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음향:specification:impedance:impedance_matching_bridging
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임피던스 매칭과 브릿징

임피던스 매칭

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

예시) 파워 앰프스피커

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

임피던스 브릿징

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.

임피던스 10배 법칙(마이크 & 마이크 프리앰프)

보통 보면, 마이크콘솔의 관계에서, 마이크출력 임피던스가 600일 때, 콘솔 마이크 프리앰프입력 임피던스는 6k 등을 권장한다. 대략 10배 이상의 값을 권장하는데, 이것을 임피던스 10배 (x10 rule)규칙이라고 한다.

마이크스펙에 나오는 노미널 임피던스는 1KHz 주파수를 기준으로 측정된 값이다. 하지만 실제로 마이크출력 임피던스주파수 별로 다른 값을 가지기 때문에 1KHz가 아닌 다른 주파수에서는 최대 10배 이상의 출력 임피던스를 가진다. 따라서, 마이크 프리앰프입력 임피던스는 이것보다 높아야 한다.

만약, 마이크출력 임피던스마이크 프리앰프입력 임피던스를 10배보다 작게 셋팅하는 경우에는 마이크의 고유의 주파수임피던스에 의한 특성(신호전류비)이 나타나게 된다.

임피던스 매칭이 미치는 영향

마이크의 임피던스 특성

파워앰프와 스피커의 매칭에서의 댐핑팩터

파워앰프스피커의 매칭에서도 임피던스 브릿징이 성립하며, 이를 설명하는 중요한 개념이 댐핑팩터(Damping Factor)입니다. 파워앰프정격 임피던스와 동일한 노미널 임피던스를 가진 스피커를 매칭했을 때, 실제로 파워앰프출력 임피던스정격 임피던스보다 훨씬 낮습니다. 이로 인해 파워앰프스피커 사이에서 임피던스 브릿징이 이루어지며, 이는 스피커의 성능과 음질에 큰 영향을 미칩니다.

댐핑팩터란? 댐핑팩터는 다음 공식으로 정의됩니다: DF = {Z_{speaker}}/{Z_{amp}}

여기서:

댐핑팩터앰프스피커를 얼마나 효과적으로 제어할 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 값이 높을수록 앰프스피커 드라이버를 더 정밀하게 제어할 수 있어, 과도 응답(transient response)이 개선되고 왜곡이 줄어듭니다.

댐핑팩터가 미치는 영향

주의사항

  • 댐핑팩터가 너무 낮으면 저주파 응답이 부정확해지고 왜곡이 증가할 수 있습니다.
  • 지나치게 높은 댐핑팩터는 실질적인 음질 차이가 거의 없으며, 앰프스피커 간의 전력 전달 효율만 약간 감소할 수 있습니다.
  • 일반적으로 댐핑팩터 값은 20 이상이면 충분히 좋은 성능을 제공하며, 고급 오디오 시스템에서는 50~100 이상의 값을 목표로 합니다.

임피던스 x8배 법칙 (헤드폰 & 헤드폰 앰프)

헤드폰헤드폰 앰프의 관계에서도 임피던스 x8배 법칙이 적용된다. 일반적으로 헤드폰임피던스가 32이라면, 앰프출력 임피던스는 4 이하가 되어야 한다.

헤드폰임피던스1kHz 기준으로 측정되지만, 실제로는 주파수별로 변화한다. 출력 임피던스가 높으면 헤드폰주파수 특성이 변형될 수 있기 때문에, 원래 설계된 사운드를 유지하려면 출력 임피던스헤드폰 임피던스의 1/8 이하가 되어야 한다.

임피던스 매칭이 미치는 영향

임피던스 매칭과 임피던스 브릿징에 대한 알기 쉬운 이해

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.


큰 혼을 제작하는 영상이지만, 영상 중간 쯤(3:00 쯤 부터)에 임피던스 브릿징/매칭에 대한 설명이 있습니다.

1)
정격 임피던스가 아닙니다. 실제 출력 임피던스를 말합니다.
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음향/specification/impedance/impedance_matching_bridging.txt · 마지막으로 수정됨: 2025/03/25 저자 정승환