[작업중] 일반적으로 많이 사용하는 NPN타입 BJT (2N2222, 2N3904, 2N4401) 데이터 시트 보는 방법

출처 : http://www.aoc.nrao.edu/~pharden/hobby/HG_DS1.pdf

Handyman's Guide to... 문서 중에는 트랜지스터를 이해하는데 유용한 것들이 많이 있다. 그 중에서 가장 기초적인 것을 살펴보고자 한다. BJT중에서 일반적으로 많이 사용하는  것들은 2N2222, 2N2222A, 2N3904, 2N4401, MMBT3904등이다. 모두 다 NPN타입이다. 제조사의 안내서를 보면 살펴보아야할 일반적인 정보들은 다음 네가지정도이다.

* 최대 부하 특성 (Maximum (Breakdown) Ratings)
* 켜짐 상태 특성 ("On" Characteristics )
* 소신호 특성 (Small Signal Characteristics )
* 스위칭 특성 (Switching Characteristics)

1. 최대 부하 특성

최대 부하는 transister에서 열이 발생해서 파괴 되지 않는 선에서 허용되는 전압과 전류 제한값이다. 보통 살펴보아야 할 값들은 Vceo, Vcbo, Ic, 그리고 Pd 등이다. 일반적으로 transistor의 데이터 시트의 Electronic Characteristic 항목에 이러한 사항들이 나와 있다.

BJT방식의 transistor의 기호와 다리 이름은 간단히 검색해보면 나온다. Collecter, Base, Emitter로...

NPN 타입의 BJT 트렌지스터.
출처 : http://macao.communications.museum/eng/exhibition/secondfloor/moreinfo/2_10_3_howtransistorworks.html

PNP 타입의 BJT 트렌지스터.
출처 : http://macao.communications.museum/eng/exhibition/secondfloor/moreinfo/2_10_3_howtransistorworks.html

전압증폭기로써 사용도 하지만 트렌지스터의 동작 설명을 간단히 하기 위해서 전기 스위치로써의 동작을 살펴보자. NPN타입의 트렌지스터를 예를 들어 보자. Emitter와 Base사이에 작은 전압(통상 0.7V 이상)을 걸어주면 Collecter에서 Emitter사이에 전류가 흐르지 못하게 하였던 p형 반도체가 Base에 걸린 전압에 비례하여 Collectet와 Emitter사이에 전류를 흐르게 해준다. PNP형의 트렌지스터의 동작도 마찬가지이다.

그럼 이와 같이 동작하는 트렌지스터에 아무런 전압이나 전류가 허용가능하냐면 그렇지가 않다. 각 트렌지스터의 종류에 따라서 각 터미널에 허용되는 전압과 전류가 다르다. 이러한 부분은 데이터 시트에서 확인해야하는데 대부분 어느 부분에 허용되는 전압 혹은 전류인지에 대한 설명없이 기호로 모든 설명을 대신한다. 다음은 이 중 꼭 알아 두어야 할 기호에 대해서 설명한다.

* Vceo는 Collecter와 Emitter 사이에 걸어 줄 수 있는 최대 전압을 의미하고 위의 BJT들은 최소 30V이다.

* Vcbo는 Collecter와 Base 사이에 걸어 줄 수 있는 최대 전압을 의미하고 마찬가지로 최소 60V이다.

* Vebo는 Emitter와 Base 사이에 걸어 줄 수 있는 최대 전압으로 보통 5-6V정도이다. 하지만, 이 값이 정확하지 않다. 이 값을 믿고 5V정도 걸어주면 망가지기 쉽상이다. 그러니깐 NPN 타입의 BJT가 동작하기 위한 Biasing 전압 Vbe는 Vebo보다 작아야 하고 Vebo의 값은 신뢰성이 없기 때문에 한참 적은 값으로 Vbe를 정해야 한다. 물론 DC 전압에 AC 전압이 합쳐진 최대 전압도 Vebo보다 많이 적어야 한다.

* Ic는 Collecter에서 흐를 수 있는 최대 전류이다. Collecter에 흐르는 전류와 관련해서 주의해야 할 것은 열폭주이다. Collecter에 흐르는 전류와 BJT의 발열는 서로 비례관계이면서 주고받는 사이여서 온도에 따라 제어해주지 않으면 종국에는 폭발하게된다. Ic만 고려했다고 주의하지 않으면 폭발할 수 있다. 발열이 없는 용도도 상관없지만. 그리고 이러한 현상을 catastrophic substrate failure라고 한다.

출처 : http://www.aoc.nrao.edu/~pharden/hobby/HG_DS1.pdf

2. 켜짐 상태 특성

BJT 트렌지스터의 켜짐 상태라는 것은 Base 전압에 따른 Collecter와 Emitter에 흐르는 전류가 선형 관계를 이루는 적절한 Base 전압이 걸린 상태를 의미한다. 이 상태에서 트렌지스터의 출력 부에서 입력 전압에대한 증폭된 전압을 관찰 할 수 있다. 이와 같은 방식이 BJT를 증폭기로써 동작하게 하는 원리이다.

이러한 켜짐 상태는 통상 Base에 기본적인 DC전압이 인가(바이어스 전압)되고 이 전압을 bais  전압이라고 한다. 그리고 bias 전압은 이 DC 전압에 약간의 크기의 +- 전압이 추가된 전압에 비례하는 Collecter 전류의 선형 증폭이 가능한 지점을 말한다. 즉, 작은 진폭을 갖는 아날로그 전압이 이 바이어스 전압에 첨가하면 Base 전압에 비례하는 Collecter전류가 흐르게 된다. 일반적인 BJT의 복잡한 주변회로들은 이러한 동작점을 결정해 주기 위해서 첨가 되는 것이 대부분이다.

아무튼 이러한 동작점을 만들기 위한 Vbe의 최소 전압은 보통 0.7V이다. 이 이상의 전압부터 Collecter에 전류가 흐르기 시작한다. 켜짐 상태 특성을 설명하는 데이터 시트의 값들은 절대적인 값들이 아니다. 그도 그럴 것이 동작점은 한 두 곳이 아니기 때문에 그냥 참조 용도 이다. 그러니깐 각 값들에는 주어진 조건이라는 것이 있다. 이러한 조건에서 이러한 특성을 나타낸다라는 식의 서술이 되겠다. 여기서, 새로 알아 두어야 할 값은 직류 전류 증폭율과 교류 전류 증폭율이다. 각각 HFE(hFE) 와 Hfe(hfe)으로표기한다.

현 시점에서 나도 자세히는 모르겠지만 Base에 가해지는 전압 대비 Collecter에 흐르는 전류의 증폭율이 아닌가 추정된다. 아무튼 Collecter에 흐르는 전류와 Vce의 전압을 일정한 값으로 유도할 수 있는 Base 전류값을 모두 구하여 증폭율의 최대값과 최소값을 구하는 것 같다.

이 값은 여러가지 요인에 따라 디바이스 마다 다르단다. 설계를 할때는 최대값과 최소값의 중간 값을 증폭율로 보고 보통 100정도의 HFE로 간주하여 설계할 것을 추천한단다. 그리고 포화 전압(Saturation Voltage)이라는 것이 있다.

출처 : http://www.aoc.nrao.edu/~pharden/hobby/HG_DS2.pdf

리튬 이온, 리튬 폴리머 배터리 충전기 만들기

우선 필요한 것은 9V사이즈의 배터리를 충전하기위한 회로를 구성하고 싶었다.

많은 충전회로가 존재하지만 대부분의 회로는 USB의 전원을 이용해서

3.7V의 단일 셀을 충전하기 위한 것이다.

용도에 따라서 직렬로 혹은 병렬로 연결해서 전압과 전류를 변경해야 하는 경우는

특수하게 제작된 충전기를 구매해야 한다.

하지만, 정전압(Constant Voltage) 이면서 정전류(Constant Current)를 지원하는 회로를

종종 찾아 볼 수 있다.

내가 원하는 9V 사이즈의 배터리는 7.4V에 200mA에서 500mA의 용량을 가지고 있다.

http://rockgrotto.proboards.com/thread/7708/zigisg-portable-amp?page=7

http://www.all-battery.com/tenergy9v250mahnimhhighcapacityrechargeablebattery.aspx

http://www.all-battery.com/tenergy9v-premium-rechargeablebattery10005.aspx

맨 위의 배터리는 Li-Ion 배터리이고 나머지 두개는 Ni-MH 배터리이다.

판매하는 충전기도 있지만 나의 경우 회로로 내장하고 싶었다.

http://www.all-battery.com/TN347Smart2-Bay9VLi_ion_NiMH_NiCdBatteryCharger-01347.aspx

Specifications:

Input	Input voltage: 110Va.c. 50Hz 40mA
Output	8.4Vd.c. 65mA
Weight	3.2 oz
Characteristic	Suitable for 9V Li-ion or Ni-MH /Ni-Cd battery.
	Charge1 or 2 PCS 9V rechargeable batteries
	Charge with the function of time control
Operating Instruction	Insert the battery into the battery compartment with correct direction of polarity
	Plug the charger into AC outlet
Environmental	Operating temperature: 0℃ to 35℃ ambient
	Storage temperature: -20℃ to 80℃
	Operating humidity:20% to 90% RH
	Storage humidity: 20% to 90% RH

위의 내용을 보면 Li-Ion과 Ni-MH/Ni-Cd 배터리 모두를 지원한다.

구매하기 전까지 회로를 알아 볼 수 없지만

아마도 8.4V 전정압에 65mA이하의 전력을 공급해 주면 충전이 가능한 것으로 보인다.

그래서 찾아 본 회로는 다음과 같다.

http://www.instructables.com/id/How-to-make-Lithium-charger/

기본적인 동작은 1K옴의 가변저항으로 출력 전압을 조절 할 수 있고

1옴/1W의 저항으로 650mA이하의 전류를 공급하게 된다.

좀더 찾아 보면 위의 회로의 원본에 해당하는 회로를 더 찾아 볼 수 있다.

http://www.shdesigns.org/lionchg.html

개선된 버전들이 존재하는데

내가 원하는 8.4V에 65mA의 CVCS회로 필요하다.

위의 회로에서 1옴/1W의 저항을 10옴/1W의 저항으로 변경하면 전류는 65mA이하의 전류로

회로를 구성할 수 있다.

9V Battery의 혼란

어렸을 적 FM 라디오에 많이 사용하였던

혹은 휴대용 전자 키트를 제작할때 전원으로 많이 사용하였던

사각형의 금속에 쌓여 있는 배터리를의 9V라는 문구는 출력 전압을 일컷는 것일까 ?

9V라는 것은 출력 전압을 말하는 것이 아닌 것 같다. 배터리의 사이즈 규격 인가 보다.

개개의 배터리는 출력 전압이 9V인 것이 있다.

대표적인 것들 알카라인, 리튬 전지로 충전은 불가능 하지만 출력 전압이 9V, 9.6V이다.

하지만, 충전 가능한 니켈-카드늄(Ni-Cd), 니켈-메탈 하이브리드(Ni-MH), 리튬-이온(Li-Ion), 리튬-폴리머 전지(Li-Po)는 7.4V 내외의 전압을 보여준다.

무턱대고 구매했다간 낭패를 볼 수있다.

안드로이드 스마트폰의 micro USB 포트의 모드 변환

아는 사람의 부탁으로 스마트폰의 micro USB 포트가 USB 뿐만 아니라 오디오, 해드셋, 충전 기타 등등의 많은 기능을 수행한다는 것을 알게되었다. 하지만, 아이폰에서 그 많은 기능을 하기위해서 많은 핀들이 존재하는데 다른 스마트폰에서 5핀 밖에 안되는 micro USB 포트로 수행한다는 것은 뭔가 추가적인 기능을 하는 부분이 존재하리라 짐작된다.
검색을 해보니 삼성 스마트폰에만 해당하는 내용일 수 도 있겠지만 FSA9480라는 Fairchild사의 USB 스위치라는 것이 이러한 기능을 수행하도록 되어 있다고 한다. 기본적인 원리는 USB 포트의 D+와 D- 사이에 걸리는 저항값을 통해서 USB OTG로 동작할 것인지, 해드셋으로 동작할 것이지 등등의 모드 전환을 수행한다고 되어 있다. 

USB ID resistor values

Mode Name	Resisor value	Internal mode value	Description
RID_USB_OTG_MODE	0 (GND)	0 0 0 0 0	USB OTG Mode
RID_AUD_SEND_END_BTN	2 K	0 0 0 0 1	Audio Send_End Button
RID_AUD_REMOTE_S1_BTN	2.604 K	0 0 0 1 0	Audio Remote S1 Button
RID_AUD_REMOTE_S2_BTN	3.208 K	0 0 0 1 1	Audio Remote S2 Button
RID_AUD_REMOTE_S3_BTN	4.014 K	0 0 1 0 0	Audio Remote S3 Button
RID_AUD_REMOTE_S4_BTN	4.82 K	0 0 1 0 1	Audio Remote S4 Button
RID_AUD_REMOTE_S5_BTN	6.03 K	0 0 1 1 0	Audio Remote S5 Button
RID_AUD_REMOTE_S6_BTN	8.03 K	0 0 1 1 1	Audio Remote S6 Button
RID_AUD_REMOTE_S7_BTN	10.03 K	0 1 0 0 0	Audio Remote S7 Button
RID_AUD_REMOTE_S8_BTN	12.03 K	0 1 0 0 1	Audio Remote S8 Button
RID_AUD_REMOTE_S9_BTN	14.46 K	0 1 0 1 0	Audio Remote S9 Button
RID_AUD_REMOTE_S10_BTN	17.26 K	0 1 0 1 1	Audio Remote S10 Button
RID_AUD_REMOTE_S11_BTN	20.5 K	0 1 1 0 0	Audio Remote S11 Button
RID_AUD_REMOTE_S12_BTN	24.07 K	0 1 1 0 1	Audio Remote S12 Button
RID_RESERVED_1	28.7 K	0 1 1 1 0	Reserved Accessory #1
RID_RESERVED_2	34 K	0 1 1 1 1	Reserved Accessory #2
RID_RESERVED_3	40.2 K	1 0 0 0 0	Reserved Accessory #3
RID_RESERVED_4	49.9 K	1 0 0 0 1	Reserved Accessory #4
RID_RESERVED_5	64.9 K	1 0 0 1 0	Reserved Accessory #5
RID_AUD_DEV_TY_2	80.07 K	1 0 0 1 1	Audio Device Type 2
RID_PHONE_PWD_DEV	102 K	1 0 1 0 0	Phone Powered Device
RID_TTY_CONVERTER	121 K	1 0 1 0 1	TTY Converter
RID_UART_CABLE	150 K	1 0 1 1 0	UART Cable
RID_CEA936A_TY_1	200 K	1 0 1 1 1	CEA936A Type-1 Charger 1
RID_FM_BOOT_OFF_USB	255 K	1 1 0 0 0	Factory Mode Boot OFF-USB
RID_FM_BOOT_ON_USB	301 K	1 1 0 0 1	Factory Mode Boot ON-USB
RID_AUD_VDO_CABLE	365 K	1 1 0 1 0	Audio/Video Cable
RID_CEA936A_TY_2	442 K	1 1 0 1 1	CEA936A Type-2 Charger 1
RID_FM_BOOT_OFF_UART	523 K	1 1 1 0 0	Factory Mode Boot OFF-UART
RID_FM_BOOT_ON_UART	619 K	1 1 1 0 1	Factory Mode Boot ON-UART
RID_AUD_DEV_TY_1_REMOTE	1000.07 K	1 1 1 1 0	Audio Device Type 1 with Remote 2
RID_AUD_DEV_TY_1_SEND	1002 K		Audio Device Type 1 / Only Send-End 2
RID_USB_MODE	Open	1 1 1 1 1	USB Mode, Dedicated Charger or Accessory Detach

출처 : http://www.jetdroid.org/moin/SamsungUARTdebugging

이와 같은 기능을 이용해서 삼성 스마트폰 제조 과정에서 스마트폰의 정상동작을 점검하는 디버그 장비로 활용하는 것같다. 이름도 얄딱구리한 Samsung Anyway JIG라는 것이 바로 그것인 것 같다.

출처 : http://forum.xda-developers.com/showthread.php?t=1629359


비슷한 기능의 것들이 다른 스마트폰에도 있을 것이다. 우선은 위의 기능을 이용해서 micro USB 포트를 다른 모드로 동작하도록 해 보아야 겠다. 디버깅 포트로도 해보고 오디오 기능으로도 해보고 말이다. 그런데 삼성 스마트 폰이 없다. ㅋㅋㅋ

[작업중] 두 개의 Digital Potentiometer를 이용한 정확한 Dual Potentiometer의 구현

앰프를 제작하다 보니 Dual Pot을 항상 사용하게 된다.

기계적인 장치이다 보니 두 개의 가변 저항이 물리적으로 아무리 잘 조합되어 있다고 하더라도

두 가변 저항간의 저항 차이가 항상 발생한다.

뭐 정확하다는 것들도 존재하지만, 가격대 성능비는 허무할 정도다.

뭐 이것도 가격 따지면 바보 짓이지만 오디오 매니아 들에게

이정도의 가격에는 둔감할 것으로 여겨져서 한번 해볼만 하다고 생각된다.

생각하고 있는 조합은 I2C 포트와 몇개의 GPIO를 가지고 있는 8 Pin 짜리 AVR이나 PIC 컨트롤러와

두 개의 AD5161이라는 디지털 저항, 그리고 Rotary Encoder를 사용하는 방법이다.

크기가 조금 커지긴 하겠지만 두 저항간의 정확도는 의심할 여지 없다.

• 준비물
• 소형 LDO, LM1117혹은 그 변종들, 출력은 5V로 설정
• 8 Pin 짜리 AVR혹은 PIC (내장형 오실레이터, 한개의 I2C 포트, 두개의 외부 인터럽트 포트는 기본적으로 갖추고 있어야 한다.)
• ATtiny25 : 8Pin, 2Kbytes Flash, 0.12Kbytes SRAM, 128Bytes EEPROM, 20Mhz, TWI(I2C), SPI
• ATtiny45 : 8Pin, 4Kbytes Flash, 0.25Kbytes SRAM, 256Bytes EEPROM, 20Mhz, TWI(I2C), SPI
• ATtiny85 : 8Pin, 8Kbytes Flash, 0.5Kbyters SRAM, 512Bytes EEPROM, 20Mhz, TWI(I2C), SPI
• 10K의 Digital Pontentiometer 두개
• Analog Device 사의 AD5161
• Rotary Encoder
• Alps사의 EC11B, Metal Shaft Rotary Encoder, http://datasheet.octopart.com/EC11B15242AF-ALPS-datasheet-13029753.pdf
• 입력 전압은 어떻게 해야 좋을지 모르겠다. 우선 크기 위주로 그리고 확장 가능하도록 추후에 여러 개를 블럭처럼 연결해서 모두 동일한 저항값을 갖도록 할 수 있도록 만들어 보자.
• 하드웨어 설계
• 소프트웨어 설계
• 결과물
• 성능

....... 작업중 ..........

Toggle Switch 용어

Toggle Switch를 구매하고 배송된 물품을 보고 내가 뭘 구매한건가 하는 생각이 들었다.
우선 SPDT와 DPDT의 용어 Mom-Off-Mom, On-Off-On라고 하는 스위치 동작에 관한 설명을 제대로 고려하지 않고 구매 한 것같다.

우선 SPDT와 DPDT는 각각 Single Pole, Double Throw이고 Double Pole, Double Throw이다 그림은 http://en.wikipedia.org/wiki/Single_pole,_double_throw#Contact_terminology 에 자세하게 나와 있다.

그리고 결과적으로 스위치를 눌러보고 황당했던 Mom이라고하는 스위치 동작에 관한 용어는 Momentary를 줄인 말로 누르는 순간만 접속되는 모드를 이야기 한다. 예를 들면 Mom-Off-Mom이라고 하면 스위치가 좌측에 있으면 그 순간만 On되고 중간에 있으면 Off 상태를 유지하고 우측에 있는 순간만 On되는 모드를 이야기 한다. 좀 해깔리는데 그 순간만 On 된다고 하는 이야기는 Toggle Switch 내부에 스프링이 있어서 좌측 위치에서 손은 놓아 버리는 순간 중간위치로 가버리게 된다는 이야기다. 그럼 일반적으로 전원에 사용하는 스위치는 On-Off, On-Off-On, On-On등의 모드의 스위치를 선택해야한다.

Hybrid Headphone Amp 만들기

• 이전에도 살펴 보았지만, 기존의 것들을 참고하여 보완해 가는 방식으로 진행하고자 한다.
• 우선 참고하고자 하는 회로는 diyaudioproject.com에서 검색한 12AU7과 MOSFET IRF510을 이용한 회로를 사용하고자한다.
• diyaudioproject.com/Solid/12AU7-IRF510-LM317-Headamp/
• 전원은 12V 단일 전원을 사용하였다. 신정섭님이 설계하신 MHHA는 정말 기발하긴 한데 아쉽게도 24V 전원은 휴대용으로 사용하기에 제약이 많다.
• www.headphoneamp.co.kr/index.php?mid=diy-sijosae&page=1&document_srl=19870
• 24V 아답터를 구하는 것도 힘들 뿐아니라 24V의 배터리를 구하기는 더힘들다.
• YAHA라는 독일 사람이 비슷한 개념의 헤드폰 앰프를 구상했다.
• http://www.fa-schmidt.de/YAHA/ 
• 12V의 전압을 사용하고 IRF510과 LM317을 단일 OPAMP로 구성하여 한층 더 간소화 하였다. 공간이 더 많이 줄 수 있다.
• 이건 너무나도 깔끔해서 살펴 보았다. http://www.geocities.jp/shirocable/ha11.html
• 이 회로는 많은 변화가 가능하지만, 단순 미를 살리고자 하는 정신을 살리는 차원에서 OPAMP에 대한 변경보다는 진공관의 Heater의 전원을 6.3V로 제공하거나 12.6V로 제공하거나 하는 차원의 차이거나 이 전원을 정전류 방식으로 제공할 것이냐 정전압 방식으로 제공할 것이냐는 변화가 주를 이루고 있다. 정전압 방식이 Heater를 데우는데 좀 더 효율적이지만 진공관의 수명을 늘리는 차원에서는 정전류 방식이 좀더 좋은 방법이 된다. 이 건 사용자의 선택 사항인것 같다.
• 그냥 하드웨어적인 구성방식만 놓고 보자면 왜 YAHA 헤드폰앰프를 사용하지 않고 Rozers Gomez씨의 헤드폰 앰프를 사용하느냐? 하는 질문에 대한 대답은 다음과 같다.


• Rozers Gomez씨가 YAHA방식과의 차이에 대해서 직접 언급한 내용이다.
• "The plate load resistor, generally called RL in most circuits P1 in mine. sets the gain of the tube. Now remember we are limited by the power supply, because too much gain will cause clipping and distortion. Also CK or C2 in the schematic will increase gain ( or in respect prevent decrease in gain) by maintaining the correct cathode voltage, also known as AC bypass. 
  
  If your amp is still on the breadboard take out c2 and you will notice a decrease in gain, well enough to notice. This amp is designed for 10db of gain, enough for headphone use.
  
  Now headphone impedance is a whole other animal. The mosfet buffer has a gain of approximately 1, its job is to decrease the amps output impedance to match the impedance of the headphones. You may have seen opamp buffers were the output is tied to the negative input pin. This is used in fa-schmidts yaha amp http://www.fa-schmidt.de/YAHA/
  
  My amp was a combination of the yaha with a Szekers, it was improved by using the plate voltage to bias the buffer and reducing part count. 
  
  Gio has an awesome example of the Szekeres mosfet follower amp."
• 그 부분만 해석해 보자면 "요즘의 헤드폰의 임피던스(일종의 저항)는 완전히 다른 종류(기존의 스피커와 비교해 보자면?)의 것이다. MOSFET(여기서스크린샷, 2013-01-20 15:06:23 IRF510을 일컷는 것 같음) 버퍼는 거의 1에 가까운 증폭률을 가지고 있다. 이것의 용도는 앰프의 출력 임피던스를(진공관 앰프의 출력단의 임피던스를 일컫음) 감소시켜 헤드폰의 임피던스와 일치하게 만들어주는 것이다. 당신은 아마도 일반적인 OPAMP 버퍼의 출력이 마이너스 입력 핀에 묶여져 있는 회로를 많이 보았을 것이다. 이러한 문제점은 fa-schmidts씨의 yaha 앰프에서도 사용되었다. 나의 앰프는 yaha와 Szekers의 mosfet follower amp의 조합이다. 이것은 사용하는 부품의 수를 줄이고 버퍼에(MOSFET을 일컫음) 진공관의 Plate 전압을 연결함으로써 개선하였다."라고 말한다. 자세한 기술적인 것들은 검토해 보아야 겠지만 어쨌든 더 좋다는 말이다.
• 배터리 선정
• 배터리는 안정적이지는 않지만 현재 널리 사용하고 쉽게 구할 수있는 Li-Ion이나 Li-Po 배터리를 사용한다.
• 궁극적으로 12V의 전원을 만들어 내는 것을 목적으로 하고 있기 때문에 배터리는 그 보다 더 높은 전압을 사용한다.
• 규격화된 Li-Ion 혹은 Li-Po 배터리 셀은 3.7V의 전압을 갖는다.
• 최저 3.4V에서 최고 4.0V의 전압 변화를 보인다.
• http://www.batteryspace.com/Ultra-High-Energy-Li-ion-18650-Cylindrical-Rechargeable-Cell-3.7V-2800mAh.aspx
• 4개의 셀을 직렬로 구성하여 14.8V의 전압을 갖는 배터리 팩을 구성한다.
• http://www.batteryspace.com/li-ion18650battery148v2200mah3256whbatterymoduleflatprewiredwithpcbandfuelguage.aspx
• http://www.batteryspace.com/custom-polymer-li-ion-battery-14-8v-3200mah-47-4wh-with-jst-connector-3-84.aspx
• 물론 보호회로를 추가하여 배터리의 안정성을 보장한다.
• 전원 부분은 험이나 배터리 사용을 고려하여 Fairchild사의 ka378r12를 사용하여 12V의 최대 3A의 전력을 공급할 수 있도록 하고자한다.
• 물론 발열이 조금 걱정되는 부분이다. PCB 설계시 Heatsink를 고려하였다.
• 배터리 전원은 14.8V의 4Cell의 Li-Ion 으로 선정하였다. 보호회로가 부착 되어있어서 최저 13.6V에서 16V까지의 전압 변동을 보인다. 
• 아답터 모드의 경우 ka378r12가 요구하는 전압이 어느정도 12V보다 높아야 하기 때문에 15V 정도의 아답터를 사용하고자 한다. 최대 35V까지 입력해도 되는 것 같다.
• 그리고 동시에 DC Jack도 추가하여 배터리 충전이나 아답터를 이용한 구동도 가능하도록 설계하였다.
• 충전기와 아답터의 구동 원리는 서로 다르므로 아답터 사용과 충전기를 DC Jack을 통하여 사용할때는 Jumper를 이용하여 선택할 수 있도록 하였다.
• 아답터 선정
• 우선 정전압 레귤레이터를 회로에 내장할 것이기 때문에 12V 보다 좀더 높은 15V 정도의 아답터를 이용하도록 한다.
• 아답터는 쉽게 구할 수 있지만 대부분의 구성품이 브릿지 다이오드와 캐패시터의 조합으로 되어 있어서 전원이 아주 엉망이다. DC에 Ripple이 너무 많은 저질의 아답터가 대부분이다. 
• 우선은 효과 좋은 정전압 레귤레이터를 사용하기 때문에 저질의 아답터도 문제가 없을 것으로 사료된다.
• 알텍 렌싱 스피커에 사용하였던 15V의 아답터도 이미 확보 하였다.
• 회로 설계
• 위에서도 언급하였지만 기본 적인 구조는 Rozers Gomez씨의 NP-100v12: 12AU7 (ECC82) / IRF510 Headphone Amp 를 전적으로 활용하였다.
• 그에 덧붙여 배터리 연결 부분과 붙박이 아답터 연결 부분 그리고 이와 같은 외부 전원에서 12V의 정전압을 만들어 주는 고 전류의 정전압 레귤레이터 회로 그리고 출력단의 출력 지연회로를 추가하였다.
• Rozers Gomez씨의 회로는 기본적인 진공관 앰프로 신호 증폭은 진공관이 맞고 있고 그에 따르는 전력 증폭은 IRF510이 전담하고 있다. 구체적인 12AU7의 Bias 방식과 IRF510의 정전류 방식의 Bias방식에 대해서 좀더 공부가 필요하다.
• 아무튼 많은 사람들이 사용하였던 회로인 만큼 회로의 안정성에는 문제가 없는 것으로 사료된다.
• Delay 회로
• 진공관이 달구어 지는 과정에서 순간적으로 전기적인 스파크가 발생 할 수 있음
• 고가의 헤드폰을 사용할 경우 진공관이 달구어지는 시간까지 물리적으로 연결을 해제해 주는 지연회로가 필요함 아니면 전원을 키고 조금 있다가 헤드폰을 연결하는 방식으로 ...
• 구동 원리는 다음과 같다.
• 전원이 인가됨
• 캐패시터에 전하가 누적됨
• 일정 정도의 전하가 누적되면 전압이 일정정도 이상이 되어버림
• 이 전압을 동력으로 Relay 장치의 코일에 전류를 공급함
• 코일에 자기장이 발생하여 Relay의 스위치가 동작함
• Relay 스위치는 헤드폰 앰프의 출려과 헤드폰을 연결함
• 위와 같은 방식으로 캐패시터에 누적되는 전하가 일정 정압에 이르기 까지의 시간을 이용하여 전원 인가 후 일정 시간동안 헤드폰과 헤드폰 앰프의 출력의 연결을 해제시킨다.
• 기본적인 원리는 회로이론 시간에 배웠던 저항과 캐패시터를 조합하여 캐패시터가 충전되기 까지의 시간을 이용하는 방법이 일반적이다.
• http://diyaudioprojects.com/Forum/viewtopic.php?f=5&t=2419
• 가장 간단한 구조는 NE555를 이용한 One-Shot방식의 지연회로이다.
• http://diyaudioprojects.com/Forum/viewtopic.php?f=5&t=2419&start=10
• 시간 지연회로는 다양하게 구성이 가능하지만, 물리적으로 앰프의 출력단과 해드폰의 연결을 차단하고 연결하는 역할은 Relay로만 가능하다.
• http://www.digikey.com/product-detail/en/G5V-2-H1%20DC12/Z109-ND/277845
• 보통 12V로 동작하는 Relay를 구동하기 위해선 수mA에서 수십mA의 전류가 필요하다. 
• 집에서 붇박이로 사용하는 대부분의 헤드폰 앰프의 경우 Relay를 구동하는데 필요한 전류는 개의치 않기 때문에 Relay의 코일에 전류가 흐를때 앰프의 출력단과 해드폰의 연결이 이루어지는 구조를 가지고 있다. 
• 이때 여러가지의 문제가 발생한다. 
• 첫째, 전류를 더 소모하게 된다.
• 둘째, 코일에서 발생하는 자기장이 다른 곳에 유도 기전력을 발생시켜 웅웅 거리는 노이즈로 작용할 수 있다.
• 셋째, Relay를 장시간 On 상태로 사용하게 되면 Relay 내부의 스프링이 수축된 상태로 방치되어 나중에는 스프링이 제대로 동작하지 않아 고장나게 되는 원인이 된다.
• 하지만, 배터리의 사용도 염두해 두고 해드폰 앰프를 설계하고 있기 때문에 이러한 부분은 중요한 사항이다. 수십mA의 전류는 무시할 수 없는 양이다.
• 헤드폰과 헤드폰 앰프가 연결되는 시점에 Relay의 코일에 전류를 인가하지 않는 방식으로 회로를 설계해야 한다.
• 그래서 전원이 인가되는 동시에 Relay의 코일에 전류가 인가되도록 하여 해드폰의 연결을 바로 차단하고 일정 시간이 흐른후 Relay의 코일에 전류를 차단하여 원래의 상태(해드폰과 앰프의 연결)로 되돌아 가도록 설계해야 한다.
• 이렇게 함으로써 구동시 필요한 수십mA의 잉여 전류 소비를 제거하고 소모성 부품인 Relay가 전원인가시 잠깐만 동작하기 때문에 Relay의 수명도 늘어나게 된다.
• 그에 더하여 언젠가 Relay가 고장 나더라도 전력 비인가 상태가 해드폰과 앰프가 연결된 상태이기 때문에 동작하는데 아무런 지장이 없다.
• 하지만, 문제는 전원 인가시 Relay가 turn on 되기 까지에 걸리는 시간동안 헤드폰은 헤드폰 앰프에 연결된 상태로 남아 있게 된다. 이 기간은 위의 Relay를 사용할 경우 약 7ms가 된다. 이 정도의 시간은 문제 될 것 없기도 하고 진공관이 달구어 지는데 인가되는 전원의 관점에서도 무시해도 되는 것 같기도 하다.
• 그럼 방향은 정해 졌지만, 문제는 Relay의 turn on 시간이 빨라야 하고, Delay회로를 사용하는 원인이 단지 진공관이 달구어 지기까지의 시간 확보에만 사용되는 건지가 문제이다. 다른 사용 원인을 생각해보면 전원인가시 생기는 스파크도 문제가 될 수 있다. 좀더 검색해 보아야 겠다.
• 주의 ! 실제로 구현해 본 바에 의하여 위의 회로 즉 NE555로 구현한 Delay회로는 이미 이러한 고민들이 녹아 들어가서 설계되어 있었다. 괜한 걱정을 한 것 같다. NE555의 One-Shot은 처음에 High 상태에서 일정 시간이 지나면 Low상태로 떨어지는 구조로 되어 있다. 그럼 Relay에 연결만 정확하게 확인하면 되겠다.
• 실제로 설계한 회로이다.

• PCB 설계
• 4 Cell 배터리 팩은 보통 89x89mm의 크기에 보호회로와 배터리를 포함하고 있다. 
• 보드의 크기는 최대 90x90mm의 정사각형으로 설계하고 외각에 충분한 Support와 Spacer를 연결할 수 있도록 여유 공간을 확보하도록 하였다.
• 실제로 구현한 아트웍 결과물이다.

• 그리고 Kicad에서 지원하는 부품만을 3D 모델링한 사진이다.

...................................작업중