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음향

[탐구생활] 전류증폭 ≠ 전류구동

idletalk idletalk
199 15 13

 https://www.0db.co.kr/FREE/4430302

 

4년전에 쓴 댓글을 영광스럽게도 @SunRise님께서 재발굴해주셔서 오랜만에 다시 살펴 보았습니다.

 

당시에는 전류"구동"과 전류"증폭"을 헷갈리고 있었기에

뒷부분에서 뜬금없이 전류구동 얘기로 넘어가는게 마음에 걸리네요.

 

저는 관련 전공자가 아니고 고등학교에서도 문과를 선택했기에

중학교 수준 지식으로 다시 살펴봅니다.

 

오늘 이 글을 위해서 중학교3학년/1. 전기와 자기 단원을 참고했습니다.

https://dalvitjeju.tistory.com/86

 

자 그럼 옴의 법칙 표 다시 한번 얍!

a5969750ca740b72442d29e2fcf6da4c.jpg

(???? 볼트가 왜 "E"인지는 모르겠지만 본문에서는 "V"로 씁니다.)

 

다이나믹 헤드폰/스피커는 주파수에 따라서 임피던스가 변합니다.

그러나 재생하려는 컨텐츠가 정해져 있다면 재생하려는 주파수도 정해집니다.

따라서 앰프에 대한 본 논의에서는 임피던스를 변하지 않는 헤드폰/스피커 고유의 저항R로 취급합니다.

 

 

 

1. "전류증폭 앰프"란 따로 없습니다.

 

R = V/I이므로 전압과 전류의 비율은 저항R에 의해서 고정됩니다.

 

즉 동일한 헤드폰/스피커를 구동하려는데,

"이 앰프는 전압증폭 앰프, 저 앰프는 전류증폭 앰프"

이런건 있을 수 없다는 얘깁니다.

 

 

   1.1. 앰프가 아니라 무엇을 구동하느냐에 따라서 전류증폭 or 전압증폭이 상대적으로 결정됩니다.

 

헤드폰은 패시브 스피커보다 임피던스R가 크고, 상대적으로 작은 전류 & 높은 전압으로 구동됩니다.

그래서 헤드폰 앰프는 상대적으로 전압증폭 앰프에 가깝습니다. 

 

패시브 스피커는 헤드폰보다 임피던스R가 작고, 상대적으로 큰 전류 & 낮은 전압으로 구동됩니다.

그래서 스피커 앰프는 상대적으로 전류증폭 앰프라고 부를 수 있습니다.

 

 

   1.2. 그런데 사실은 모든 앰프가 전류증폭 앰프입니다.

 

헤드폰/스피커 앰프의 아날로그 신호입력단 임피던스는 최소 10k옴 이상입니다.

앰프가 구동하는게 4옴 스피커건 600옴 헤드폰이건,

출력으로 나가는 전류는 입력으로 들어온 전류에 비하면 많이많이 큽니다.

그래서 입력과 출력을 비교하면 모두 다 전류증폭 앰프입니다. 

 

 

   1.3. "전압증폭 앰프"도 따로 없습니다.

 

a) 내가 원하는 음량(=전압): V

b) 내가 사용하는 헤드폰/스피커: R

...요 두개가 정해지면,

 

c) 내가 필요한 전류량: I

...이 피동적으로 결정됩니다.

 

즉 전압V은 사용자가 그때 그때 임의로 결정하는 겁니다. 

증폭하고 싶으면 증폭하고 감쇄하고 싶으면 감쇄하면 됩니다.

그러라고 달린게 볼륨노브이고 앰프는 그때 필요한 전류량I를 감당만할 수 있으면 되는 겁니다.

 

 

여기까지는 @SunRise님께서 정리해주신 글과 사실상 동일한 내용입니다.

 

오늘 추가할 내용은 다이나믹 헤드폰의 임피던스 응답과 관련이 있습니다.

먼저 베이어다이나믹 T1 1세대 헤드폰의 임피던스 응답을 예시로 첨부합니다.

공칭임피던스는 600옴입니다만 80Hz에서 두 배 넘게 치솟습니다.

 

9fdda5cc5a226e5918abc6e4a04e5ab6.jpg

 

T1 헤드폰의 주파수 응답FR은 썩 평탄하지 않습니다만, 설명을 위해서 평탄하다고 가정합니다.

평탄하다는게 하만기준이나 DF기준이냐 RAW응답이냐는 여기서 중요하지 않습니다.

 

T1과 같은 임피던스 응답을 보이면서 무향실 주파수 응답이 평탄한 "가상의 패시브 스피커"

....를 상상하시면 더 편합니다.

 

또한 전압, 전류, 파워 모두 궁극적으로는 재생 컨텐츠에 달려 있습니다.

무음 재생하면 당연히 모두 다 제로지요.

여기서는 모든 주파수 대역에서 동일한 음압을 내는 컨텐츠,

그러니까 화이트노이즈 신호를 기준으로 합니다.

 

 

 

2. 전압구동 앰프와 전류구동 앰프는 다릅니다.

 

   2.1. 전압구동이란?

 

모든 주파수 대역을 동일한 전압으로 구동하는 앰프입니다.

 

옴의 법칙 V = I x R에 따라서,

회로에 흐르는 전류I는 임피던스 응답R에 따라서 반비례하여 변합니다.

 

또한 회로의 전체 임피던스가 오직 헤드폰/스피커의 임피던스로 결정된다는 것은

앰프의 출력임피던스가 "0"라는 의미이기도 합니다.

 

우리가 자주 보는 측정리뷰는 바로 이러한 전압구동 환경을 기준으로 합니다. 

 

전압구동 앰프에서 주파수 응답이 평탄하게 측정된 헤드폰/스피커는,

주파수에 따라서 변하는 임피던스 때문에 전류량이 달라져도,

모든 주파수에서 동일한 음량을 출력해주는 헤드폰/스피커입니다.

 

이 때 임피던스R가 가장 높아지는 주파수(예: 80Hz)에서 일어나는 일을 살펴보면,

전압V가 고정이므로,

V = I x R에서, 저항R이 높아지면서 전류I는 낮아지고

P = V x I에 따라서 파워W는 작아집니다. 

 

그런데 출력 음량이 그대로입니다!

즉, 해당 대역에서 전력효율dB/W이 높아진 겁니다.

"임피던스 피크에서 구동이 쉬워진다"는 실험 결과가 바로 이 얘깁니다.

https://www.0db.co.kr/REVIEW_USER/1774915

 

 

   2.2. 전류구동이란?

 

모든 주파수 대역을 동일한 전류로 구동하는 앰프입니다.

헤드폰/스피커의 임피던스 응답이 오르든 내리든 회로에 흐르는 전류가 같다는 얘깁니다.

 

회로에 흐르는 전류는 회로의 총합 임피던스에 의해서 결정되는데, 

그러면 앰프의 출력임피던스가 헤드폰/스피커에 맞춰서 반대로 오르락 내리락 한다는 얘긴가...?

 

...라고 생각할 수도 있는데 그건 아니고,

간단히 앰프의 출력임피던스를 ∞무한대에 가깝게 설정하면 됩니다. 

그러면 헤드폰/스피커의 임피던스와 무관하게 회로 총합 임피던스는 언제나 무한대∞옴으로 고정됩니다. 

∞옴 + 4옴 = ∞옴

∞옴 + 600옴 = ∞옴

 

다만 회로 저항이 진짜로 무한대∞면 전기가 아얘 안 통하겠지요?

현실적으로는 출력임피던스를 높게 설정한 앰프들이 상대적으로 전류구동 앰프에 해당됩니다.

 

전압구동 앰프에서 평탄했던 헤드폰/스피커를 전류구동 앰프로 구동하면 어떻게 될까요?

 

그러면 전압V이 아니라 전류I가 고정됩니다.

V = I x R에서, 저항R이 높아지면 전압V이 높아지고 

P = V x I에 따라서 파워W는 더 커집니다. 

 

전압구동 앰프에서 주파수 응답이 평탄한 헤드폰/스피커는

원래 임피던스R가 높아지는 주파수에서 전력효율이 높아지면서

작은 파워( = 같은 전압 x 적은 전류)로 같은 음압을 냈습니다.

 

그런데 이걸 전류구동하면

전력효율이 높은 바로 그 대역에 더 큰 파워( = 높은 전압 x 같은 전류)가 걸립니다.

안 그래도 효율이 높은 대역에 더 큰 파워가 걸리니 그 주파수 대역에서 음량이 증가합니다.

즉 임피던스 응답이 마치 EQ처럼 작용하게 됩니다.

 

 

 

3. 요약

 

전류증폭앰프와 전압증폭앰프의 구분은 따로 없다.

부하 임피던스에 따른 상대적 차이가 날 뿐 전부 다 전류증폭 앰프이다.

전압은 필요 음량에 따라서 증폭할 수도 있고 감쇄할 수도 있다.

전압구동앰프와 전류구동앰프는 다르다.

전압구동이 표준이다.

 

 

 

...

해치웠나?

 

 

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Underground Underground님 포함 15명이 추천

Comment 13

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profile image 1등

막줄로 실패가 된듯한 느낌이 듭니다 간만에 좋은 글을 읽었네요.... 글을 읽고 갑자기 든 의문은 tr앰프는 그럼 무엇인가 라는 의문이.... 결과적으로 증폭이란건 다이오드와 tr의 결합체일껀데 왜 굳이 그런 구분을 짖는걸까 하는 초보의 의문이 드는군요 =_=

00:43
24.09.17.
profile image
idletalk Developer
쏘핫
공부란게 늘 그렇듯이 기대도 안 했습니다 ㅎㅎㅎ
TR앰프라는 구분은 진공관앰프만 보다가 놀라서 생긴거 아닐까요ㅎㅎ
00:53
24.09.17.
profile image
idletalk
그럴려나요.... 거참 뭔 용어들을 이리 만드는지 ㅠ
00:54
24.09.17.
profile image
쏘핫
TR앰프는 위 "전류구동" "전압구동"과는 별개로
전압이든 전류든 증폭을 시키는 소자가 TR인 것을 의미합니다.
이는 증폭소자가 진공관인 것과 차이를 두기 위한 목적으로 나온 것입니다.

특색으로는 진공관에 비해서 발열이 압도적으로 적어서 예열이 전혀 필요없다는 장점이 있습니다.
01:12
24.09.17.
profile image
햄최삼
전류구동과 전압구동에 그럼 소자가 쓰이질않나요?
01:13
24.09.17.
profile image
쏘핫
그 전류와 전압을 증폭하기 위하여 사용하는 소자가 TR인가 진공관인가를 구분하기 위하여
TR앰프 진공관앰프 라는 말이 생겼습니다.
01:17
24.09.17.
profile image 2등

영디비의 현자이신 idletalk 의 간만의 복귀를 환영합니다!!

01:00
24.09.17.
profile image 3등
좋는 글 감사합니다. 한 세번은 다시 읽어야 이해가 쪼~금 될듯합니다. 워낙 아는게 없어서 ㅜㅡㅜ
01:09
24.09.17.
profile image

좋은 글 감사합니다.

챗지피티에게 요약을 부탁하니 아래의 글이 나오네요. 이것까지 읽으면 이해가 빠를듯 합니다.

 

 

이 글에서는 전류 증폭과 전압 증폭의 개념에 대한 일반적인 오해를 바로잡고, 앰프의 구동 원리를 설명하고 있습니다.

 

**1. 전류 증폭 앰프와 전압 증폭 앰프의 구분은 없다:** 앰프는 전류와 전압을 동시에 증폭하는 장치로, 단순히 "전류 증폭" 또는 "전압 증폭"이라고만 할 수 없습니다. 앰프의 출력은 구동하는 장치(예: 헤드폰, 스피커)의 저항 값에 따라 상대적으로 결정됩니다. 이를테면, 임피던스가 높은 헤드폰은 상대적으로 높은 전압과 낮은 전류를 요구하므로 '전압 증폭'에 가까운 방식으로 구동됩니다. 반면, 스피커는 저임피던스를 가지므로 '전류 증폭' 방식에 가깝게 구동됩니다.

 

**2. 전압 구동과 전류 구동의 차이:** 전압 구동 앰프는 모든 주파수 대역에 동일한 전압을 제공합니다. 주파수에 따라 저항(임피던스)이 달라지더라도 일정한 전압을 공급하며, 그 결과 전류의 크기가 변합니다. 일반적으로 우리가 사용하는 헤드폰이나 스피커는 이러한 전압 구동 방식에서 평탄한 주파수 응답을 보입니다. 반대로, 전류 구동 앰프는 일정한 전류를 공급하여 저항이 달라지면 전압이 변합니다. 이로 인해 일부 주파수 대역에서 전력이 더 많이 소비되어 음량이 높아지는 효과를 가져옵니다.

 

**3. 앰프 설계의 기본:** 대부분의 앰프는 기본적으로 전압 구동 방식을 채택하고 있습니다. 이는 주파수 응답이 평탄하게 유지되는 방식으로, 특히 다이나믹 헤드폰이나 스피커에서 주로 사용됩니다. 하지만 전류 구동 방식도 존재하며, 이 방식은 특정 주파수 대역에서의 임피던스 변화에 따라 음압이 조절되는 특성을 가집니다. 

 

결론적으로, 전류 증폭과 전압 증폭이라는 구분은 실제로 존재하지 않으며, 모든 앰프는 본질적으로 전류를 증폭하며, 사용자의 필요에 따라 전압을 조정할 수 있습니다.

01:27
24.09.17.
profile image
SunRise

그리고 추가로 질문하니 다음과 같은 답변을 주네요.

1. **전류 증폭 앰프와 전압 증폭 앰프의 구분**: "전류 증폭 앰프"는 따로 존재하지 않는다는 주장이 있지만, 이 표현은 실제로 사용됩니다. 앰프는 전압과 전류 증폭을 모두 할 수 있으며, 특정 앰프는 설계에 따라 둘 중 하나에 더 집중할 수 있습니다. 예를 들어, 전류 피드백을 중심으로 설계된 앰프는 "전류 증폭 앰프"라고 불리기도 합니다.

2. **전류 구동 앰프와 전압 구동 앰프**: 두 방식은 실제로 존재하며, 전압 구동은 일정한 전압을 제공하고, 전류 구동은 일정한 전류를 제공합니다. 이는 앰프의 주요 특성으로 구분됩니다.

따라서 두 구동 방식이 모두 존재하며, 앰프는 전류와 전압을 동시에 증폭하지만 그 방식에 따라 다르게 동작합니다.


그래서 전류 증폭 앰프를 검색해보니 아래의 사이트가 나왔습니다. 문과라서 전혀 모르겠지만 일단 올려봅니다.

https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/current-feedback-amplifiers-1.html

01:31
24.09.17.
profile image
idletalk Developer
SunRise
링크해주신 자료는 앰프 내부에서 일어나는 일에 관한 것으로 보입니다.

본문은 앰프라는 완결된 "박스"의 입력/출력에서 일어나는 일에 관한 것이므로,
그 안에서 무슨 일이 일어나는지는 전~혀 모릅니다ㅎㅎ

앰프 내부에서 벌어지는 일이 진공관이든 클래스A든 아니면 팅커벨의 마법가루이건 상관 없고,
그것이 헤드폰/스피커를 어떻게 다루는가에 따라서 전압구동은 전압구동이고 전류구동은 전류구동이라는 얘기지요.
21:40
24.09.17.
profile image

전류 구동 전압 구동이 명확한 말이겠네요. 간만에 좋은 글 감사합니다. 

09:27
24.09.17.
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