옆판을 보조 방열판으로 사용하는 구성이다. 그렇지만 방열판을 단순한 알루미늄 판재로 하지 않고 표면을 요철 모양으로 하여 방열면적을 충분히 넓혔다. 구조적인 측면 외에도 아노다이징이 깔끔하게 되어 케이스의 표면이 무척 고급스러운 느낌을 준다.

공제 케이스를 그대로 사용하는 편이 가장 깔끔하고 좋겠지만 내 취향에 맞게 몇 가지 변화를 가했다. 나는 헤드폰 앰프로 사용하면서 소출력 파워앰프로도 사용할 계획을 갖고 있었다. 하지만 알레프 헤드폰 앰프는 헤드폰 앰프로 사용하거나 소출력 파워앰프로 쓰게끔 기획되어 출력 전환용 스위치가 없었다. 그 때문에 내 의도대로 하자면 그때그때 입력선을 바꿔야 하는 불편함이 따르게 된다. 그래서 출력 전환용 스위치를 넣기로 마음 먹었다.

스위치용 홀을 새로 뚫을 경우 딱히 적당하다 싶은 곳이 없어서 LED 장착용 홀을 스위치용 홀로 쓰기로 했다. LED에 맞게 가공된 홀이라 토글 스위치를 넣을 수 있게 드릴로 구멍을 넓혔다.

앞서 전원부에서 전해 캐패시터를 비워둔 까닭도 바로 때문이다. 물론 스위치를 위해서는 전면 패널쪽의 1곳만 비워도 되지만 양족의 균형을 맞추려는 의도로 반대쪽도 비웠다.

LED 고정용 홀을 출력 전환용 스위치 고정에 사용해버려 LED를 다른 곳에 장착해야 했다. 케이스가 검은색으로 아노다이징 된 상태라 드릴로 홀 가공을 하면 아노다이징이 벗겨진 부분이 눈에 띄기 때문에 어디에 LED 고정용 홀을 만들까 고민해야 했다. 그러던 중 볼륨의 최소/최고 지점을 표시하는 포인트가 눈에 들어와 그곳에 LED를 장착하기로 했다.

고휘도 LED를 써도 눈부시지 않게-실은 드릴로 아노다이징이 벗겨지는 부분을 줄이기 위해 바깥에는 1파이의 작은 구멍을 뚫고 안쪽에는 LED가 장착될 수 있는 3파이의 구멍을 만들어 LED를 고정했다. 이렇게 외부로 LED가 바로 노출되지 않게 하니 은은하게 불빛이 보여서 좋다.

알레프 문자의 색에 맞춰 LED는 고휘도 레드로 했고, 검은색과 붉은색의 대비를 강조하려는 의도로 노브의 볼륨 위치 표시용 틈도 빨간색으로 메웠다.

볼륨이 케이스에 고정되지 않고 기판에 고정되어 있어 더 손본다면 노브에도 LED 장착이 가능해 보였지만 이 정도 선에서 멈추기로 했다.

볼륨은 알프스 코퍼벨벳(^^;;) 10KA 클릭형이다. 가지고 있던 것 중에서 소음량에서의 좌/우 밸런스가 가장 좋게 느껴지는 것을 골라 사용했다. 개인적으로 클릭형을 싫어하지만 동일 용량의 논 클릭형을 구할 수 없고, 전면 패널에 볼륨이 고정되지 않아 토코스 볼륨(RV24)도 쓸 수 없어 선택의 여지가 없었다.

입력 RCA단자는 뉴트릭 판넬형 단자 NF2D를, 스피커 연결용 바인딩 포스트는 WBT 복각 제품을 썼다. 양쪽모두 마감이 아쉽지만 나름대로 견고하고 고급스럽게 보여 자주 사용하는 저렴한 단자보다 만족스럽다.

후면 패널의 오른쪽을 나타내는 문자 'R'은 붉은색으로 칠해서 흰색인 왼쪽과 구분했다.


입력선재는 벨덴(Belden) 8761-오디오용 선재인 주석도금 2심선을, 출력선재는 스웨덴제 OFC 선재 Jentech HC 1.6를 사용했다. 각 단자의 끝 부분은 수축튜브를 씌웠고, 좌/우는 수축튜브의 색을 달리하여 구분하기 쉽게 했다.

트랜스는 외부에 몰딩용 수지가 군데군데 묻어 지저분하게 보여 테입으로 외부를 한 번 깜싸주었다. 케이스의 트랜스 고정 볼트용 홀이 내가 갖고 있는 트랜스 고정용 볼트에 맞지 않았지만 드릴을 이용해 간단하게 넓힐 수 있었다.

출력단의 모스펫 IRF240은 절연시트를 사용해 케이스와 절연했다. 부싱은 절연을 위해서가 아니라 모스펫 보호를 위해 사용했다. IRF240은 몸통이 플라스틱이라 고정용 볼트를 과도하게 조일 경우 모스펫이 훼손될 수 있기 때문이다. 이 부싱의 두께로 인해 기본 볼트로는 제대로 고정이 안 되어 보다 긴 볼트를 사용해야 했다. 그리고 열전도율을 높이기 위해서 써멀구리스를 절연시트와 모스펫에 발랐다.


공제 알레프 헤드폰 앰프 케이스 접지 하기 및 그라운드 루프 브레이커(Ground Loop Breaker) 적용하기

공제한 알레프 헤드폰 앰프 케이스는 따로 AC 접지를 하거나 그라운드 루프 브레이커(Ground Loop Breaker)를 사용하기 위한 접지 포인트가 설정되어 있지 않다. AC 접지를 할 경우 오히려 그라운드 루프로 인해 험이 발생할 수 있어 경우에 따라 AC 접지를 하지 않는 편이 음질에는 낫다고 할 수 있다. 하지만 항상 문제는 만약의 경우에 발생하므로 안전을 위해 꼭 해주는 편이 좋은데, 그런 그라운드 루프로 인한 험 문제에 대처하기 위해 그라운드 루프 브레이커를 사용한다.

그래서 AC인렛 쪽의 원형발 고정용 볼트/너트쪽에 접지 포인트를 만들어주었다. 아노다이징 착색된 부분을 사포로 벗겨낸 것이다. 여기에 AC 접지라인과 알레프 헤드폰 앰프의 루프 브레이커 포인트에 연결한 선을 연결해주면 된다. 접지선은 가능한 굵은 선을 사용하길 권장한다.


공제 알레프 헤드폰 앰프 케이스에 뉴트릭 RCA잭(NF2D) 장착하기

그냥 RCA잭을 끼면 될 텐데 무슨 이야기할 거리가 있나 의아해 할 수도 있을 것이다. (이미지 출처: 뉴트릭 홈페이지)

하지만 뉴트릭 RCA잭(NF2D)은 고급스러운 외양과 높은 가격과 달리 마감이 아쉬웠다. 판넬에 장착 시 보이지 않는 뒷면과 옆면에 약간 울퉁불퉁한 부분이 있어 공제한 알레프 헤드폰 앰프 케이스에 장착이 되지 않았다. 공제 케이스가 뉴트릭 RCA잭의 도면 그대로 워낙 정교하게 가공된 탓에 RCA잭의 약간 돌출된 부분이 걸린 것이다.


그래서 줄과 사포를 이용해 문제의 부분을 갈아내니 케이스에 딱 맞게 장착된다.


알레프 헤드폰 앰프의 발열

알레프 헤드폰 앰프의 발열은 심한 편이다. 원래 알레프 앰프가 높은 발열로 유명하긴 하지만 보다 출력을 낮춘 알레프 헤드폰 앰프도 기본적으로 클래스 A-효율이 낮아 열이 많이 발생하는 증폭 방식이라 그런지 열이 많이 난다.

열이 많이 발생하는 부분은 출력석(IRFP240)과 전원부의 레귤레이터(LT1085/1033), 정류 다이오드, 차동단의 모스펫(IRF9610), 릴레이 전원용 레귤레이터(7812), R34이다. 출력석과 전원부의 레귤레이터는 케이스 방열을 하므로 크게 걱정할 필요는 없다. 다만 바이어스 정도에 따라 체감상 발열이 급격하게 증가하는 것 같아  적정 수준으로 바이어스를 맞추는 것이 나을 것이다. 내 알레프 헤드폰 앰프에서는 바이어스 200mA까지는 섭씨 40~45도로 양호한 수준이었고, 300mA 이상부터 55도~60도로 급격히 증가했다.

R34에서는 약간의 열-다른 저항에 비해서 상대적으로 많은 열이 발생했는데, 그 점을 고려하여 기판에 딱 붙이지 않고 기판에서 약간 띄워 간격을 만들어 주었다.

증폭방식 자체가 발열이 심한 방식이고 실제로 열이 많이 발생하지만 공제 알레프 헤드폰 앰프 케이스를 쓴다면 우려할 필요는 없다. 3면(밑판, 양 옆판)이 요철구조의 방열판이라 열을 효과적으로 발산시켜 심한 발열에 대한 충분한 대비가 이뤄져 있다. 그래서 앰프에서 발생하는 열도 계절과 실내온도에 따라 여유로운 마음으로 즐길 수도 있을 것이다.^^;

그렇지만 발열에 신경을 쓴다면 알레프 헤드폰 앰프에 사용할 전해 캐패시터를 105도 급을 사용하는 편이 나으리라 생각한다. 특히 정류 다이오드 가까이에 있는 전해 캐패시터는 다이오드에서 발생하는 열에 영향을 받아 주위의 다른 캐패시터보다 온도가 높은데 그 부분은 되도록 105도 급의 캐패시터를 써주길 권한다.

그리고 케이스의 밑판과 옆판 사이에 써멀 구리스를 발라 열전도율을 높이면 방열에 더 좋을 것이다.(하스 김상록님의 조언을 참고하여 추가한다.)


알레프 헤드폰 앰프의 바이어스 조절

바이어스는 회로의 R8 값과 출력석의 소스(S)에 연결된 저항 값에 정해지는데, 출력석 M5의 소스에 연결되어있는 R20의 전압(DC)을 측정해 R20의 값으로 나눈 값이 바이어스 전류량이다.(하스 박찬영의 "알레프 헤드폰 앰프 바이어스 조절 방법 질문합니다."에 대한 황용근님의 답변 참고) 예를 들어 R20의 DC 전압이 0.3V이고, R20이 1.5옴이라면 바이어스는 200mA(=0.3/1.5)가 된다.

필요에 따라 바이어스 조절하고자 한다면 R8로 고정저항보다 가변저항을 사용하는 편이 좋을 것이다.


또한 바이어스에 따라 발열 외에 출력단의 DC Offset의 정도도 달라지므로 바이어스 조절 시 출력단의 DC Offset을 고려해야 할 것이다.

제법 까다롭게-각 모스펫을 1개씩 페어매칭기로 IRFP240은 400mA, IRF9610은 20mA의 전류를 30분간 흘리면서 총 3회 측정하여 가장 비슷한 값을 골라내 페어를 맞춘 덕분인지 출력단의 DC는 극히 적어 바이어스를 200mA로 맞췄을 때 DC Offset은 -2.0~-0.2mV에 불과했다. 그렇지만 바이어스를 300mA로 올리자 DC Offset이 -18~-15mV까지 급격히 증가하였다. 물론 이 정도도 양호한 수준이다. 하지만 페어매칭이 제대로 이뤄지지 않아 DC Offset이 큰 상태라면 주의할 필요가 있을 것이다.

일반적으로 출력단의 DC Offset은 스피커에 연결하는 파워앰프의 경우 +/-50mV를 넘지 않게, 헤드폰의 경우 +/-200mV를 넘지 않게 조정해야 한다고 한다.(하스 신영철의 "출력단 DC 에 대해서.."에 대한 송관섭님, 박은서님의 답변 참고)


알레프 헤드폰 앰프로 음악을 들으며...

알레프 헤드폰 앰프는 묘한 느낌을 준다. 헤드폰 앰프로 사용할 때와 소출력 파워앰프로 쓸 때의 느낌이 사뭇 다르기 때문이다.


헤드폰 앰프로서는 엄청난 구동력이 인상적이다. 마치 유닛을 손에 쥐고 흔드는 것 같은 착각이 들 정도로 원할히 헤드폰을 울려, 답답하게 반응을 잘 하지 않는 헤드폰을 혼내주기에 좋겠다는 생각이 든다.^^:

그 외에 음색은 특별히 모나지 않으면서도 단정한 저음의 울림이 좋게 느껴졌다. 다른 알레프 파워앰프를 써보지는 않았지만 흔히들 알레프 앰프에 대해 온도감 있는 소리가 좋다고 표현하는데 편안한 소리로 인해 음악을 듣기에 좋다는 이야기가 아닐까 한다.


스피커용 파워앰프로서는 소출력이다보니 구동력이 그리 강하게 느껴지지는 않아 헤드폰 앰프로 쓸 때와는 사뭇 다르다는 느낌을 받았다. 그렇지만 작은 음량에서든 큰 음량에서든 상당히 듣기 좋은 소리를 낸다는 점은 헤드폰 앰프와 마찬가지였다.

음압이 높은 스피커의 경우 별도의 프리앰프 없이 내장된 볼륨을 활용해 소출력 인티앰프처럼 쓸 수도 있겠다는 생각에 알레프 헤드폰 앰프만으로 몇 가지 스피커를 연결해봤다. 미니텀포넌트용 스피커는 손쉽게, 내가 애용하는 모니터 스피커를 원활히 울렸다. 부모님의 EGA 인터메쪼 스피커에서는 게인이 좀 낮다는 느낌이 들었지만 내가 큰 음량으로 음악든는 것을 별로 좋아하지 않다보니 그래도 제법 괜찮게 느껴졌다. 그래서 지금은 전에 만들었던 헤드폰 앰프겸 프리앰프인 SKEL6120모노블럭 게인클론 파워앰프를 치우고 알레프 헤드폰 앰프만으로 듣고 있다. 애시당초 헤드폰 앰프겸 소출력 스피커 앰프로 쓸 목적으로 출력전환 스위치를 추가한 것인데 의도에 잘 부합하는 것 같다.

한 가지 아쉬운 점은 입력단이 하나라는 점이다. 2가지 소스를 사용하는데 매번 케이블을 바꾸기가 좀 번거롭게 느껴진다. 그래서 또 다른 알레프 헤드폰 앰프(이벤트 버전)는 2개의 입력단을 갖춰 만들어 놓았는데 김상록님의 공제 케이스가 더 마음에 들어서 어느 알레프 헤드폰 앰프를 사용할 지를 놓고 고민 중이다.(행복한 고민? ^^;;) 이 알레프 헤드폰 앰프를 그대로 쓰자면 외장형 입력 셀렉터를 만들어야 하는데 이 역시 번거로워 프리앰프를 추가할까 생각하고 있는데 어떻게 할지는 아직 미정이다.


알레프 헤드폰 앰프 ⊂ 알레프 앰프

자작인의 입장에서 알레프 앰프 하면 가장 먼저 떠오르는 인상은 아마도 무지막지한 크기의 방열판과 제법 큰 돌덩어리 같은 트랜스, 깡통처럼 큰 전원용 캐패시터의 조합일 것이다. 예전에 하스 지승배님의 알레프 3 앰프 기판 공제에 참여하여 기판을 구해놓고도 만들 엄두를 못 냈는데, 알레프 헤드폰 앰프는 그런 압박을 받지 않고 상대적으로 손쉽게 알레프 앰프를 접할 수 있는 점이 무엇보다 좋다. 이 점은 어떻게 보면 헤드폰 앰프의 즐거운 특권(?) 같기도 하다.^^

물론 알레프 헤드폰 앰프가 알레프 앰프 그 자체는 아니며 규모 면에서 큰 차이가 있고 세부적인 면에서 다르긴 하지만 같은 계열이라 해도 무방할 것이다. 그래서 알레프 헤드폰 앰프를 통해 알레프 앰프를 유추해볼 수 있다.

알레프 앰프(파워앰프)가 부담스럽다면 알레프 헤드폰 앰프나 미니 알레프에 도전해보자.^^


끝으로 알레프 헤드폰 앰프 기판을 선물해주신 하스의 지승배님과 멋진 케이스를 만들어주신 김상록님, 조언을 아끼지 않으신 여러 회원께 깊이 감사드린다.

      DIY(오디오…)  |  2007. 7. 4. 14:11



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