글이 너무 늦어 이종남님께 죄송합니다. 갑자기 몇 가지 일이 겹친데다가 귀찮음병까지 도져서...
이 글에서는 스피커 케이블과 크로스오버의 저항은 생각하지 않았습니다. 하지만, 케이블과 크로스오버를 고려해도 차이의 증감만 있을뿐 기본 개념은 같으니까 문제는 없겠죠.
단순하게 앰프와 스피커의 연결은 다음과 같이 생각해 볼 수 있겠습니다.
Ra는 앰프의 내부저항(임피던스), Rs는 스피커의 저항(임피던스)
이상적인 회로라면 앰프에서 스피커까지 전압을 모두 줄 수 있게 되지만, 실제로는 앰프의 내부저항 때문에 스피커까지 전압을 100% 전달할 수 없겠죠. Ra까지 앰프에 포함한다면 내부저항이 클수록 앰프에서 출력되는 전압이 떨어진다는 이야기와 같아요.
이번에는 조금 더 복잡하게 연결해 보겠습니다. 전기적 위상과 임피던스를 가지는 스피커 시뮬레이션 회로도입니다. 스테레오 파일에서 앰프 측정시 스피커를 연결했을 때 앰프의 주파수 반응을 보려고 쓰고 있어요.
이 회로는 앰프의 출력 임피던스가 0일 때(댐핑팩터가 무한일 때)의 회로도입니다. 이 회로를 가지고 스피커의 임피던스를 측정하면 다음과 같습니다. 공칭 임피던스 8옴의 밀폐형 2-Way 소구경 스피커와 비스무리한 임피던스 측정결과가 나와요.
스테레오파일에서는 실제로 측정을 해서 그런지는 모르겠지만, 제 시뮬레이션 결과와는 조금 다르네요.
이 회로는 앰프의 출력 임피던스가 14옴일 때(댐핑팩터가 0.57일 때)의 회로도입니다. 앰프의 임피던스 역시 주파수에 따라 조금씩 달라지지만, 여기서는 고정 저항으로 생각하였습니다. 설마 앰프의 출력 임피던스가 14옴인 앰프가 있겠냐고 하시는 분이 계실지 모르겠지만, 실제로 있습니다. 이 앰프의 8옴탭 출력 임피던스는 14옴이죠.
http://www.stereophile.com/content/myst232re-ia21-integrated-amplifier-measurements
이 두 회로의 출력 전압을 비교해 보면 다음과 같습니다.
검정선은 스피커의 임피던스, 파란색선은 앰프의 댐핑팩터가 무한일 때 앰프에서 출력되는 전압의 dB값, 빨간색선은 앰프의 댐핑팩터가 0.57(내부저항이 14옴)일 때 앰프에서 출력되는 전압의 dB값입니다. 파란색 선은 보기 좋게 9dB 감소 시켰습니다.
앰프와 스피커의 관계에서 앰프의 출력 전압은 다음과 같은 식으로도 풀이됩니다.
Zs는 스피커의 임피던스, Za는 앰프의 임피던스입니다.
예를 든 스피커는 임피던스가 최고일때 약 25.2옴, 최저일때 약 3.8옴정도입니다. 이 스피커를 출력 임피던스가 14옴인 앰프에 연결했을 때의 전압은
20*Log(25.2/(25.2+14)) = -3.84dB, 20*Log(3.8/(3.8+14)) = -13.4dB
±4.8dB 정도의 전압차이가 생기겠네요.
1부 결론, 앰프의 출력 임피던스가 크면 클 수록 스피커의 임피던스에 따른 앰프의 출력 전압차도 커진다. TR 앰프 역시 출력 임피던스가 작지만 존재해 약간의 전압 변화가 생긴다.
원래, 글 하나로 마무리 하려고 했는데, 갑자기 일이 생겨 나머지는 다음에 또 쓸께요.