• 출력 장치와 입력 장치의 임피던스를 동일하게 맞추는 것
• 전력 전달이 중요한 상황에서 사용됨
• 주로 전송 라인 시스템이나 고전력 시스템에서 사용
• 최대 전력 전달 가능
• 단점: 신호가 다소 왜곡되거나 손실될 수 있으며, 주로 오디오 품질보다는 전력 효율에 중점을 둠

전력(힘, Watt) 전송에서는 같은 임피던스로 같게 매칭하는 것이 힘손실 없이 전송하는 데에 더 유리하다.

라인 레벨이나 마이크 레벨같은 신호전송에서는 가청 주파수내에서 전압(V)값을 정확하게 전달하면 되기에, 전력(W = V X I)을 전송하는 스피커와 앰프의 매칭과는 달리 임피던스를 차이를 두는 임피던스 브릿징을 한다.

• 출력 임피던스는 낮고 입력 임피던스는 높은 상태
• 신호의 정확한 전달이 중요할 때 사용됨
• 현대 오디오 시스템에서 일반적으로 사용
• 신호 왜곡 최소화 및 높은 신호 대 잡음비 제공
• 단점: 전력 전달이 비효율적일 수 있으며, 전력 손실이 발생할 수 있음

힘(W) 전송이 아닌 신호(V) 전송에서는 로우 임피던스 신호→ 하이 임피던스입력으로 매칭해야 방해없이 잘 전송된다.(대신 힘은 어느정도 손실된다.) 정해진 법칙은 없지만 아래에서 설명하는 10배 룰을 많이 사용한다.

보통 보면, 마이크와 콘솔의 관계에서, 마이크의 출력 임피던스가 600Ω일 때, 콘솔 마이크 프리앰프의 입력 임피던스는 6kΩ 등을 권장한다. 대략 10배 값을 권장하는데, 이것을 임피던스 10배 (x10 rule)규칙이라고 한다.

마이크의 스펙에 나오는 공칭 임피던스는 1KHz 주파수를 기준으로 측정된 값이다. 하지만 실제로 마이크의 출력 임피던스는 주파수 별로 다른 값을 가지기 때문에 1KHz가 아닌 다른 주파수에서는 최대 10배정도의 출력 임피던스를 가진다. 따라서, 마이크 프리앰프의 입력 임피던스는 이것보다 높아야한다.

만약, 마이크의 출력 임피던스와 마이크 프리앰프의 입력 임피던스를 10배보다 작게 셋팅하는 경우에는 마이크의 고유의 주파수별 임피던스에 의한 특성(신호 대 전류비)이 적용될 것이다.

임피던스 매칭이 미치는 영향

• 주파수 응답 변화: 마이크 프리앰프의 입력 임피던스가 너무 낮으면, 마이크의 주파수별 출력 특성이 변형될 수 있음. 특히, 저역이 감소하거나 특정 주파수가 강조될 가능성이 있음.
• 신호 감쇄 및 왜곡: 입력 임피던스가 낮을수록 신호 레벨이 낮아지고, 마이크가 충분한 전압을 출력하지 못해 왜곡이 발생할 수 있음.
• 댐핑 효과: 입력 임피던스가 너무 높으면 마이크의 다이내믹 레인지가 비정상적으로 변할 수 있으며, 과도 응답(transient response)에 영향을 줄 수 있음.

헤드폰과 헤드폰 앰프의 관계에서도 임피던스 x8배 법칙이 적용된다. 일반적으로 헤드폰의 임피던스가 32Ω이라면, 앰프의 출력 임피던스는 4Ω 이하가 되어야 한다.

헤드폰의 임피던스는 1kHz 기준으로 측정되지만, 실제로는 주파수별로 변화한다. 출력 임피던스가 높으면 헤드폰의 주파수 특성이 변형될 수 있기 때문에, 원래 설계된 사운드를 유지하려면 출력 임피던스가 헤드폰 임피던스의 1/8 이하가 되어야 한다.

임피던스 매칭이 미치는 영향

• 주파수 응답 변화: 출력 임피던스가 높으면 특정 주파수가 강조되거나 감쇠될 수 있음
• 댐핑 팩터(Damping Factor): 출력 임피던스가 낮을수록 헤드폰 드라이버를 정밀하게 제어 가능
• 출력 전압과 볼륨: 높은 출력 임피던스는 저임피던스 헤드폰에서 볼륨 저하와 왜곡을 유발할 수 있음

물리적인 유체에 의해 힘과 변위를 전송하는 유체 시스템은 전기에 위해 힘과 신호를 전송하는 전기 신호 시스템과 상당히 유사하다.

관 안에 유체가 가득 들어있고, 양쪽에 밀고 당길 수 있는 양쪽 주사기 밸브가 있다고 하자. 왼쪽에서 밀면 안의 유체의 압력에 의해 오른쪽의 주사기가 튀어나오게 된다.

임피던스는 이 양쪽의 주사기가 얼마나 뻑뻑하게 밀착되어 있는 가의 문제로, 양쪽의 주사기가 동일하게 뻑뻑한 경우에, 왼쪽에서 미는 힘이 오른쪽으로 동일하게 힘의 손실 없이 전송이 될 수 있다. 안쪽의 유체가 세어나가면 안되기 때문에 ,밸브가 밀착이 꽉 되어야 한다. 이렇게 힘을 전달하는 경우가 바로 임피던스 매칭에 해당한다.

반대로 주사기의 움직임을 세밀하게 전달하는 경우에, 이렇게 양쪽이 뻑뻑하게 밀착되어있을 때는, 왼쪽에서 아주 살살 1mm 만 밀었을 경우에는 오른쪽 주사기는 전혀 움직이지 않을 수도 있을 것이다.

이럴 때는 왼쪽의 주사기는 뻑뻑하게 밀착하고 오른쪽의 주사기 밸브는 살짝 들 뻑뻑하게 해 놓으면, 왼쪽에서 아주 살살 1mm 를 밀 때에, 오른쪽 주사기는 거기에 맞춰서 똑같이 움직일 수 있게 된다. 다만 밸브가 들 뻑뻑하기 때문에, 살짝 유체의 손실은 있을 수도 있다. 또한 동일한 힘을 전달 할수 없다. 하지만 주사기 밸브의 세밀한 움직임은 전달할 수 있다. 이렇게 주사기의 움직임을 세밀하게 전달해야하는경우가 바로 임피던스 브릿징에 해당한다.

8옴 임피던스에 감도 85dBSPL/watt 의 스피커 유닛을 가정해 보자면,

이 스피커를 1m 앞에서 105dBSPL의 크기로 소리내기 위한 앰프의 출력은 일반적으로 100와트입니다.

그러나 만약 임피던스 브릿징을 한다고 하면 파워앰프의 출력 임피던스는 0.8옴까지 떨어져야 하며 와트와 임피던스에 대한 계산에 따르면

이므로 같은 100와트 출력을 하기 위해서 1/10으로 떨어진 임피던스에 대하여 전류가 반대로 √10배(3.16배) 투입되야 합니다. 즉 더 많은 전류가 투입되어야 한다는 뜻입니다.

이것을 다시 와트로 환산해보면

그렇다면 316와트 출력을 가진 앰프와 같은 동률이라고 보여집니다. 이것은 100와트 앰프이지만 316와트 앰프정도의 일을 한다는 뜻, 즉 전력 소모량이 3배 이상으로 증가한다는 것으로 이해할 수 있습니다. 아주 정확히는 300와트 정도의 출력을 가진 앰프에 10:1 임피던스 컨버터 회로를 달아서 100와트 출력(전압강하 1/10)을 하게 만들면 임피던스가 1/10로 줄어들은 파워 앰프 설계가 됩니다.

즉, 파워 앰프와 스피커를 임피던스 매칭이 아닌 임피던스 브릿징을 하기위해서는 상당힌 전력 소모가 필요하게 됩니다.

하지만 파워앰프의 기술이 점점 발전하고 있기 때문에 앞으로 언제든지 이러한 앰프들이 나올 수 있고, 조만간 파워앰프와 스피커 연결에서도 어느정도 임피던스 브릿징을 하는 케이스가 등장할 것이라고 생각됩니다. 아마도 액티브 스피커들에서는 이미 이러한 연결을 하고 있는 케이스도 있으리라 봅니다.