싱글 앰프와 푸시풀 앰프의 음질 특성
같은 진공관으로 만든 앰프라도 싱글 앰프와 푸시풀 앰프는 음질이 다릅니다.
그렇게 되는 이론적 이유를 알아봅니다.
싱글 앰프는 한 개의 출력 진공관(이후에는 출력관으로 표기합니다.)으로 사인파를 증폭합니다.
반면, 푸시풀 앰프는 두 개의 출력관이 +측과 -측을 교차 증폭하여 사인파를 증폭합니다.
즉, 푸시풀 증폭기에서 상측의 출력관이 + 파형을 증폭할 때 하측의 출력관은 - 파형을 증폭함으로써 비로소 온전한 사인파가 되는 방식입니다.
이 과정에서 싱글 앰프에서 필요하지 않았던 위상 분리 회로가 필요해진다는 내용이 있습니다.
싱글 앰프는 한 개의 출력관으로 +측과 -측을 증폭해야 하므로 최대전류의 1/2을 상시 흘려 둡니다.
최대전류의 1/2이 되는 지점을 기준으로 +측 파형과 -측 파형을 균등하게 증폭하게 되는 것이죠..
이렇게 최대전류의 1/2을 상시 흘려두는 방식을 A급 증폭이라 하는데,
가청주파수를 증폭하는 방법 중 가장 이상적인 방식이라고 교과서에 기술되어 있을 정도입니다.
한 개의 출력관으로 증폭하는 싱글 앰프는 굳이 A급이라고 표기하지 않아도 모두 A급입니다.
더 정확한 표현은, 싱글 앰프는 오직 A급으로만 동작할 수 있습니다.
반도체 앰프에서는 싱글 앰프가 없습니다.
과거 TV에 내장된 소출력 앰프에 일부 사용되기도 하였지만, 지금은 전혀 찾아 볼 수 없습니다.
저전압 고전류로 동작하는 소자 특성상 오디오용으로 제작하는 것이 불리하여 그렇습니다.
싱글 앰프의 특징
1. 크로스오버 찌그러짐이 근본적으로 없습니다.
2. 작은 음량일 때도 왜율이 적고 섬세한 표현력이 좋습니다.
3. 효율이 낮습니다.
4. 출력 대비 물량 투자를 충분히 해야 결과가 좋습니다.
푸시풀 앰프의 특징
1. 출력단을 A급 및 B급으로 설정하여 설계할 수 있습니다.
A급: 최대전류의 1/2을 상시 흘립니다.
B급: 신호가 입력될 때만 전류가 흐릅니다.
2. 효율이 높습니다.
그런데, 푸시풀 앰프를 B급으로 구동하면 크로스오버 찌그러짐이 발생합니다.
#. 크로스오버 찌그러짐이란, 진공관의 플레이트 전류가 흐르기 시작하는 초기 지점에서 나타나는 비직선 찌그러짐을 말합니다.
실제의 B급 푸시풀 앰프에서는 크로스오버 찌그러짐이 발생하지 않을 정도의 전류를 미리 흘려 놓는데, 이 전류를 아이들링 전류라고 합니다.
푸시풀 앰프의 유의사항
오디오용 앰프에서는 크로스오버 찌그러짐이 발생하지 않을 정도의 전류를 미리 흘려 놓습니다.
이 전류를 아이들링 전류라고 합니다.
오디오 앰프에서는 아이들링 전류를 미리 흘려 놓지 않는다면 크로스오버 찌그러짐으로 인해 사용이 불가능하므로 이범주까지 B급이라고 통칭합니다.
AB급은 회로 설계에 따라 다르지만, 최대 전류의 1/2보다는 낮고 아이들링 전류 보다는 높은 전류로 동작하는 방식을 말합니다.
상업적인 면에서 보면 아이들링 정도의 전류를 흘리는 앰프인데도 AB급 앰프라고 소개하기도 합니다.
아이들링 전류가 전혀 흐르지 않는 B급 푸시풀 앰프는 크로스오버 찌그러짐으로 인해 오디오용으로는 사용할 수 없기에,
크로스오버 찌그러짐이 발생하지 않을 정도의 아이들링 전류를 흘리는 방식도 B급 푸시풀 앰프로 통용되고 있습니다.
푸시풀 앰프에서는 아이들링 전류를 어떻게 설정하는지에 따라
A급 또는 B급으로도 설계, 제작할 수 있습니다.
싱글 앰프와 푸시풀 앰프의 출력을 동일조건에서 비교한다면,
푸시풀 앰프는 싱글 앰프의 4배에 해당하는 출력을 얻을 수 있습니다.
출력관 6L6GC를 예로 들면, 싱글로 동작시킬 경우 5W의 출력을 얻을 수 있으며,
푸시풀로 구동할 경우 5W의 4배인 20W를 얻을 수 있습니다.
싱글 앰프는 근본적으로 효율이 낮아 큰 출력의 앰프를 제작하기가 쉽지 않습니다.
그러나 재현되는 음질은 섬세하며 온화합니다.
흔히 싱글 앰프는 저음이 부족하다고 알고 계시는 분이 많습니다만,
푸시풀 앰프와 동일조건에서 비교하면 그렇다는 것으로, 싱글 앰프의 특성을 고려하여 제대로 제작된 싱글 앰프는 저음특성이 부족하지 않습니다.
싱글 앰프에서 저음특성이 악화하는 이유는 출력 트랜스에 직류가 흐르며 자화되기 때문입니다.
출력 트랜스의 자화를 막는 유일한 방법은 가능한 한 큰 크기의 코어를 사용하는 것입니다.
과거에 제작된 빈티지 기기의 싱글 앰프들은 대부분 작은 크기의 출력 트랜스를 사용하여 제작되었습니다.
이런 경우 지금까지 말씀드린 이론적 이유에 의해 저음이 잘 나지 않습니다.
결국, 싱글 앰프는 어떻게 설계되고, 제작되었는지에 따라 재현되는 저음에서 큰 차이가 발생합니다.
반면, 푸시풀 앰프는 출력 트랜스의 중심점으로부터 상측과 하측의 진공관으로 전류가 흘러 출력 트랜스가 쉽게 자화되지 않는다는 특징이 있습니다.
이런 이유로 푸시풀 앰프는 큰 출력의 앰프일지라도 싱글 앰프에 비해 상대적으로 작은 크기의 출력 트랜스를 사용하고 있습니다.
앰프의 음질은 취향을 고려하여 선택하는 것이지만,
큰 출력이 목적이 아니라면 싱글 앰프가 조금 더 우수하다고 말씀드릴 수 있습니다.
그러나 회로적으로 잘 설계되고, 충분히 여유 있는 용량의 출력 트랜스를 사용하는 것을 전제로 합니다.
자료 출처: 운영자 직접 작성