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.