6N2P-6BQ5SE 제작기

회사 후배에게 진공관앰프 하나 만들어 주기로한지 몇년이 지났다. 해서 저렴한 amp를 제작를 고민하다 내가 처음 만들어본 6BQ5싱글로 해주기로 마음을 먹고 초단관을 뭘로할지 고민하다가 집에 굴러다니는 러시아 6N2P가 생각이나서 이걸로 확정하였다.

 

1. 케이스

많은 고급진 케이스들이 많으나 최대한 저렴하게 만들기위해서 알루미늄상판과 나무 베이스를 만들어서 가공하기로 했다.

알루미늄 판재 1.5t * 300 * 200 과 0.8t * 300 * 200 각각 1장씩 구입을 하였다. 1.5T는 상판에 사용할것이고, 0.8T는 하판으로 내부를 가릴 목적으로 사용할것이다. 나중에 부품이 대충 모이면 위치를 잡고 가공할것이다. 6BQ5는 고추다마로 불리지만 생각보다 발열이 심해서 방열관련 구멍 가공이 필요하다.

목제 베이스는 15t 애쉬집성목으로 제작할려고 했는데 가격이 싼 레드파인으로 했다.

 

알루미늄판재

1.5t * 300mm * 200mm 1장

0.8t * 300mm * 200mm 1장

 

레드파인 집성목 : 바깥쪽 나무로 1mm씩 크게 재단

15mmt * 331mm * 80mm 2장

15mmt * 201mm * 80mm 2장

자작 합판

12mm * 300mm * 76mm 2장

12mm * 176mm * 76mm 2장

 

백골 상태 나무 베이스

오일 스테인으로 마감

상판을 얹어 보았다.

 

하판 장착

 

 

2. 트랜스류

출력트랜스는 큰게 좋을것이나 저렴기준으로 62core로 소*전자꺼를 사용하기로 했다. 원형케이스에 몰딩을 할려고 하는데 배보다 배꼽이 커지는 상황이나 선물용으로써의 미관을 위해서 투자하기로 했다.

전원트랜스의 히터 전원은 6BQ5가 6.3V(0.76A), 6N2P가 6.3V(0.34A)이기떄문에 0.76*2+0.34=1.86A이다. 대략 2A라 보고 4A를 선정 했다. 그리고 출력관에 270V 50mA정도 흘릴것이라 220V(250~300mA)를 결정하였다.

 

전원 트랜스 858core 입형 1개

: 1차 220v, 2차 220V(0.25~0.3A), 6.3V(4A)

 

출력 트랜스 62core 5KSE (UL탭) 2개, 실제 측정을 해보니 180옴, 9.47H 정도이다.

트랜스에 50mA 흘리면 전압 드롭은 약 9V정도이다.

 

■ 출력관계산

데이타 시트에 A급 동작에 대한 표준 규격이 나와있다. 일단은 이것을 이용하여 계산 할것이다.

Plate voltage 250V, Screen voltage 250V, Grid Voltage -7.V, Zero-signal Plate current 48mA, Zero-signal Screen current 5.5mA, Load 5200 ohm, Power output 5.7W

 

데이타 시트 기준 설계를 해보면

250V기준으로

1) 캐소드 저항 = 7.3V/(48mA+5.5mA) = 136R(0.39W)

2) B+전압 = 플래이트 전압 250V + 그리드전압 7.3V + 48mA 트랜스 통과 전압 drop (약 10V) =267V 정도

              ≒ 270V

이때 plate 손실은 250V * 48mA = 12W로 max치이다.

 

5K에 대한 로드 라인은 대략 250V와 50mA를 기준으로 하고 5K*50mA 하여 250V 따라서 전류가 0일때 250V+250V =500V, 전압이 제로일때 전류는 500V/5K = 100mA, 이 선을 긋는다.

 

증폭도는 대략 (147V~348V)/(-4V~-12V) = 25.12배이고 dB= 20*log(25.12) 이다.

 

■ 초단관계산

6n2p는 12AX7과 유사하다고 한다.

일단 data sheet를 참고하여 대략적으로 계산해봤다.

B+전압이 270V로 초단관은 260V를 이용하고 1/2인 130V가 초단관 플래이트에 걸리도록 하자.

B+1 전압이 260V가 되어야 하니 (270V-260V)/0.75mA=13.3K으로 이고,

플래이트 저항은 130V/0.75mA =173.3K로 180K(0.5~1W)를 달면 될것이다.

130V에 약 0.75mA를 기준으로 하면 캐소드 전압은 약 1.1V이고 저항은 1.1V/0.75mA=1.467K옴이된다.

대략 1.5K를 사용하기로 하고 위아래를 1.3K와 200옴으로 분리해서 장착하자.

 

대략적인 증폭율은 (85~190)/(1.5)=70 배

 

■ NFB 계산

초단관의 증폭율은 70배, 출력관은 25배, 출력트랜스 5K 8옴기준 전체 증폭율은 70*25/root(5000/8)= 약 70배이다.

초단관 200옴에 피드백저항 3.9K옴을 연결하면 

200/(200+3900)=0.04878

(1-0.04878*X)*70=X

X=15.85

초기 70배의 증폭되던게 NFB회로를 거치면서 15.8배 정도로 떨어졌다.

이때 NFB는 약 -12.9dB이다.

 

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■ 최종 설계

6BQ5 출력관에 약간의 여유를 두고 전류를 45mA로 설정하여 약간의 마진을 두고 설계하기로 했다.

대략 이때 plate 손실은 11.25W 정도이다.

 

플래이트 전압은 250V기준으로 하고, 45mA기준 데이타 시트를 유심히 보면 그리드 전압은 -7.6V이다. 이때 스크린전류도 5.5mA에서 5.0mA로 줄지 않을까 가정하고 계산하였다.

따라서

 

1) 캐소드 저항 = 7.6V/(45mA+5.0mA) = 152R(0.38W)

   : 300옴/3W를 병렬로 하여 150R/6W급으로 하면 넉넉할것이다. 실제 0.38W의 4~5배 정도의 용량이면 된다.

2) 캐소드 캡은 220uF/50V를 할것이다

   : 150R +100uF -> 10.61Hz, 150R +220uF -> 4.8Hz

3) 그리드 저항은 cathode 저항 bias사용시 1M옴 이하면 된다고 하니 중간정도인 470K를 사용

4) 커플링 캡은 0.1uF 적용시 컷 주파수가 3.4Hz정도이고 0.22uF 적용시 1.54Hz정도이다.

   : 0.1uF정도면 충분하고 러시아 오일로 할지 wima 필름으로 할지 고민이다.

 

B+전원은 250V+7.6V+9V=266.6V 으로 267V~270V정도로 설정하면 될것이다.

전원부는 choke코일을 생략한 MOSFET으로 구성된 capacitor multiflier filter 회로를 구성하였다.

 

증폭율이 과하긴 하지만  초단은 저렴버전답게 6n2p로 할것이다. 아마도 6N1P로 설계하는게 적당할것이다.

B+전압 270V에서 10V다운 시킨 260V를 걸어서 플레이트 전압 165V를 로드 저항은  100K를 걸면 이때 bias 전압은 -1.3V이며 캐소드 전류는 0.95mA가 흐른다.

 

5) B+1 전압용 저항은 채널별로 디커플링 해줄것이고 계산상 15K/0.5W 연결할것이다. 캡은 47uF/450V

   : (270-260)/0.95mA=10.52K(9.5mW) => 11K(0.5W)

6) 초단 플래이트 저항은 100K 1W 급으로, 계산시 약 0.1W라 여유있게 1W급으로 하였다.

   : (260-165)/0.95mA = 100K(90.25mW)

7) 케소드 저항은 1.368K이나 1.2K+180으로 하고 사이에 NFB연결할것이다. 1.2K에는 100uF 병렬 연결할것이다.

  : 1.3V/0.95mA = 1.368K

 

8) NFB저항은 8옴 기준 11K 장착시 -5.8dB이고, 16옴에서 연결하면 15K로 연결할것이다.

(최종은 14K로 마무리 하였다)

해놓고 보니 기존 인터넷상 회로와 별차이가 없다.

초단관 57배, 출력관 23.25배, 출력트랜스 거친 전체 증폭은 53배정도, 피드백고려시 28.3배(29dB)정도로 계산된다.

 

 

 

B전압은 265.8V로 조정하였고 이때 플레이트 전압은 256.5V이다. 출력관 캐소드 전압은 오른쪽 6.9V, 왼쪽이 7.1V이다.

깜빡하고 초단관은 측정하지 못했다.

출력 트랜스의 한계인지 저역 특성이 취약하다.   NFB를 15K(-5.98dB)에서 11.5K(-7.16dB)로 변경시 6BQ5의 상큼함이 사라지고 텁텁, 밋밋한 소리가 난다. 6BQ5의 매력은 소리의 상큼함과 당당함?이다. 최종적으로 음색은 15K시 마음에 들었기에 14K(-6.28dB)로 마무리를 하였다.