목요일, 10월 18, 2018
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트랜지스터 앰프 이야기 #6, BIAS 확장

글쓴이 : SOONDORI

드라이버 TR 및 종단 TR의 Vbe전압을 만들어내기 위해 다음과 같은 Vbe Multiplier 또는 Bias Spreader 회로를 사용한다.

아래회로 좌측 Q1의 경우, Collector전류 10mA가 흐를 때 Collector~Emitter 전압은 Vbe(Base~Emitter전압)을 기준으로 R2, R1으로 조합되는 비율만큼 배증되는 효과가 있다. 예를 들어 (a)의 경우 (2100+700)/700 = 4 즉, Q1 Vbe의 4배에 해당하는 Collector~Emitter 전압이 만들어지고  (b)는 가변저항(R1A)으로 그 배율을 임의 조정할 수 있다.

(참고 : Bias Spreader에 병렬 연결된 10uF은 Speed-Up Capacitor라고 하고 대부분의 앰프회로에서 사용되고 있다. 이것은 높은 주파수 재생영역에서 드라이버 및 종단 TR이 Off되지않고 빠르게 반응하도록 도움을 준다.)

다시 정리하자면 Current Source에서 공급되는 iVAS(10mA)에 대해서 4Vbe = iVAS × R이고 Bia Spreader가 마치 R을 증가 또는 감소시키는 역할을 한다는 것이다. 이때 전류제어소자인 트랜지스터 Q1의 Base를 조절하여 Collector → Emitter 경로의 전류의 흐름을 통제하는 것은 마치 가변저항으로 공급전압을 가변하는 것처럼 작용한다. 다른 Vbe를 대표하는 Q1의 Vbe를 배증하면 Q8, Q10그룹과 QQ9, Q11그룹의 Vbe를 달리할 수 있고 그에 따라 개별 트랜지스터에 흐르는, Vbe에 종속된 Idle Current도 적절히 ‘통제’할 수 있다. 이 통제는 흔히 말하는 바이어스 조정이다.

위에서 Q1 Vbe를 기준으로 모든 트랜지스터들이 어떤 균형을 이루고 있다고 가정한다. 마침 Q4 base에 그 균형을 깨는 신호가 전달되면 그것은 1) Q9, Q11, 2) 그리고 Bias Spreader를 거쳐 Q8, Q10로 흐른다.  “흐른다”는 표현은 전류 또는 전압의 변화가 영향을 미친다는 뜻이다. 이때 Bias Spreader는 증폭에 관여하지않는다. 즉, 피동적으로 신호변량만 중개하는 역할을 하고 그렇게 때문에 단순한 저항이나 커패시터처럼 신호전달 경로로서 동작하고 있다. 반대의 예로 신호처리에 직접적으로 기여하고 있는 Q1, Q2, Q4와 Q8~11을 다른 트랜지스터로 교체하면 앰프의 동작특성(=음색)이 달라진다.

다음은 Creek 4040 인티앰프의 회로도. R41, R42로 Q6, Q7의 Bias를 제어하고 있는데 여기서, Bias 확장은 Q7 Base~GND 전위를 일정수준까지 끌어 올리는 것과 다름이 아니다.

(이런 간단 소출력 회로 앰프가 복잡한 회로가 적용된 대출력 앰프보다 더 소리가 좋은 경우가 많다. 사람이 인지하는 왜율과 음색 그런 것들은 회로나 계측기가 제시하는 것과 아주 많이 다르다.)

 

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