LP재생기 턴테이블에 관련된 기술 이야기 (6) 포노 앰프, MC용 전단 앰프와 승압 트랜스 이야기

6. 포노EQ 앰프. MC 전단 앰프, 승압 트랜스

 

자석식 카트리지(MM, MC)를 사용하면, 레코드에 녹음할 때 고음을 키우고 저음을 약하게 녹음된 것을 복원하는 RIAA특성의 Equalizer를 가진 포노앰프가 필요합니다.

 

RIAA equalizer은 3150uS/315uS/75uS 로 시정수가 표준화 되어서, 1kHz를 중심으로 저음 쪽으로 갈수록 점점 올려서 20Hz에서 20dB정도 키워주고 고음은 점점 낮추어서 20kHz에서는 20dB정도 감소시켜 주는 특성을 만들어 주어 원음으로 회복 시킵니다. 자석식 카트리지에는 RIAA equalizer의 포노 앰프가 있어야 합니다.

 

포노 앰프는 MM카트리지 출력 전압을 일반 라인 입력과 같은 수준으로 키우기 위해, 1kHz 에서 100배 전후의 전압 게인을 가져야 합니다. DIN 기준 출력이 5mV인 MM카트리지의 출력이 라인 입력의 DIN 기준인 500mV와 같이 되기 위해서는 1kHz에서 100배정도의 증폭도가 가진 포노 앰프가 필요한 것입니다.

 

국제 표준에서는 표준 조건에서 MM카트리지의 출력이 3.5mV~10mV입니다. 대부분의 앰프에 내장된 포노앰프에서는 포노단 입력 1kHz 2.5mV에서 최대 출력까지 나오고, 10mV이상의 대출력 카트리지에 대해서도 정상적으로 재생할 수 있게 만들어집니다.

 

포노 앰프의 특성은 주파수 특성과 THD과 SNR과 클리핑이 일어나지 않는 최대 입력 신호 크기와 과도 특성으로 판단 합니다.

 

 

 

포노 카트리지에서 나올 수 있는 출력전압은 레코드 판에 기록할 수 있는 최대 신호 크기에 관련이 됩니다. LP에서의 최대 가능 신호의 크기는 표준 조건보다 5~7배 정도가 가능하기 때문에, 100mV 이상의 입력 포노 신호에 대해서도 포화 되지 않고 재생이 가능하게 만들어져야 합니다. 큰 입력을 감당하지 못하는 포노 앰프는 고출력 카트리지 (대부분의 DJ용 카트리지)를 사용하지 않으면 문제는 없습니다.

 

 

 

진공관 시절에서는 포노EQ앰프를 진공관으로 만들기 쉽지 않아서 좋은 포노 EQ앰프를 고급 프리앰프의 기준으로 삼았습니다.

 

과도 특성이 틀어지지 않는 범위내에서는 앰프 게인이 부족하여 충분한 NFB량을 얻지 못해, 불충분한 THD과 주파수 특성(RIAA 특성과 오차)을 가지지 못한 진공관 포노 앰프가 대부분이라서, 고급 진공관 앰프에서는 포노 앰프에 최대한 게인을 가지면서 과도특성이 좋게 만들려는 앰프와 NFB을 사용하지 않고 RIAA특성을 얻으려는 두 방향으로 전개되기도 했습니다.

 

NFB을 사용하지 않는 업체에서의 광고 선전으로 NFB에 대한 엉터리 흑색 선전이 만들어진 계기가 된 것이죠. 결국은 NFB형 포노 앰프가 이겼지만, 몇몇 선전 광고에 잘 넘어가는 성격을 가진 사람들을 대상으로 그 와 같은 선전 광고가 계속되고 있죠.

 

 

 

반도체 앰프에서는 아주 쉬운 기능이 됩니다. 게인을 충분히 얻을 수 있어서 주파수 특성(RIAA 특성과의 오차)과 THD이 대폭 개선되고, 반도체 앰프의 특성상 SNR도 월등하게 개선됩니다. 다만, 공급 전압의 한계로 가능한 최대신호입력 전압이 거의 한계 수준으로 감소하지만, 공급전압이 30V이상이 되는 포노앰프에서는 어떤 카트리지에서도 문제가 발생하지 않습니다.

 

 

 

80년대 이후에 판매된 중급 이상의 앰프에 내장된 포노 EQ앰프는 별도로 만들어 파는 어떤 것보다 입력 범위 등등에서 더 우수하고 동등 이상의 성능을 가집니다.

 

일부 앰프에서는 포노단이 생략된 것이 있어서, 포노 앰프가 내장된 턴테이블이 만들어지고 별도 포노 앰프를 팔기도 하나, MC카트리지를 사용하지 않으면 앰프에 내장된 포노 앰프(80년대 이후 생산된)면 최고 수준입니다. 턴에 내장된 포노앰프도 입력 가능한 신호의 크기를 제외하면 충분히 좋습니다. 포노단을 생략한 앰프는 값을 싸게 만들기 위해 포노앰프를 생략했다는 것 외는 정당한 생략 이유가 없습니다. 말도 안 되는 엉터리 이유로 주절거리겠지만…..

 

특성이 80년대 이후에 나온 정상적인 앰프라면 내장된 포노앰프의 수준은, 어떤 것보다 못하지 않고 입력 신호 전압의 범위가 더 우수할 것입니다.

 

 

 

MM카트리지 수준의 대출력 MC를 제외하고는, MC카트리지의 출력 신호전압이 작아서(대부분이 MM카트리지의 1/10이하) 승압트랜스나 전치 증폭기로 증폭해 일반 포노 앰프에 입력시키거나, 전용 MC 포노 앰프가 필요합니다.

 

마땅한 저잡음 증폭 소자가 없었던 초기에는 대부분 승압 트랜스를 사용했으나, 저잡음 반도체 증폭소자의 개발로 0.2mV이상 출력의 MC카트리지에서는 승압트랜스 없이 전치 앰프로도 충분히 가능하게 되어, 일부 앰프에서 MC입력 기능을 만들어 넣었고 거의 모든 최신 MC카트리지의 출력 전압도 0.25mV~0.5mV에 맞추어져 만들어 집니다.

 

 

 

MC승압트랜스나 전치 증폭기가 어떤 카트리지에 적합한지는 게인과 임피던스로 판단합니다. 가장 이상적인 경우는 카트리지의 표준 출력에 승압비(또는 증폭률)를 곱한 값이 5mV전후이고, 트랜스나 전치앰프의 입력 임피던스가 MC 카트리지의 내부 저항보다 5배 이상인 경우입니다.

 

카트리지의 표준 출력에 승압비 또는 게인을 곱한 값이 2.5mV이하이거나 10mV이상이면 게인이 맞지 않은 것이며, 입력 임피던스가 카트리지의 내부저항에 비해 3배를 넘지 않으면 임피던스가 맞지 않는다고 봐야 합니다.

 

 

 

MC 전치증폭기는 주파수 특성이 우수하나 잡음문제로 증폭율이 대부분 20배(26dB)정도여서, 표준 출력이 0.2mV이상의 MC카트리지에 적합합니다. 이 보다 작은 출력의 카트리지에는 승압트랜스가 더 적합하다고 볼 수 있습니다.

 

승압트랜스는 전문 업체에서 만들어진 것으로 47k옴 부하에 맞게 만들어 진 것이어야 합니다. 그렇지 않으면, 외부소자로 termination을 시켜야 하는 경우도 있으니 사제로 만든 것들은 피하는 것이 좋습니다. 모든 트랜스는 입력과 출력에서 임피던스 등의 사용조건을 정확히 맞추어주어야 그 성능이 나옵니다. 입출력 임피던스를 트랜스의 설계치와 다르게 사용하면, 완전히 잘못 사용하는 경우가 됩니다.

 

 

 

 

 

여기까지 입니다. 시간 나는 대로 쓰여진 글이라, 우왕좌왕하고 오자도 많겠지만, 이 정도의 지식이면 최선의 상태에서 턴을 사용할 수 있을 것이며, 어떤 미신가의 거짓에도 빠지지 않을 것입니다.

 

시간 나는 대로 빠진 부분을 보완하고 수정하는 일을 계속할 예정입니다.

 

여기는 토론의 장이니, 질문이나 다른 의견이 계시면 댓글을 올려 주시기 바랍니다. 단 LP판을 재생하는 문제에 한하여 올려주시기 바랍니다.