목차
프리앰프
파라미터
- Low cut : 일정 대역 이하의 저역을 컷 해주는 스위치.
게인과 트림
Gain 과 Trim은 같은것이 아니다.
위의 그림처럼 대부분의 장비에 Gain과 Trim이 같은 노브를 공유하는 경우가 많기 때문에, Gain과 Trim 이 같은 것으로 생각될 수 있는데, Gain과 Trim은 같은 것이 아니다. 장비에서 MIC 인풋에 입력하는 경우, 저 노브는 Gain으로 작동하고 Gain range에 따른 증폭/감쇠가 작동하고, LINE 입력에 입력하는 경우에 저 노브는 Trim으로 작동하고 Trim range에 따른 증폭/감쇠가 작동하게 된다.
Gain
마이크 레벨→라인 레벨 또는 인스트루먼트 레벨→라인 레벨
마이크 레벨 또는 인스트루먼트 레벨을 라인 레벨까지 증폭하는 기능
ex) 일반적으로 이야기 하는 마이크 레벨인 -50dBV는 dBu로 환산하면 -47.78dBu 이다. 이 소리를 +4dBu 까지 증폭하려면, 51.78dB 의 게인을 증폭해야 한다.
Trim
라인 레벨을 받아서 처리하기 적당한 라인 레벨로 재조정하는 기능
ex) 최대 입력 레벨이 18dBu인 라인 입력에서 Trim을 이용해 -10dB를 재조정할 경우, 입력되는 신호에 -10dB가 적용되기 때문에, 26dBu로 입력되는 신호에 대해서 -10dB가 적용되면 16dBu로 재조정 되므로, 최대 입력 레벨인 18dBu 안으로 들어오게 된다.
Neve 1073
1073 노브의 경우 - 로 표시되어 일반 Gain 과는 다른 표기이다.
Neve의 경우에는 Knob의 회로가 가변 저항을 사용하지 않고 스텝 노브 방식을 사용하여 게인 리콜 및 라인 트림 리콜이 용이 하며 정확한 게인, 트림 값을 주기가 편하다.
MIC 로 설정시 -20dB ~ -80dB (총 60dB 증폭 가능) -값으로 표기된 이유는 마이크 신호의 값에 대비하여 매칭하도록 설계되어 있기 때문이다. 만약 마이크의 출력이 -50dBV 인 경우 -50dB 에 놓으면 적절한 레벨(+4dBu)로 사용하게 된다. 즉 증폭에 해당한다.11)12)
LINE으로 설정시 +10dB ~ -20dB 로 설정되며, MIC와 마찬가지로 라인 레벨 신호값에 대비하여 매칭하도록 설계되어 있다. 만약 라인 레벨 입력이 -20dBu로 들어오는 경우 -20dB로 설정하면 적절한 레벨(+4dBu)로 사용하게 된다.
라인 레벨 입력이 +10dBu로 들어오는 경우는 +10dB로 설정하면 된다.
즉 -20dB = +20dB 트림, +10dB = -10dB 트림에 해당한다.
오디오 인터페이스의 Gain, Trim
Premp Quality
NonLinearity
프리앰프의 다양한 방식과 빌드 퀄리티에 따라서, 신호의 크기에 따라 전부 다른 왜곡률과, 주파수 대역폭 및 반응을 가지고 있다. 신호 크기가 작건 크건 상관없이 신호가 모두 리니어한13) 프리앰프를 제작하는 것은 매우 힘든 일이다.
잘 만든 프리앰프일 수록, 보통은 더 리니어한 경향이 있다.
대부분의 프리앰프는 신호 값이 노미널 레벨 근처14)로 만들어졌을 때 최대/최고의 리니어리티를 가진다.
따라서 게인은 너무 크게 주어서도 안되고, 너무 작게 주어서도 안된다.
참고
Preamp topology
Preamp Topology
프리앰프 토폴로지는 마이크 프리앰프 회로를 구성하는 방식이나 구조를 의미한다. 프리앰프의 설계 방식에 따라 증폭 성능, 노이즈, 음질 등의 특성이 달라진다.
프리앰프의 경우는 파워앰프처럼 전기적 효율이 중요한 앰프 파트가 아니고, 소리의 품질이 중요시되는 앰프 파트이다. 프리앰프가 하는 역할은, 마이크 레벨이나, 인스트루먼트 레벨처럼 초기의 작은 신호를 라인 레벨 신호 크기까지 증폭시켜 주는 장치이므로, 거의 대부분 Class-A15) 방식이다.16)
여기서 마이크 레벨을 라인 레벨 까지 증폭시켜 주는 장치를 마이크 프리앰프라고 하고, 인스트루먼트 레벨을 라인 레벨로 증폭시켜주는 장치는 악기 용 프리앰프, 보통 기타 앰프나 베이스 기타 앰프에 내장되어 있다.
Tube
진공관을 이용한 방식은 Op-amp 방식처럼 마이크 허용 입력 임피던스가 크기 때문에 작은 신호도 대역폭의 영향을 거의 받지 않고 감도 높게 받을 수 있는 특징이 있다
하지만 진공관 증폭의 특성 상 높은 신호가 들어오면 올수록 점점 진공관에 의해 신호가 새츄레이션되는 경향이 있다.17) 따라서, 큰 신호가 입력되면 THD가 높아지는 왜곡이 일어난다.
진공관에 고정된 값의 플레이트 전압을 높게 걸고 전류로 증폭량을 조절하는 방식이기 때문에, 내부에서 큰 전압을 가진 신호로 증폭하여 출력할 때 출력 트랜스포머를 통해 라인 레벨의 전압 신호 크기로 감압하여 내보낸다. 결과적으로 트랜스포머에 의한 새츄레이션도 일어난다.
BJT
Bipolar Junction Transistor
보통 트랜지스터 방식의 프리앰프면 BJT(bipolar junction transistor) 트랜지스터를 말한다.
트랜지스터 방식은 진공관이나 Op-amp에 비해서 마이크 허용 입력 임피던스가 작기 때문에(ex. Neve 1073 :1200ohm) 작게 들어오는 신호에 대해서는 임피던스의 영향을 받아 대역폭의 제한을 받을 수 있다.18) 따라서, 출력 임피던스가 높은 마이크19)와 좋지 않은 결과를 낼 가능성이 매우 높다.
반면 높은 최대 입력 레벨을 가지고 있고, BJT도 진공관처럼 GBW로 인하여 대역폭이 줄어드는 정도가 작기 때문에, 큰 신호가 입력되는 경우에 대역폭의 제한을 크게 받지 않는다.
진공관 프리앰프의 경우 최대 입력 레벨에 표기된 것 보다 높은 레벨의 신호20)가 들어와도 소프트 클리핑되면서 신호의 정보가 그래도 어느 정도 유지되는 특성이 있지만, 트랜지스터의 경우 최대 입력 레벨 보다 높은 신호가 들어오면 하드 클리핑이 발생한다.
진공관처럼 DC 바이어스 전압(진공관은 플레이트 전압)을 크게 걸어야 하기 때문에, 내부에서 큰 전기 신호로 증폭하여 출력 시에 출력 트랜스포머를 거친다. 그렇기 때문에 트랜스포머에 의한 새츄레이션이 일어난다. 밀레니아의 경우는 트랜스포머 대신 Active FET buffer를 사용하여 밸런스 출력 회로를 구성하기 때문에 트랜스포머에 의한 새츄레이션이 전혀 없다.21)
FET
FET는 트랜지스터임에도 불구하고 진공관처럼 동작하는 방식의 트랜지스터이다.22)
이것은 진공관 방식 그대로의 회로와 설계에 전기적인 규모만 축소하여 진공관을 FET 로 교환하면 된다.
작동 방식은 진공관 회로와 유사하지만, 음색은 진공관과는 전혀 다르다.23)
FET 를 사용하는 마이크 프리앰프는 많지 않다.(프리앰프가 아닌 마이크 회로에서는 종종 있다. 마이크는 프리앰프와는 다르게 높은 증폭을 하는 회로가 필요한 것은 아니기 때문에, 진공관 마이크의 설계 거의 그대로에서 전기 규모만 축소하고 진공관만 FET 로 교체한 경우가 많다.)
실제적인 마이크 프리앰프보다는, 높은 임피던스 입력, 낮은 임피던스 출력을 이용한 리본/다이내믹 마이크를 위한 Inline 증폭 버퍼/프리앰프로 만드는 경우가 더 많은 것 같다.
CLoud lifter, Radial McBooster, Royer dBooster, Se dynamite 등이 있다.
Discrete Op-amp
Discrete Op-amp는 BJT 트랜지스터 프리앰프와 IC Op-amp 프리앰프 사이의 과도기적 성격을 가진 회로이다. 신호 경로에 해당하는 회로 부분을 개별적인 Discrete Op-amp로 통합하여, 생산성과 수리 및 정비의 용이성을 제공한다.
IC Op-amp는 높은 입력 레벨에 따라 대역폭이 줄어드는 현상(GBW, Gain Bandwidth) 영향을 크게 받는 반면, Discrete Op-amp는 집적회로(IC)가 아니고 전기적인 규모가 비교적 크기 때문에 대역폭의 제한 영향을 상대적으로 덜 받는다. Discrete Op-amp는 개별 소자의 조합으로 구성되므로, 신호 처리 시 IC Op-amp보다 더 넓은 대역폭과 안정성을 제공할 수 있다.
IC Op-amp
IC Op-amp를 이용한 마이크 프리앰프의 경우 허용 입력 임피던스가 대부분 아주 높기 때문에, 작은 신호가 들어와도 대역폭의 손실 없이 아주 감도 높게 신호가 증폭된다.
반면 높은 신호가 들어오면 집적회로(IC) 의 집적도의 영향을 받아서, 대역폭이 증폭률에 따라 점점 제한되는 현상(GBW)이 일어나는데, 들어오는 신호가 높을 수록 처리할 수 있는 주파수 대역폭이 줄어든다.
그래서 Op-amp로 제작된 프리앰프의 대부분의 스펙 표기는 대역폭이 100kHz, 200kHz 등으로 가청 주파수 대역을 훨씬 넘지만, 실제로 써보면 고음과 저음이 잘 안나오는 경우가 있다. 하지만 고급 Op-amp의 경우에는 설계 상의 극복으로 고음역과 저음역의 대역폭을 최대한 보존한다.
대부분의 오디오 인터페이스 내장 마이크 프리앰프는 Op-amp를 이용하는 회로가 많다. 하지만, 그렇다고 해서 Op-amp 프리앰프가 안좋다는 이야기는 아니다. Op-amp 도 전력 설계와 방식 설계에 따라서 하이엔드 프리앰프24)도 만들 수 있다. 또한 오디오 인터페이스의 경우에도 내장된 프리앰프의 설계를 충분히 전원부와 구성요소를 하이엔드로 설계가 가능하므로, 대부분의 하이엔드 오디오 인터페이스도 하이엔드 설계의 Op-amp 프리앰프를 내장하는 경우가 종종 있다.25)
http://www.audioht.co.kr/news/articleView.html?idxno=4614
Op-amp 마이크 프리앰프의 경우는 신호의 DC 바이어스 전압이 BJT나 진공관 방식에 비해서 크지 않기 때문에 진공관이나 트랜지스터처럼 출력 트랜스포머는 필요없다. 하지만 차동형 Op-amp 설계가 아니고 단동형 Op-amp 설계인 경우에는 밸런스 입력으로 들어온 신호를 언밸런스 신호로 전환해줘야 하기 때문에 입력 트랜스포머를 사용하는 경우도 있다. 물론 경우에 따라 출력 트랜스포머를 사용하는 경우도 있다.
하이브리드
방식을 조합한 회로 구성을 말한다.
Preamp 의 최대 입력 레벨에 대한 오해
위 프리앰프는 Warm audio 의 tonebeast 라는 제품이다. 이 제품의 경우, 마이크 입력의 최대 입력 레벨이 0dBu로 알려져 있는데, 여기에는 함정이 하나 있다.
Gain 노브의 Gain range 를 보면 29dB부터 시작하고 있음을 알수 있다. 즉 0dBu 의 전압값이 들어와도 즉시 29dB 증폭되어 29dBu 로 신호가 시작되게 된다.
따라서 이 프리앰프의 경우 사실상의 최대 입력 레벨은 29dBu 이고, 29dB 의 게인이 입력되는 상황(최소 게인)에서 최대 입력 레벨이 0dBu로 측정된 것일 뿐이다.
찾아보면 이와 같은 케이스가 많음을 알 수 있다.
아래의 API312 프리앰프의 경우
최대 입력 레벨은 -4dBu라고 표기 되어있지만, Gain range 를 보면 +34 dB ~ 69dB임을 알 수 있다 . 최소 게인이 34dB이기 때문에, 즉 사실상의 Gain 0dB에서의 최대 입력 레벨은 , 30dBu라고 볼 수 있다.
이런 Gain range 에 따라서 최대 입력 레벨을 표기하는 스펙상의 함정 이 있기 때문에 Preamp 의 최대 입력 레벨을 볼 때는 이것을 주의 해야 한다.
Zoom의 Livetrak L-12 와 L-20 의 경우도, Gain range 가 +16dB~60dB 로 되어 있고, 매뉴얼 상의 스펙에서 최대 입력 레벨은 0dBu 로 표기 되어 있다.
이런 경우도 마찬가지로, 실질적인 최대 입력 레벨은 16dBu 이다.
보통 이러한 계열의 Gain range 의 최소값 자체가, 높은 dB 로 시작하는 프리앰프들의 경우 PAD 스위치를 적절히 활용하도록 설계되어 있다. 26)
장비는 레이싱카과 비슷해서, 운영하는 사람이 카레이서가 아니라면 결국 일반차보다도 못하게 작동될 수 있다.
— retronica 2019/01/06 13:00
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