[6П6С|6P6S/6P6P/6V6GT SE amplifier] 잡음의 원인은 MOSFET 리플 필터인가? 어쨌든 문제를 해결하고...

(출력관) ⮕ (초단회로) ⮕ (전원회로)로 이어지는 6P6P SE 앰프의 잡음의 원인 찾기가 과연 이번에는 성공할 수 있을 것인지... 6V6GT SE 앰프라고 쓰고 싶지만 현재 장착된 것은 중국에서 만들어진 6P6P 빔관이므로 사실에 입각하여 써야 할 것이다.

험(hum) 잡음을 없애기 위해 사용한 리플 필터가 오히려 잡음을 유발한다? 그렇게 믿을 상당한 이유는 이 글을 읽어 내려가면 알게 될 것이다. MOSFET를 이용한 리플 필터는 워낙 잘 알려진 것이므로 그 자체에는 문제가 없다고 본다. 내가 겪는 잡음은 약 1초가 조금 안되는 간격으로 발생하는 작은 '꾸르륵...꾸르륵...' 소리이다. 스피커에 귀를 가까이 대야 확인이 가능한 수준이므로 참고 살 수도 있지만 앰프 자작인의 자존심이 허락을 하지 않는다.

현재 사용 중인 (정류 +) 리플 필터 보드. FQPF2N60C(600 V, 2 A, 4.7 Ω)가 쓰였다. 옆에 놓인 반도체 소자는 여분으로 보유 중인 IRF740.

콘골트 님이 제공한 리플 필터 회로도. 빨간 사각형 부분을 적당히 개조하면 단순한 CR 평활회로가 된다. 자료 출처: 네이버 미니진공관 앰프 제작 카페.

이 리플 필터 키트를 콘골트 님(네이버 블로그, 키트/PCB 소개)으로부터 구입하여 조립 직후 MOSFET을 망가뜨린 일이 있다. 아마 배선 실수였을 것이다. 필요한 소자가 없어서 대충 시멘트 저항을 연결하여 험이 잔뜩 발생하는 상태로 잠시 쓰다가(편의상 이를 'board-B'라 하자), 나중에 MOSFET을 구입하여 새 보드('board-A')에 다시 조립한 다음부터 꾸르륵거리는 잡음에 직면하게 된 것이다.

어제 저녁, MOSFET 없이 저항 등으로 완성한 board-B를 다시 6P6P 앰프에 연결한 뒤 전원을 넣고 스피커에 귀를 대 보았다. 험은 들리지만 꾸르륵거림은 없다. board-A가 잡음의 원인일 수 있다는 의심이 들기 시작하였다. 납땜이 불량하거나 평활용 캐패시터가 불량하여 꾸르륵거리는 소리가 날 것 같지는 않다. 그렇다면 FQPF2N60C이 문제일 수도 있다는 생각이 들었다. 불량품일 수도 있고...

만약 MOSFET을 다른 것으로 바꾸어 보면 어떨까? 예전에 SMPS를 만들어 실험을 할 때 사 두었던 IRF740이 몇 개 남아 있다. 이것 말고는 달리 해 볼 수 있는 일이 없다. 당장 교체 실험을 해 봐야 되겠다.

IRF740. Infineon의 제품으로 400 V, 10 A. 

이렇게 해도 잡음이 사라지지 않는다면, 아예 진공관 앰프 전용의 SMPS를 구입하거나 또는 초크코일을 이용한 고전적인 전원회로를 써 볼 수도 있다. PCB-B에서 패턴을 끊은 뒤 5 H 200 mA 급의 초크코일을 구입하여 연결해 보면 된다. 

일반 전원 트랜스포머의 EI 코어를 전부 빼서 재배열하고 갭을 준 뒤 소출력 진공관 싱글 앰프의 출력 트랜스포머로 쓴 일이 있다. 나중에 제대로 만들어진 출력 트랜스포머로 대체한 뒤(관련 글 링크), 개조한 전원 트랜스포머는 6LQ8 SE 앰프의 초크코일 대용으로 쓰게 되었다. 험 제거 성능은 만족할 수준이었다. 따라서 마지막 선택으로서 저항-캐패시터-초크코일을 사용한 고전적인 전원회로를 택하게 되더라도 실망을 안기지는 않을 것이다.  

MOSFET 교체 실험의 결과가 어떻게 될지 매우 흥미롭다. 

2024년 3월 16일 업데이트

MOSFET를 IRF740으로 바꾸었지만(board-A') 잡음은 사라지지 않았다. 그러나 board-A'의 직류 출력단에 board-B를 추가로 연결하였더니 잡음이 없어졌다. 

MOSFET을 교체한 Board-A에 board-B를 얹었다.

브리지 정류회로와 2단 RC 평활회로(200 OHM + 270 OHM)로 구성된 Board-B를 그대로 사용하면 약 38 V의 전압 강하가 이루어진다. 이는 낭비이므로, 다이오드 브리지와 270 OHM을 건너 뛰도록 회로를 수정하였다. 최종적으로 얻어진 직류 전압은 약 238 V. 단순한 형태의 π-type RC filter를 board-A'에 추가한 셈이 되었다. 그런데 단지 이렇게 함으로써 꾸르륵거리는 잡음이 사라진다는 것은 이해하기 어렵다.

그림 출처:  What is the π-type RC and LC filter circuit identification method?

위 회로도에서 R1 양단의 전압 강하분을 통해 계산하면 77 mA 정도의 전류가 흐른다.

잡음이 발생한 이유도, 사라진 이유도 정확히 모르겠다. 배선을 마무리하고 뚜껑을 닫았다. 12DT8 기판에 연결된 신호 입력용 케이블을 납땜으로 마무리해야 하는데 너무 성가셔서 나중에 끝내기로 한다. 현재는 테스트를 하느라 꼬아서 연결한 뒤 매우 성의 없게 테이프를 감아 둔 상태이다.

어지럽다... 빨리 뚜껑을 닫자.

짧지 않은 시간을 투자하여 나름대로 탐색하고 실험을 통해서 잡음 제거라는 궁극적인 목표는 달성했지만 왜 그렇게 되었는지 알지 못한다면 참다운 배움이 아니다. 물론 생화학이나 생리학을 모른다고 하여 - 음식을 소화하고 에너지를 얻으며 움직이는 근본 원리를 모르는 - 먹고 살 자격이 없는 것은 아니겠으나.

경험만 축적하면 무얼 하겠는가?