앰프 제작시 접지방법 #2

[제이]

앰프에서 접지는 매우 중요합니다.

특히 증폭도가 높아질 수록 접지가 완벽하지 않으면 험이 발생하거나 발진이 생기는 등의 문제가 발생됩니다.

이 접지 방법은 반도체 앰프에도 동일하게 적용될 수있습니다.

접지 자료를 찾던 중 꽤 잘되어 있는자료를 찾아 번역과 약간의 설명사진을 더 추가해 쉽게 이해하도록 하였습니다.

출처: https://www.valvewizard.co.uk/Grounding.html

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15.6: 면 접지

많은 전자 교재에서 면 접지에 대해 다루는데 여기에서는 혼동을 없앨 필요가 있습니다. 면 접지는 이름에서 알 수 있듯 넓은 접지 영역으로, 종종 인쇄 회로 기판의 단일 레이어로 형성됩니다. 메가헤르츠 영역에서 작동하는 고주파 장비에서 구성 요소는 자주 앞에 말한 평면에 직접 접지되어 가능한 가장 좁은 레이아웃을 만듭니다.

이것은 이러한 주파수에서 접지 귀환 전류가 전체 평면에 고르게 흐르지 않고 자연스럽게 최소 인덕턴스, 즉 가장 작은 루프 영역의 경로를 찾기 때문입니다. 따라서 접지 전류는 평면 위의 관련 도체와 병렬로 직접 흐를 것이며 회로의 다른 부분의 접지 전류를 쉽게 간섭하지 않습니다.

많은 오래된 기타 앰프는 섀시에 다소간 무작위 접지를 사용하며 초보자는 이것을 고주파 장비에 채택된 의도적인 면 접지 방식과 혼동할 수 있습니다. 그러나 오디오 주파수에서 면 접지를 사용하는 것은 일반적으로 좋은 엔지니어링 방법이 아니라는 점을 강조 합니다. 면 접지 전류가 거의 균일하게 흐르고 서로 간섭하기 때문입니다.

섀시는 회로로부터 사용자를 보호하고 간섭으로부터 회로를 보호하며 구성을 위한 견고한 금속 상자에 불과한 것으로 간주되어야 합니다. 그것을 '하나의 굵은 와이어'처럼 취급하여 오디오 회로의 일부가 되도록 허용하는 것은 문제를 야기 합니다.

15.7: 버스 접지

하나의 논리적 접지 방식은 버스 접지입니다. 버스는 옴니버스의 줄임말입니다. (옴니버스: 많은 사람들이 함께 탈 수 있는 자동차)

여기에는 버스 와이어 또는 버스 바라고 하는 하나의 굵은 와이어를 섀시를 통해 라우팅하는 작업을 말합니다.

버스 와이어의 경로는저장 커패시터에서 파워 앰프(있는 경우), 프리앰프, 입력 단계로 이어지는 앰프 회로의 자연스러운 경로를 따라야 하며 모든 접지 연결은 동일한 자연 순서로 이를 따라 점진적으로 이루어집니다.

버스 바는 앰프의 입력 쪽 한 지점에서만 섀시에 연결해야 합니다(섹션 15.9 참조). 이것은 길고 얇은 레이아웃을 권장하는 경향이 있으며 물론 편리한 모양으로 구부릴 수 있습니다.

버스 바를 만들기 위해 주석 도금 구리 와이어를 롤로 구입하거나 벗겨진 24A 또는 32A 솔리드 코어 주 전원 와이어 조각은 유럽에서 저렴한 대안입니다. 미국에서는 14AWG 솔리드 코어도 쉽게 구할 수 있습니다.

이상적으로는 구리는 부식을 방지하기 위해주석 도금해야 하지만 취미 생활에서 까지 꼭 해야 하는 것은 아닙니다.

'첫 번째 원리' 버스 접지는 그림(15.10a)에 나와 있으며 일반적으로 회로도가 그려지는 방식을 밀접하게 따른다는 것을 알 수 있습니다. 표시된 것과 같은 매우 간단한 회로에서는 이 배열에 문제가 발생하지 않아야 합니다.

그러나 접지 연결의 정확한 위치에 더 주의를 기울이면 더 이상적인 다중 스타 접지에 가깝게 접근할 수 있으며(다음 섹션 참조), 이것은 더 복잡하거나 고이득 앰프를 구축할 때 선호됩니다.

필요한 변경 사항은 b에 나와 있습니다. 이제 버스가 저장 커패시터에서 입력 잭까지 이어지고 입력 잭 자체의 섀시에 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 이제 모든 전원 및 접지 연결이 관련 평활 커패시터에 훨씬 더 가까워져 오디오 및 전원 전류의 상호 작용이 최소화됩니다. 스피커 접지는 전력관에서 흐르는 접지 전류의 더 조용한 쪽으로 이동되었으며 모든 그리드 저항은 이제 버스에 직접 연결되지 않고 각각의 음극 저항에 연결됩니다.

이 접지 방법은 간단하고 직관적인 동시에 거의 이상적인 성능을 제공하므로 적극 권장됩니다. 버스 바의 경로가 처음부터 신중하게 계획된 경우 구성 요소 레이아웃은 거의 실물 그대로 따라 해야 실수를 하기 어려울 것입니다.

손으로 배선한 디자인에 매우 적합하며 모든 구성 요소가 여기에 납땜되면 매우 견고한 구조를 형성할 수 있습니다.

버스바에 납땜할 때 리드선을 버스 바에 여러 회 감지 마십시오. 이렇게 하면 나중에 수정하기가 매우 어렵습니다!

그림 15.10: a: 저이득 설계에 적합한 버스 접지.   b: 다중 스타 접지에 가깝게 개선된 버스 접지.

15.8: 스타 접지(일점 접지)

그림 15.11 일점 스타 접지는 이론적으로 이상적이지만 복잡한 회로에서는 비실용적입니다.

이상적인 스타 접지는 앰프의 모든 접지 연결이 매우 짧은 와이어를 통해 단일 지점으로 가져온 다음 섀시에 연결되는 것입니다.

이 지점에서 모든 전선이 방사되기 때문에 '스타 접지'라는 부르며 이 방법은 말굽 모양의 레이아웃을 장려하는 경향이 있습니다. 그림(15.11)과 같이 단일 스타접지를 사용하면 접지 루프와 접지 전류의 상호 작용이 이론적으로는 완전히 제거됩니다.

그러나 단순한 회로 이외의 경우에는 연결을 짧게 유지하기가 어렵습니다. 그리고 긴 접지선은 리드 저항과 인덕턴스를 발생시켜 단일 스타 접지의 이상적인 특성을 무력화할 뿐만 아니라 보기에 좋지 않습니다.

보다 실용적인 접지 방법은 기존의 다중 스타 접지입니다.

이전 섹션에서 언급했습니다. 이것은 일점 스타 접지의 대부분의 장점을 가지고 있지만 필요한 패턴으로 회로를 자유롭게 배열할 수 있도록 하며 단단한 버스 바가 필요 없기 때문에 실제로 그림 15.10.b의 개선된 버스 접지의 보다 유연한 버전입니다. .

평소와 마찬가지로 변압기-정류기-캐패시터 회로를 단일 회로 블록으로 먼저 구축해야 합니다. 그 이후의 모든 평활은 국부별을 형성하고, 주어진 축전기와 관련된 모든 회로는 15.9의 앞부분과 정확히 같은 방식으로 그 스타에 직접 접지됩니다.

그림 1512는 실제 출력단에서 스타 접지의 예를 보여줍니다.

그림 15.12: 일반적인 캐소드 바이어스 전력증폭단 접지

대부분의 기타 앰프에서 파워 진공관은 5극관 또는 빔 4극관입니다.

그리고 애노드-캐소드 전압보다 스크린-캐소드 전압이 노이즈가 없는 상태로 유지되는 것이 더 중요합니다.

따라서 로컬 스타는 평활 커패시터에서 만들어지고 스크린 그리드에 제공합니다(이는 그림 15.10b에서도 볼 수 있음). 여기에서는 푸시-풀 증폭기를 보여주고 있으며  CMRR(동상신호제거비)을 최대화 하기 위해 가능한 한 대칭으로 연결됩니다.

고정 바이어스 앰프에서 네거티브 바이어스 전원은 그 자체로 작은 전원으로 간주되어야 하므로 동일한 접지 논리를 적용할 수 있습니다.

전체 바이어스 전원은 자체 스타(또는 버스) 접지 방식으로 구축되며 마지막 단계(종종 바이어스 조정 포트)는 그림 15.13과 같이 최종적으로 오디오 회로에 연결됩니다.

그림 15.13: 일반적인 고정 바이어스 전력증폭단 접지.

출력 트랜스의 2차측(사용되는 경우)은 항상 두꺼운 와이어를 사용하여 스피커 잭에 직접 배선해야 합니다. 이것은 어떤 접지 방식이던 상관없습니다. 그런 다음 별도의 와이어(굵은 선이 필요하지 않음)는 스피커 잭의 음극 에서 적절한 스타접지 까지 다시 연결해야 합니다.

전역 피드백이 사용되지 않는 경우 이 스피커 접지선은 파워 앰프의 스타접지로 연결되어야 합니다.

전역 피드백이 사용되는 경우 스피커 접지는 피드백이 적용되는 단의 로컬 스타로 연결되어야 합니다. 이 곳은 보통 위상 반전 증폭단 입니다(예: 그림 15.14).

그림 15.14: 일반적인 프리앰프의 다중 스타 접지.

그림 15.14는 다중 스타 접지를 사용하여 일반적인 프리앰프를 배치하는 방법을 보여줍니다. 이는 그림 15.10b의 개선된 버스 접지와 거의 동일해 보입니다. 버스 바는 데이지 체인이되었습니다.

말할 필요도 없이 이러한 모든 연결은 가능한 한 짧아야 합니다. 오디오가 아닌 접지(예: 채널 전환용)는 노이즈가 있는 것으로 간주되어야 하며 오디오 스타접지로 직접 연결되지 않고 저장 커패시터로 연결되어야 합니다.

이 접지 시스템의 어떤 부분도 아직 섀시/접지에 연결되어 있지 않습니다. 전체 오디오 회로는 여전히 섀시 내부에 효과적으로 떠 있습니다. 다음 섹션에서는 회로 접지와 섀시 사이에 만들어지는 유일한 연결을 지정합니다. 

15.9: 접지-섀시 연결

PCB, 터렛 보드 또는 배선된 점대점에서 회로 레이아웃을 설계하고 합리적인 접지 방식을 충실히 따랐다면 마침내 회로 접지를 한 지점에서만 섀시(접지 연결)에 연결해야 합니다. 이 연결은 순전히 안전/차폐 목적을 위한 것입니다.

터렛보드(러그기판)

정상적인 상황에서는 이 연결에 회로 전류가 흐르지 않습니다. 이는 전류에 대한 리턴(반환)이 아니라 전압 기준일 뿐입니다.

그라운드-섀시 연결의 위치는 중요합니다. 왜냐하면 우리는 필연적으로 전원으로 작동되는 이펙트 페달이나 외부 프리앰프와 같은 다른 전원 장치를 앰프에 연결하기를 원할 것이기 때문입니다. 이러한 기기에는 자체 접지된 섀시가 있으므로 두 개를 함께 연결하면 오디오 상호 연결 및 주 접지를 통해 접지 루프가 생성됩니다.

이 루프는 넓은 영역을 가지므로 상당히 무해한 자기장이라도 내부에 상당한 노이즈 전류를 생성할 수 있으며 전원 공급 장치 접지 전류도 한 장치에서 다른 장치로 흐를 수 있어 다른 험 소리가 발생합니다.

상황을 설명하기 위해 그림 1515는 함께 연결된 두 개의 장치(이 경우 별도의 프리앰프와 파워 앰프)와 결과적인 접지 루프의 단순화된 다이어그램을 보여줍니다.

그림 15.15: a: 접지-접지 잘못된 연결-전원 공급 장치 전류가 장치 간에 흐를 수 있습니다. b: 접지 대 접지 올바른 연결- 증폭기의 입력에 접지연결

a에서 접지와 접지 연결은 최적이 아닌 위치에서 이루어졌기 때문에 화살표로 표시된 것처럼 각 장치의 전원 공급 장치 전류가 다른 장치로 흐를 수 있습니다. 자기 유도 험 전류도 동일한 접지 루프를 중심으로 흐릅니다.

전체적으로 열악한 상황입니다.

접지 섀시 연결을 파워 앰프의 바로 입력으로 이동하면 b에서와 같이 상황이 훨씬 개선됩니다. 루프 영역이 줄어들고 자기 유도 전류와 파워 앰프의 전류가 이제 프리앰프와 완전히 분리됩니다.

프리앰프의 전류는 여전히 오디오 인터커넥트를 따라 흐를 수 있지만 적어도 파워 앰프의 전체 접지 회로에는 흐르지 않습니다.

이제 독자들은 프리앰프의 접지 섀시 연결을 출력으로 이동하여 접지 루프를 훨씬 더 작게 만들면 상황이 더욱 개선될 수 있다는 점을 지적할 수 있습니다.

이것은 사실이지만 프리앰프의 입력에 세 번째 장치가 연결되어 있으면 (a)에서 시작한 것과 동일한 문제가 발생합니다.
그리고 오디오 체인의 끝에 있는 장치는 이전 장치보다 더 큰 신호 레벨을 처리하고 노이즈에 덜 민감하기 때문에 (b.)의 배열이 항상 채택된 것입니다.

  즉, 접지와 섀시 연결은 항상 증폭기 회로의 입력 잭에서 바로 이루어져야 합니다. 이상적으로 이 연결은 잭 소켓에서 안전 접지 점 근처 지점까지 연결되어야 하지만 일반적으로 섀시의 다른 부분에 연결하는 것이 좋습니다.

15.10: 리프트 그라운드(접지를 끊는)

두 장치를 함께 연결할 때 주전원 접지를 통해 접지 루프를 생성하는 문제를 해결하기 위해 일부 기기는 리프트 그라운드 스위치를 제공합니다.

그림 15.16: 험 루프 차단 네트워크(회로)와 선택적인 접지 리프트 스위치. 섀시는 안전상의 이유로 항상 주 접지에 연결되어 있습니다.

이렇게 하면 섀시에서 오디오 접지가 분리되어 루프가 끊어집니다. 그러나 섀시와 주 접지 사이의 연결은 끊어지지 않습니다. 섀시는 항상 접지된 상태를 유지해야 합니다!

오디오 접지와 주 전원 접지 사이의 연결을 완전히 끊는 것은 여전히 안전에 영향을 미치므로 절충안은 대신 험 루프 차단 네트워크(회로)를 사용하는 것입니다.

이것은 100nF ~ 470nF 커패시터와 병렬로 연결된 10Ω 저항으로 구성됩니다.

접지 루프가 생성되면 이제 10Ω 저항이 직렬로 연결되어 전원 공급 장치 접지 루프 전류는 무시할 수 있는 수준으로 줄게 됩니다.

커패시터는 고주파수에 관한 한 오디오 접지가 섀시에 직접 연결된 것처럼 보이도록 하므로 무선 간섭에 대한 차폐가 여전히 우수합니다.

저항은 고장 전류를 견딜 수 있도록 5W정도의 전력용 저항입니다. 한 쌍의 고전류 다이오드도 역병렬로 연결하여 더 심각한 오류 전류를 우회하여 퓨즈가 안정적으로 끊어지도록 해야 합니다.

그림(15.16)과 같이 6A 이상의 브리지 정류기가 매우 편리합니다(고전압 정류기일 필요는 없음). 실리콘 다이오드는 전압이 약 0.6V에 도달할 때까지 켜지지 않으므로 작은 험 전압에 관한 한 접지 루프는 여전히 차단된 것처럼 보입니다. 저레벨 프리앰프, 믹서, 기타 노이즈에 민감한 장비에는 그림과 같이 스위치가 포함될 수도 있지만 파워앰프에는 필요하지 않습니다.

출처 soundonsound.com

15.11: 다중 채널 증폭기 접지

증폭기에 하나 이상의 채널이 있는 경우 접지와 섀시를 연결할 위치를 결정해야 합니다. 채널 사이에 접지 루프가 생성되므로 모든 입력을 섀시에 연결해서는 안 됩니다. 채널 중 하나가 다른 것보다 훨씬 더 높은 게인을 가지고 있으면 다른 채널이 접지 루프 험에 덜 민감하기 때문에 섀시에 연결해야 하는 입력입니다.

증폭기에 하나 이상의 고이득 채널이 있는 경우 두 채널이 만나 하나가 되는 증폭기에 섀시 연결을 추가로 만드는 것이 더 나을 수 있습니다. 이것은 그림(15.15)과 같이 다른 장비가 부착될 때 접지 루프 험의 가능성을 증가시키므로 험 루프 치딘 네트워크(회로)를 통해 연결해야 합니다.

이 방법을 사용하는 일반적인 2채널 접지 방식은 그림(15.17)에 나와 있습니다.

그림 15.17: 2채널 앰프에 적용된 멀티스타 접지 방식.

 로컬 스타는 A-E 지점에 있으며 A-C 및 A-E의 두 개의 개별 데이지 체인이 사용되어 전원 공급 장치의 양극 쪽 경로를 반영합니다.

두 조인이 섀시에 연결되는 지점으로 위상 인버터 또는 전원 출력 단계에 있을 수 있습니다. C2와 C3는 무선 픽업(전파 유입)의 가능성을 줄이기 위해 입력 잭과 섀시 사이에 직접 추가할 수 있지만 이는 드문 경우입니다.

15.12: 기타 접지 연결

일부 변압기에는 1차측과 2차측 사이에 내부 스크린(차폐)이 있습니다.

2차 코일 사이의 표유 커패시턴스를 줄이기 위해 접지해야 합니다. 일반적으로 변압기 장착 볼트 중 하나를 통해 섀시의 편리한 지점에 연결할 수 있습니다. 그렇지 않으면 다른 중요하지 않은 접지와 같이 저장 커패시터의 음극 끝에 연결될 수 있습니다. 

히터 전원을 상승시키지 않고 단순히 접지된 경우 일반적으로 이 연결을 섀시의 편리한 지점이나 저장소 커패시터에 가까운 지점에 연결할 수 있습니다.

히터전원 상승(elevate)

그러나 히터 험은 여러 가지 방식으로 유도되므로 회로 접지의 다양한 지점에 연결하여 험 발생이 적은 지점을 확인하는 실험을 해볼 필요가 있습니다.

구형 증폭기는 흔히 캔 캡으로 알려진 다중 섹션 커패시터를 사용했습니다.

can-capacitor (캔 캐패시터)

1개의 캔캡에는 공통 음극 단자와 2~3개의 커패시터가 들어있습니다. 이것은 공간과 비용을 절약했기 때문에 당시에는 편리했습니다. 그러나 이 콘덴서의 문제는 마이너스 단자가 하나만 있기 때문에 편리하지 않을 수 있는 스타 접지를 채택하도록 강요한다는 것입니다.

가장 좋은 방법은 캔 커패시터를 전혀 사용하지 않는 것입니다. 비절연 잭 소켓처럼 이 콘덴서는 시대 착오적입니다.

그러나 여전히 사용 하려는 독자의 경우 저장 캐패시터는 별도의 전용 커패시터를 사용하고 나중에 평활화 단계를 위해 캔 캡을 사용하는 것이 합리적인 절충안이 될 것입니다. 그러나 어떤 경우든  접지 연결은 항상 가능한 한 짧게 유지해야 합니다.

[솔잎을]

좋은 자료.. 감사합니다~

[제이]

감사합니다~

[변문진]

공부 할수록 어려워 지네요.
고맙습니다.^^

[제이]

감사합니다.