디퍼렌셜 모노블록 파워앰프 포르투스 SE2

포르투스 SE2입니다.

KT120을 파라렐로 하여 디퍼렌셜로 구동하는 모노블록 파워앰프 포르투스 SE2입니다.
얼마전에 발표한 포르투스 130과 같은 물량 투자를 하고 있지만,  출력은 절반 정도 밖에 얻지 못하기에 상업성이 취약하다는 단점도 있습니다.

좋은 음질에도 불구하고 디퍼렌셜 방식의 파워앰프가 세계적으로도 흔치않은 이유입니다.
보여지는 수치가 작으니 아무래도 샾에 판매하기는 쉽지 않을 것입니다. 큰 출력이어야 고급 앰프라고 생각하는 분이 많을 때는 더욱 그렇습니다.    

그러나 진공관 앰프로 출력 65W + 65W는 이미 충분히 크므로 수치상 출력에 욕심을 부리지 않는다면 스피커 구동력이나, 음질면에서 얻을 수 있는 장점은 더 많습니다.

이런 이유로 디퍼렌셜 출력 방식의 포르투스가 발표되었고,  마니아분들로부터 음질에 대하여 인정받을 수 있었다고 생각합니다.

푸시풀 증폭회로는 상,하 두 개의 진공관으로 +측과 -측을 각각 증폭하여 하나의 큰 파형으로 증폭하는 방식입니다.

전압으로는 두 배, 전력으로는 네 배 더 큰 출력을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.
이런 이유로 큰 출력이 필요한 경우 푸시풀 출력회로를 채용하게 됩니다.

그리고 동작 전류의 설정에 따라 A급, 또는 AB급으로 동작이 가능합니다.

A급이란 그 증폭기에서 최대로 흘릴 수 있는 전류의 1/2를 상시 흘리는 방식을 말합니다.

싱글 앰프는 선택의 여지없이 오직 A급으로만 가능합니다.
하나의 진공관으로 +측 파형과 -측 파형을 증폭해야 하기에 최대 전류의 1/2을 흘려놓은 상태에서 +와 -파형을 증폭하기 때문입니다.

이런 이유로 효율이 낮아 작은 출력밖에 얻지 못하지만, 음질은 매우 섬세하다는 장점이 있습니다.

위의 내용을 정리해 보면 푸시풀 앰프는 큰 출력을 얻을 때 유리하고 싱글 앰프는 출력은 작지만 음질이 우수하다는 것으로 요약됩니다.

또, 한가지 푸시풀 방식은 상, 하 각각 역방향으로 전류가 흐르기에 출력 트랜스가 자화되는 일이 없습니다.

이런 이유로 작은 크기의 출력트랜스를 사용할 수도 있고 자화로 인한 저역특성의 감쇠도 발생하지 않는다는 장점을 가지고 있습니다.

이런 기술적 내용들을 정리해 보면, 큰 출력과 깊은 저역특성을 얻으려면 푸시풀 출력 방식을,  섬세한 음질적 특성을 얻으려면 싱글 출력 방식을 선택하면 좋다는 것을 알게 되는데 각각의 장, 단점이 있다는 것을 알게 됩니다.

이렇게 나타난 단점들을 회로적으로 극복하여 장점만을 취하기 위하여 고안된 방식이 디퍼렌셜 출력 방식입니다.

각 방식의 장점을 취하기 위해서는 우선 단점의 원인을 먼저 규명해야 합니다.

중요한 내용 중 하나는 푸시풀 앰프에서 얻어지는 저역은 양감으로는 충분히 풍성하지만,  쉽게 풀어진다는 것입니다.

본래, 푸시풀 앰프가 모두 그런 것은 아니지만, 유독 진공관식 푸시풀 앰프에서 이런 현상이 두드러집니다.

이것은 진공관의 이득이 작아 무귀환이나 적은 부귀환으로 동작하는 경우가 많아 댐핑팩터가 낮아지기에 발생하는 현상입니다.

댐핑팩터란 스피커를 제동하는 능력을 말하는데, 스피커의 정격 임피던스에 앰프의 출력 임피던스를 나눈 값을 수치로 나타냅니다.

반도체 앰프는 많은 부귀환으로 인하여 낮은 출력 임피던스를 가지고 있는데, FET를 출력단에 적용한 반도체 앰프의 출력 임피던스는 통상 0.1옴이하이므로 댐핑팩터는 100 이상이 됩니다.  

더 많은 부귀환이 걸리는 ALL 트랜지스터 파워앰프의 출력 임피던스는 0.01 이하로 되므로 1000 이상의 댐핑팩터를 갖게 됩니다.

반면, 진공관 앰프는 무귀환이거나 적은 부귀환이 적용되고 있으므로 20 전후의 댐핑팩터를 보여줍니다.

그러나 진공관 앰프도 부귀환을 많이 적용하면, 댐핑팩터가 증가하여 스피커 제동력이 증가합니다.

하지만, 부귀환을 이용하여 제동력을 증가시키면, 재현되는 음질이 반도체 앰프와 비슷한 음으로 된다는 내용이 있습니다.

 
결국, 저역의 제동력을 증가시키면서도 진공관 앰프의 음질적 특성들을 유지하기 위해서는 다른 각도에서의 해결 방법이 필요해집니다.


저역에서의 제동력 향상으로 탄력적인 저음과 함께 중, 고역에서의 섬세한 음질을 재현하기 위하여 고안된 회로가 디퍼렌셜 출력 방식이며, 포르투스에 적용된 방법이기도 합니다.

이 방식은 상하 두 개의 진공관으로 증폭한다는 것은 푸시풀 방식과 같으나, 캐소드를 한데 묶어 하나의 진공관처럼, 오직 A급으로만, 교차 동작한다는 특징을 가지고 있습니다.


이런 이유로 저역에서의 자화 현상이 발생하지 않아 깊은 저역을 확보할 수 있으며 하나의 진공관처럼 동작하기에 높은 주파수에서도 교차 찌그러짐이 근본적으로 발생하지 않는다는 내용을 가지고 있습니다.

디퍼렌셜 방식은 회로적으로는 완벽하게(강제적으로..)A급 동작을 하므로 충분한 전원장치를 필요로 하며 이 부분이 부족할 경우  S/N비가 떨어지게 됩니다.

따라서 충분한 S/N비를  확보하기 위해서는 충분한 용량의 전원부가 필요하게 되고 여유있는 전원 공급은 저역에서의 힘있는 제동력으로 나타납니다.

포르투스 SE2에서는 필요 최소량의 부귀환을 적용하여 진공관 고유의 고조파의 감쇠가 적기에 온화하며, 풍성한 배음을 들으실 수 있으며, 이런 음이 진공관적인 음질이라고 생각합니다.    

최대 전류의 1/2를 상시 흘려야 하는 A급 방식을 채용하였지만 합리적인 배치와 충분한 용량의 전원회로에 의하여 매우 높은 S/N비를 실현하였습니다


포르투스 SE2 후면입니다.

좌측에 RCA단자가 있으며 중간에 4옴과 8옴의 스피커를 사용할 수 있는 바인딩 포스트단자가 있습니다.

그 옆으로는 5A의 30mm 속단 세라믹 휴즈를 사용할 수 있는 휴즈 홀다가 있으며, 그 옆으로 AC 인렛이 있습니다.


포르투스 SE2의 전기적 특성입니다.
형식: KT120을 사용한 울트라 리니어 접속의 파라렐 디퍼렌셜 모노블록 파워앰프
1. 출력: 65W + 65W
2. 이득: 29배
3. 주파수 특성: 3W 출력 시
상한 주파수: -3dB 63.87KHz
하한 주파수: -3dB 4Hz
4. 사용 진공관: KT120 * 4   6SN7GTB * 3  / 모노블록
5. 크기: W420  D330/단자류 포함370  H212
6. 무게: 25Kg / 모노블록

이번에 제작된 포르투스 스페셜 에디션2 버전에서는 전압 증폭회로에 정전압 전원회로를 추가하여 동작의 안정화를 추구한 것과 더불어 전면 판넬에 출력 메타를 추가하여 디자인적으로도 완성도를 조금 더 높였습니다.

실장된 출력 메타는 현재 출력되는 수치를 메타의 지침으로 표시하므로 시각적인 장식과 함께 실시간 앰프의 출력도 가늠해 볼 수 있다는 장점이 있습니다.

포르투스 SE2의 음질적 특성을 말씀드린다면,  탄력있는 저음과 함께 배음이 공간을 가득채우는 전형적인 진공관 앰프의 음색입니다.

포르투스 SE2는 큰 구경의 우퍼를 탑재한 스피커 시스템이나 제동이 많이 걸려, 음압이 낮은 스피커에서 더욱 돋보이는 구동력을 가지고 있습니다.

오늘 제작된 포르투스 SE2는 청음실에서 사용하기 위하여 제작하였습니다.

이번에 제작된 포르투스 SE2는 청음실용의 포르투스 130을 해체하여 만든 것입니다.

사용되는 진공관이나 배치가 같기에 출력트랜스와 전원트랜스를 교체 한 후, 증폭부와 출력부를 새로 제작하여 완성하였습니다.

포르투스 SE를 청음하기 원하시는 분이 계시고 130W 출력의 앰프와 거의 같은 구성이라 두 가지의 앰프를 모두 청음실용으로 구비해 놓기는 조금 무리라 생각하였습니다.

요즘, 거래하는 조각집이 많이 바쁜가 봅니다. 제가 작업은 계속 진행하였지만, 작업실에 완성품을 소개하지 못한 이유입니다.

제가 할 수 있는데까지는 모두 해 놓았고, 잠시 부품 품절된 시간을 활용해 포르투스 130을 해체하여 3일 간에 거쳐 오늘 포르투스 SE2로 완성하게 되었습니다.

그러나 아직 명판이 입고되지 않아 일부 명판은 교체하지 못하였습니다.
명판이 입고되면 제대로 된 사진으로 바꾸어 놓도록 하겠습니다.

다행히 상판류가 오늘 입고되어 월요일부터는 정상적으로 작업이 진행됩니다.
반제품 형태로 여러 대를 제작해 놓았으므로 빠르게 진행될 것으로 보입니다.

포르투스 SE2의 음질이 궁금하신 분은 언제든지 찾아주십시오.

고맙습니다.