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앰프 전원부 얼마나 강력한가?
HIFI게시판 > 상세보기 | 2011-10-18 14:41:38
추천수 0
조회수   2,820

제목

앰프 전원부 얼마나 강력한가?

글쓴이

석경욱 [가입일자 : 2001-09-17]
내용
먼저, 이종남님과의 논쟁을 간략히 정리하고 시작하겠습니다.



이종남님께서 언젠가 댓글에서 앰프의 볼륨을 100%로 하더라도 임피던스가 높은 스피커는 찌그러짐이 없는데, 볼륨을 50%로 하더라도 임피던스가 낮은 스피커는 클리핑에 의해 음이 찌그러진다고 했습니다.

냉장고 사용전력량에 대한 이야기도 하시기에,



저임피던스 스피커 --> 큰 전류량 --> 큰 전력소모 --> 앰프의 전워단 전압강하 --> 클리핑 발생



이와 같이 생각하고 계시는가 보다 하고 시뮬레이션을 준비했었습니다.



그런데, 그 주제에 대해 대화를 시작하기도 전에 클리핑에 대한 논쟁이 벌어졌습니다.

저는 볼륨을 많이 높이면 스피커에 상관없이 클리핑이 일어나는 앰프가 많다.

이종남님은 그렇지 않다.



첫 째, CDP 출력전압에 대하여 CD녹음규약에 따라 실질적으로 CDP에서 나오는 전압은 최대치 2Vrms보다 훨씬 작다.

제가 클리핑을 느꼈던 음악 중의 하나가 잉그리드 헤블러의 모차르트 피아노 소나타입니다.

의외로 헤비메탈 같은 것에서는 느낀 적이 없습니다.

아마도 그 피아노곡 CD의 녹음이 잘못되어 있는지도 모르지요.

줄기차게 시끄러운 락음악을 틀어놓고 CDP출력전압을 테스터로 재보면 0.5Vrms 근처에서 움직이는데 잠깐 0.7Vrms 가 되기도 합니다.

+/-1.0Vpp가 되는 것인데, 복잡한 음악신호이므로 순간적으로 CDP 최대출력전압치에 근접할 수 있습니다.

무조건 +/-0.707Vpp 이내에서만 출력하도록 한다면, 14비트면 충분한데, 뭐하러 16비트 데이타를 씁니까?

이에 대해서 제가 아는 것은 이 정도입니다.



둘 째, 저는 볼륨을 많이 올리면 클리핑이 일어나는 앰프의 예를 회로도를 포함하여 몇 가지 들었고, AA-77로 블테를 할 때의 경험도 이야기 했습니다.

그 회로도 앰프의 전체 증폭률 300 이면, CDP출력이 0.5Vrms로 제한되어 있다고 해도 클리핑이 일어나는 것입니다.

그런데, 이종남님께서는 굉장히 비싼 프리앰프 두 가지의 스펙을 예로 보여주셨습니다.

네, 저도 요즘 기기들은 프리앰프 증폭률이 작은 것들이 있다는 것을 압니다.

최대 증폭률이 1인 패시브 프리도 있는데요.

그렇게, 예외가 있다는 것이 이종남님의 주장이 맞다는 것은 아닙니다.



결론, 저는 앰프 볼륨을 너무 높이면 신호가 너무 커져서 앰프 전원단 전압에 걸려버리는 클리핑 현상이 발생할 수 있다고 이야기 했습니다.

제 아무리 출력소자가 좋아도 전원전압보다 더 높은 출력을 내보낼 수 있겠습니까?

저는 이게 왜 논란거리가 되어야 하는지 이해를 잘 못하겠습니다.



다시 제가 원하는 본론으로 돌아가겠습니다.








강력한 전원단을 위해서 제일 중요한 트랜스포머일 것입니다.

근처에서 굴러다니는 트랜스포머를 측정하여 적당한 값을 집어넣은 것입니다.

먼저, 권선저항 R2 (1옴) 가 작아야 좋은 트랜스포머이겠지요.

그 다음, 누설 인덕턴스 L1 (1mH) 가 작아야 합니다.

정류 다이오드들은 특별히 더 좋은 놈이 없습니다.

전원 콘덴서 C1, C2 (각 1만uF) 도 용량이 클 수록 좋습니다.

어쨌든, 이 회로에 주어진 값으로 돌려보았습니다.

R3 8옴이 스피커입니다.








스피커가 8옴인 경우입니다.

보라색:+전원전압, 노란색:-전원전압, 초록색:드라이브단전압, 빨간색:출력전압








극악의 스피커 임피던스라고 하는 2옴의 경우입니다.

출력전압이 좀 줄어들었지만 일그러짐은 별로 없습니다.

차동증폭 부궤환회로가 있는 실제 앰프는 이렇게 출력전압이 줄어들지 않습니다.








이제는 스피커 임피던스가 1옴의 경우입니다.

출력전압이 더 많이 줄어들었고, 사인파 꼭대기 부분이 살짝 찌그러져있는 것을 볼 수 있습니다.

하지만, 이 정도 때문에 음질이 나빠졌다고 느끼기는 힘들 것입니다.



이 정도 출력전압이면 굉장히 큰 소리를 내고 있는 것입니다.

실제의 앰프전원에 해당하는 값들을 집어넣고 시뮬레이션한 결과, 스피커 임피던스를 1옴까지 줄여보았는데도 별다른 찌그러짐을 볼 수 없었습니다.



물론, 전원단 전압은 전력소모가 커지므로 더 출렁거립니다.

하지만, 앰프의 출력단은 일종의 에미터 팔로워 혹은 소스 팔로워 이기 때문에 그 영향이 거의 나타나지 않습니다.



임피던스가 작은 스피커들은 같은 전압을 인가했을 때, 더 큰 소리가 나기 마련입니다.

그래서, 볼륨을 덜 올리게 됩니다.

적당한 음량의 음악감상에서는 앰프 전력단 때문에 음질이 나빠지지는 않습니다.

좀 크게 음악을 듣는다면, 전원단 때문이 아니라, 출력소자에서 열이 많이나 방열판이 뜨거워 지면서 셧다운 될 것입니다.



앰프전원단에 대하여 막연한 비난은 하지 말아야 하겠습니다.

물론, 허접한 트랜스포머나 작은 전원콘덴서를 쓰는 앰프들도 있습니다.

저도 하나 가지고 있는데, 자작 패시브 서브우퍼를 돌리고 있는데, 거의 문제를 느껴본 적은 없습니다.
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석경욱 2011-10-18 14:55:38
답글

헉, 잠깐, 타임, 제가 실수했습니다.<br />
<br />
스테레오 앰프여야 했는데, 한 쪽만, 생각했습니다.<br />
트랜스포머도 1차측 권선저항만 고려했습니다. 2차측도 고려해야 하는데.<br />
올리고 나서 쉬면서 물 한잔 하는데 떠오르네요.<br />
<br />
권선저항과 누설인덕턴스를 각 각 4배씩 생각해야 합니다.<br />
그러면, 대충, 위의 시뮬레이션에서 스피커 1옴이 실제 4옴에 해당합니다.<br />

이종남 2011-10-18 15:44:27
답글

석경욱님//<br />
<br />
이정도면 뜻은 저도 충분히 알아들었습니다.. <br />
<br />
입력파형에 비해서 출력파형이 찌그러드는 것은 앰프가 정상적인 증폭을 못한다는 이야기입니다..<br />
즉 입력은 깨끗한 사인파를 주었는데. 출력은 그 사인파를 똑같이 대신 진폭만 증가를 시키는 것이 전압증폭입니다.. <br />
<br />
그런데 세상 어떤 앰프도 입력과 출력이 똑같이 나오는 것은 없습니다. 증폭소자의 특성상

이종남 2011-10-18 15:50:50
답글

앰프의 전원부가 증폭단에게 줄수 있는 전력은 한계가 있습니다..... <br />
그런데.. 만약 스피커가 앰프한데 원하는 전력이 전원부가 줄수 있는 전력보다 클수가 있습니다.. <br />
그러면.. 앰프는 갑자기 THD가 급속하게 증가를 합니다.. <br />
<br />
물론 증폭도가 커질수록 또 전원부의 전력한계안에서 출력을 낼수만 있다면......위의 그림처럼..THD는 완만하게 증가를 하지만.. 전원부의 한계를 넘어버리면..

석경욱 2011-10-18 16:01:19
답글

위에서 출력파형과 입력파형이 다르게 보인 것은 부되먹임회로를 쓰지않았기 때문입니다.<br />
시뮬레이션에서 그것까지 하면 너무 복잡해집니다.<br />
할 수는 있지만, 직업도 아닌데.<br />
<br />
위 시뮬레이션은 전원부가 얼마나 스피커를 밀어줄 수 있느냐를 보고자 하는 것입니다.<br />
실제 앰프로 해볼 수도 있지만, 애꿎은 앰프 날려먹을 수도 있고, 꼼지락 거리기 귀찮습니다, 직업도 아닌데.<br />
<br />

석경욱 2011-10-18 16:09:13
답글

그런데, 이종남님,<br />
<br />
권선저항 1차측 2차측 권선비 따져 합쳐서 4옴, 누설인덕턴스 4mH 면 전원선에 비해서 말도 안되게 크지 않습니까?<br />
요즘 엄청나게 비싼 전원선을 구입해서 끼우는 분들이 많은데, 일반 전원선과 비교해서,<br />
4.02 옴 --> 4.01 옴,<br />
4.002 mH --> 4.001 mH,<br />
로 개선하는 것입니다.<br />
<br />
돈을 엄청 쳐들여서 앰

석경욱 2011-10-18 16:10:37
답글

아줌마, 여기 공기밥 밥알 갯수가 178개가 부족해요.

이종남 2011-10-18 16:18:37
답글

Never take the following funny guessing game for granted. Use it only as a rough guide: <br />
European & UK calibration for Post & Film is &#8722;18 dBFS = 0 VU <br />
BBC spec: &#8722;18 dBFS = PPM "4" = 0 dBu <br />
American Post: &#8722;20 dBF

이종남 2011-10-18 16:29:29
답글

홈 오디오를 사용하다가 사고가 나는 이유는 정상적인 신호입력전압때문에.. 일어나기 보다는... 저 위의 댓글처럼.. 스피커에서 앰프전원부의 한계보다 더 많은 전력을 달라고 하는 경우나.. 아님.. 앰프를 켜 놓고 인터선 조작등으로 대량의 노이즈가 유입되는 경우가 대부분입니다....<br />
<br />
그럼 THD는 엄청나게 증가가 되고.. THD는 수치가 커지면 고역에 엄청난 에너지가 몰리므로 스피커의 트위터가 날라가게 되는 것이지요..

이종남 2011-10-18 16:32:37
답글

앰프의 전원부의 능력보다 더 많은 출력을 내면서. 하모닉스가 급격하게 증가하는 그림은 쉽게 찾아 볼수 있을 껍니다.. 굳이 제가 링크를 하지 않아도요......<br />
<br />
이정도면.. 제가 말하고자 한 것은 다 말한 것 같습니다....

조영호 2011-10-18 22:07:55
답글

끼어 들어도 되나요?<br />
이전 논란의 글의 댓글들은 다 읽어 보지 못했습니다. 너무 길어서..<br />
<br />
종남님..THD가 증가하는 원인이 클리핑에 의한 것인가요?<br />
물론 클리핑이 일어나면 THD를 따질 정도가 아니라.. 완전히 뭉게 지는 것이니까 THD를 논할 가치조차 없겠지요..<br />
<br />
클리핑은 전원부의 부실에 의해서도 일어나고 증폭율이 너무 높아도 일어나는거 아닌가요?<br />

조영호 2011-10-18 23:41:29
답글

어째 조용하네요..제가 뒷북 쳤나봐요..

이종남 2011-10-19 11:56:05
답글

조영호님// <br />
<br />
대꾸가 없는 것이 아니라. 여기서 더 들어가면 좀 복잡해지고.. 또 시비거리가 아주 많아지기 때문에.. 좀 그러네요.. <br />
<br />
앰프의 전원부는 그냥 가정용 전력공급한계라고 생각을 하면 딱 됩니다. 우리가 전력소모가 엄청난 기기를 집에서 사용하면 두꺼비집이 떨어지는 이유는 전력공급의 한계가 있어서 그렇습니다.. 두꺼비집에 떨어지지 않으면 과전류로 불이 나겠지요.. 하지만 산업시설의 전

이종남 2011-10-19 12:57:31
답글

석경욱님은 전원부 허용전압을 사인파의 위 아래 즉 보라색과 연두색 선으로 표현을 하셨고.. <br />
전원부 허용전압안에서 증폭도에 따라.. 사인파가 커지고 작아지고를 설명을 하셨는데.. <br />
<br />
전.. 부하에 따라.. 사인파의 위 아래에 있는 보라색 연두색 선의 간격이 좁아지는 경우가 더 많을 수 있다는 것을 이야기 한 것 뿐입니다... 그럼 사인파는 가만 있어도 한계점의 간격이 점점 좁아지니까. 클리핑은 일어날 수 밖

석경욱 2011-10-19 13:24:57
답글

이제야 보셨군요.<br />
원래 시뮬레이션을 한 이유가 전원전압이 얼마나 작아지나 보려던 것이었습니다.<br />
그 설명을 하지 않은 제가 불찰입니다.<br />
<br />
전원콘덴서는 1/120 초 마다 한 번씩 충전됩니다.<br />
그 콘덴서가 작으면 방전되어 충전되기 직전 전압이 많이 떨어지게 됩니다.<br />
트랜스포머의 권선저항과 누설인덕턴스는 220V 전력원으로 부터의 임피던스가 됩니다.<br />
권선저항은 트

이종남 2011-10-19 13:32:50
답글

이궁... 기절하기 전에 스피커 트위터가 먼저 날라갔음... 우찌 하실 뻔 했습니까?? <br />
<br />
그나만.. 다행이지만. 아마도. 기절 몇번 더 시키면.. 트위터 날라갑니다.... <br />
<br />
아마도 비싼 스피커로 했을 터인데..

석경욱 2011-10-19 13:47:23
답글

클리핑만 가지고 트위터가 날아가는 것은 아닙니다.<br />
예전에 비교 계산을 해본 적이 있습니다.<br />
(클리핑이 없는 경우 원래 트위터로 흐르는 전류) 와 (클리핑이 생긴 경우 트위터로 흐르는 전류)<br />
결론은, 앞의 것이 더 크다입니다.<br />
<br />
특이한 회로를 사용하는 소위 하이엔드 앰프라는 것들이,<br />
게인마진 페이즈마진 등을 지키지 않고 설계하여 클리핑이 일어나면 발진을 일으키는 것들이 있

석경욱 2011-10-19 13:52:28
답글

아, 난독증<br />
클리핑이 아니라 셧다운인뎅<br />
<br />
솔직히 그 때 앰프가 셧다운될 것이라고는 생각하지 않았습니다.<br />
그 당시 분위기도 어수선하고, 장시간 운전을 한 후라 정신도 없었습니다.<br />
다행히도 AA-77은 얌전히 셧다운 되더군요.

이종남 2011-10-19 13:55:28
답글

뭐 답글로 그림 두개만 올리지요.. <br />
<br />
THD가 어떻게 증가되는지 보십시요...

이병호 2011-10-19 15:40:57
답글

음~ 지금까지는 분위기가 좋네요... <br />
이런 분위기(?)로 글이 오가면... 이종남님 욕하는 사람 없어질것 같습니다.<br />
어느분이 실용 vs 비실용(?)으로 말씀하시던데... 그런 문제보다는 감정이 더 우선이 아니었나... 생각됩니다.<br />
두분 모두 적당히 쉬시면서 토론 하시기 바랍니다. ^^*

이재승 2011-10-19 17:08:44
답글

좀 복잡한 내용이긴 해도.. 참 좋은 내용인 거 같습니다.<br />
<br />
와싸다 게시글 수준이 높아지는 글이네요..

한세진 2011-10-20 10:06:21
답글

서로 배려하는 뉘앙스가 보는 사람들도 다 느껴집니다. <br />
중간에 끼어들어 수준떨어지게 막말해대는 사람들도 안보이고... 항상 이런 분위기라면 흐믓하겠습니다.<br />
두분모두 존경스럽습니다.

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