진공관 주변 부품들(Parts) 설명

주변 부품(Parts)

             

저 항 Resistor

 

용 량 Capacitor

 

트랜스 Transformer

 

반도체 Semiconductor

 

단 자 Connector

 

Resistors

고정저항

 

탄소피막 저항

아래 그림은 탄소피막저항의 구조다. 생산 공정에서는 먼저 탄소의 얇은 막을 작은 사기막대에 용착시킨다. 이어 자동 저항제조기는 양쪽끝 부분의 저항치가 원하는 값이 될 때까지 저항 코팅을 나선형으로 파낸다. 금속도체와 끝 부분의 캡이 연결되면 절연막이 도포되고 마지막으로 저항 값을 표시하는 컬러 밴드가 인쇄된다. 탄소저항은 가격이 저렴하여 쉽게 이용할 수 있는데 오차는 5~10% 수준이다.

금속 피막 저항

금속 피막 저항도 이와 유사한 방법으로 제조되지만 통상 오차범위 1~2%의 고급품이 만들어 진다. 이들의 성능은 각기 다르지만 단순한 회로에 사용할 경우에는 어떤 것을 사용해도 문제가 되지 않는다.

권선저항

권선저항은 사기 막대에 저항선을 감는 방식으로 제작된다. 이 방식은 정밀계측기에 사용되는 고정도의 저항제작에 사용된다. 또한 큰 전류가 흘러 열이 많이 발생하는 전원공급 장치 회로용으로도 많이 사용된다.

 

Variable Resistors

가변저항

가변저항기의 구조

가변저항기는 양단 끝에 연결단자가 있는 저항트랙과 그 트랙을 따라 움직이는 손잡이가 부착된 와이퍼로 구성된다. 트랙은 탄소막 또는 금속과 세라믹 혼합물인 Cermet 나 저항권선등 으로 만들어진다. 이 트랙은 통상 둥근 형태이지만 슬라이드 형은 직선으로 만들어 진다. 가변저항기는 와이퍼 단자와 트랙한쪽 단자를 사용하며 전위차계(potentiometer)로 사용할 경우에는 3단자 모두를 사용하면 된다.

소형의 경우에는 한번 조정하고 그대로 유지하는 반 고정저항 형태로 많이 사용된다. 가변저항은 가끔 전위차계로 표기되며, 마킹된 저항치는 최대 저항치를 나타낸다. 또한 LIN, LOG 문자는 트랙의 형태를 표시한다.

- 10K LIN : 10KΩ LINEAR TRACK(저항변화가 직선적인 형태. 프리셋용)

- 2M LOG : 2MΩ LOGARITHMIC TRACK(저항변화가 대수적 형태. 볼륨제어용)

Capacitors

커패시터는 예전에는 콘덴서라고 하였는데 이는 전계 에너지를 저장하는 기능을 가진 수동형 2단자 부품을 말한다. 실제로 커패시터의 모양은 매우 다양하지만 최소한 절연체에 의해 분리된 두개의 도체를 포함하는 형태로 구성된다. 예를 들면, 가장 흔한 구조는 금속 박지를 얇은 절연막 층으로 분리하는 것이다. 커패시터는 일반적인 전기회로 부품으로 광범위하게 활용된다. 도체 양측에 전위가 다르게 되면 도체양단에는 정전기를 가진 전계가 형성되며 한쪽에는 양극의 +전하를 띠고 다른 쪽은 -전하가 나타나게 되어 에너지는 정전기 형태로 저장된다. 이상적인 커패시터는 Farad(F) 단위의 고정적인 용량치가 특징지어진다. 이것은 각 도체사이에 저장된 전기량을 뜻한다.

커패시터는 AC(교류)는 통과 시키고 DC(직류) 전류는 차단하는 용도로 쓰기도 하고, 필터 망을 구성하기도 한다. 또한 전원공급기 출력을 평활하며, 특정주파수의 동조회로에도 이용하는 등 활용범위가 실로 광대하다.

커패시터는 전극 사이의 유전체의 재질과 절연물질에 따라 여러 종류로 분류되지만, 이 장에서는 음향기기에 사용되는 몇 가지 커패시터만 언급하고자 한다.

- 전해 커패시티(Electrolytic Capacitor) : 유전체로 얇은 산화막을 사용하 고, 전극은 알루미늄이다. 유전체를 매우 얇게 할 수 있으므로 커패시터의 체적에 비해 큰 용량을 얻을 수 있으며 0.1μF 부터 수만 μF 까지 용량이 있다. 일반적으로 사용온도는 85℃가 많이 사용되는데 105℃용 전해커패 시터는 스위칭 파워 등과 같이 높은 주파수와 큰 전류를 필요로 하는 곳 에 주로 사용된다. 사용 시 + / - 극성이 바뀌지 않도록 주의해야 한다.

- 탄탈(tantalum Capacitor) : 알루미늄 전해 콘덴서에 비해서 전기적 특성 이 우수하다. 탄탈은 도체이지만 산화물이 되면 우수한 절연체로 된다. 탄탈을 산화시켜서 양극으로 하고, 유전체로 한 것이 탄탈 전해 콘덴 서이며 습식(wet tantalum)과 건식(dry tantalum) 두 가지 종류가 있다.

습식은 전해 콘덴서 중에서 가장 누설 전류가 낮고 신뢰도가 높으며 고 가이다. 고주파 특성이 뛰어나고 누설 전류가 작으므로 저 잡음용으로 적합하다. 그러나 역 전압이나 리플에는 취약해 단락 사고로 이어진다.

- 페이퍼 튜블러 콘덴서(Paper Tubular Condensers) : 1930~70년대에 사용된 진공관 앰프용 콘덴서이다. 지금은 거의 사용되지 않는다.

- MKP (Capacitor, Metallized Polypropylene)

메탈필름으로 제조된 것으로 특성변화가 적다. 크로스오버 네트워크용으로 뛰어나며 대 전류 피크 치에도 왜곡이 없다. 진공관 앰프 신호회로에 적합하며 스위칭 노이즈 바이패스 용으로도 탁월하다.

- 마이카(silvered mica Capacitor)

마이카(운모)를 유전채로 사용한 콘덴서로, 마이카 양면에 금속을 증착하여 전극으로 한 적층 구조로 절연강도가 높고 온도특성이 양호하다. 종합안정도가 우수하므로 오디오, 고주파용으로 적합하다. 가격이 비싼 편이다.

- 세라믹 (Ceramic Capacitor)

스테아타이트 혹은 티탄산 바륨 같은 자기를 유전체로 사용한 커패시터인 데 유전율이 온도에 따라서 크게 달라진다. 따라서 정밀도를 요하는 회로 에 사용하면 온도편차에 의한 오차가 증가하므로 사용에 유의해야 한다.

Audio Transformers

 트랜스포머는 오디오 신호 같은 입, 출력 AC 신호를 물리적으로 같이 연결하지 않고 변환하여 AC신호로 출력 할 수 있는 전기 부품이다. 이것은 전기 자기철심(코어) 주변으로 두개 또는 그 이상의 권선(절연코일)을 감는 것으로 가능하다. 입력 측에 감긴 코일을 1차라고 하며, 인덕티브라고 하는 현상을 통해 신호가 2차 권선으로 전달되어 출력된다. 각 코일의 권선비율을 바꿈으로서 다양한 임피던스 비율의 트랜스포머를 만들 수 있다.

트랜스포머는 양방향성을 가지며 입력권선을 출력으로 할 수도 있고 반대로 출력권선을 입력권선으로 바꾸어 사용할 수 있다. 트랜스의 양방향성 특성 때문에 어떤 목적한 방향으로 사용하면 이득을 얻을 수 있지만 반대방향으로 사용하면 손실이 발생한다.

트랜스포머는 다수의 입출력 형태로 제작이 가능하다. 권선을 다수로 하여 연결하거나 중간에서 탭을 따낼 수 도 있다. 다수의 탭은 상이한 이득과 손실을 수반하는 상이한 임피던스를 제공한다.

AUDIO OUTPUT TRANSFORMERS

POWER TRANSFORMERS

트랜스포머의 용도

ㅇ 신호전압의 증(Step up), 감(step down)

- 신호레벨 호환(compatibility) 또는 정합(matching)

ㅇ 회로 임피던스의 증, 감

- 신호임피던스 호환(compatibility) 또는 정합(matching)

ㅇ 평형(balanced) 회로 ⇔ 불평형(unbalanced) 회로 전환

ㅇ AC전류만 흘러야 하는 회로에서 DC차단

ㅇ 음향장비 간 전기적 분리

- 고주파 장애파(RFI). 지선 전위차 전압 유입 차단

오디오 트랜스포머 사용 시 제약사항

첫 번째, 트랜스포머의 제약사항은 주파수 특성이다. 설계에 있어 오디오 트랜스포머는 단지 음성신호만 통과토록 한다. 따라서 20 Hz ~ 20,000 Hz 범위를 초과하는 범위의 주파수 신호는 감소되거나 차단된다.

두 번째, 제약사항은 신호 왜곡발생 점을 초과하지 않는 최대입력 레벨이다. 최대입력 레벨을 초과하면 트랜스가 포화하여 신호를 다룰 수 없다.

세 번째, 제약사항은 오디오 트랜스는 25 dB이상 신호를 증가시키면 안된다. 이 제약의 이유는, 오디오 트랜스는 통상 마이크 프리앰프를 대신할 수 없기 때문이다. 25dB이상의 이득이 필요하면 능동형 프리앰프를 사용해야 한다.

 

중요 방정식

각 코일의 권선 수는 권선비와 연관된다. 명시된 트랜스포머의 임피던스는 1.2차 권선이 어떤 회로에도 연결되지 않은 상태의 임피던스이다. 트랜스 1차에 마이크를 연결하면 2차에는 2차 임피던스가 반사되어 나타나는데 권선비의 평방근으로 수정된다.

권선비는 전압과 전류비와 연관된다.

다음 방정식은 트랜스를 사용하는 회로의 종합 이득과 손실을 결정하는데 사용된다.

진공관 트랜스포머용 컬러배선 표기(wiring color codes)

미국의 경우 진공관 전성기시대에 트랜스포머 컬러 배선 코드를 아래 표와 같이 지정했었다. 지금도 참고로 하면 편리하다.

진공관기기용 전원 트랜스

색 상		적 용
흑색		1차 권선의 탭 공통
흑색	황색	1차 권선의 탭
흑색	적색	1차 권선의 탭 마무리
적색		B+ 고압
적색	황색	고압권선의 탭
황색		정류관 필라멘트(중간탭: 황색/청색)
녹색		제1 필라멘트(중간탭: 녹색/황색)
갈색		제2 필라멘트
회색		제3 필라멘트(중간탭: 갈색/황색)

진공관용 오디오 트랜스

색 상	오디오 트랜스	스피커
흑색	리턴 / 그리드 리턴	2차권선 시작
녹색	그리드	2차권선 끝
청색	플레이트
갈색	플레이트 / 1차 센터 탭
적색	고압 B+
황색	그리드 또는 센터 탭	2차권선 탭

전자부품의 컬러 표기방식

전자컬러코드는 전자부품의 용량 값을 표시하는데 사용되며 통상적으로 저항은 물론 커패시터, 인덕터 등에 쓰인다. 이외에도 25페어 컬라 코드는 통신케이블에 사용한다.

컬러코드는 1920년 라디오생산자협회(지금은 Electronic Industrial Alliance 산하부서)에 의해 EIA-RS-279로 제정되었다(통상 국제규격은 IEC 60062), 컬러밴드는 작은 부품에 표시하기가 용이해서 원가 절감에 도움이 되기 때문에 저항부품 등에 통상 많이 사용되었다. 하지만 컬러코드를 모르는 사람에게는 큰 결점이었다. 그리고 부품이 과열되거나 더러워지면 갈색인지 등색인지 적색인지 구분하기가 어려웠다. 요즈음은 인쇄기술의 발전으로 작은 부품에 숫자를 인쇄하는 경우도 많아졌다.

저항, 커패시터, 인덕터

가끔은 컬러코드가 인쇄된 부품이 저항인지 콘덴서인지 인덕터인지 구분이 명확하지 않아 테스터기로 점검하거나 부품의 모양으로 추측하거나 회로의 기능을 보고 판단한다. 저항치는 항상 Ω(옴)으로 부호화되고, 커패시터는 pF(피코 패러드)로 그리고 인덕터는 µH(마이크로 헨리)이다.

왼쪽, 오른쪽의 구분은 C와D 밴드 사이에는 사이가 벌어져 있는 곳이 오른쪽이이고 반대편이 왼쪽이다.

밴드 A : 부품 값의 첫 번째 식별 표시 (왼쪽)

밴드 B : 두 번째 식별 표시

밴드 C : 10의 멱수(거듭제곱)

밴드 D : D밴드가 표시되어 있으면 오차 값 % 표시 , 없으면 20% 오차

예를 들어, 저항밴드의 표시가 노랑-보라-등색-금색 순이라면 아래 표를 참고하여 대조해보면 4(노랑),7(보라),3(등)-000: 47,000Ω(47kΩ)이 된다.

금색 표시는 ±5% 오차를 표시하며, 실제 저항치는 44,650∼ 49,350Ω 범위 내에 있다.

최근의 숫자 표기방식

위 사진은 기판에 실장 된 0Ω과 27Ω (27×100)의 표면실장 저항사진이다.

표면실장 부품(Surface Mounted Device)에 컬러표기 한 경우는 거의 없을 것이다. 최근에는 대부분의 수동 부품은 기판실장 방식으로 처리하고 있으며 통상 컬러가 아닌 3자리 숫자를 표기 있다. 2개 값 숫자 다음에 10의 멱수(거듭제곱)가 따라 붙는다. 472라 표기된 것은 4,700 Ω,이다.

커패시터에 새겨진 104(0.1uf)는 100 nF (10x104 pF)이며, 인덕터에 새겨진 475 는 4.7 H(4,700,000 µH)이다. 저항에 새겨진 실제 값이 27 Ω (27×100)일 경우와. 270 Ω이 270으로 표기되는 경우에는 매우 혼란스러울 수 있다. 유사한 방법으로 기존의 3자리 숫자 뒤에 정확도 표기를 추가하는 경우 4자리 숫자가 된다. 예를 들어 4701은 470x101=4700 Ω, 1%를 나타낸다. 다른 방법으로는 "kilo-" 나 "mega-" 를 소수점 자리에 넣어 표기하기도 한다.

1K2 = 1.2 kΩ = 1,200 Ω

M47 = 0.47 MΩ = 470,000 Ω

68R = 68Ω