EIN
Equivalent Input Noise, 등가 입력 노이즈
마이크 프리앰프의 경우에는 장비마다 최대 입력 레벨이 다르고, 증폭 범위도 다르기 때문에, 이러한 조건들을 통일하여 등가 입력 노이즈를 측정한다.
마이크 프리앰프의 입력측에 150Ω 의 부하를 가진 더미 저항을 이용하여 터미네이션시키고, 노이즈 플로어를 측정한다. 이론적으로 마이크 프리앰프가 가질 수 있는 가장 높은 EIN 수치는 133dB 정도라고 알려져있다.
알기 쉬운 EIN의 개념
어떠한 마이크 프리앰프가 있을때 그 마이크 프리앰프의 자체 노이즈 플로어가 있습니다. 측정장비로 -90dBu 정도로 측정되었다고 가정하겠습니다.
이러한 마이크 프리앰프에 150옴의 부하를 입력에 연결하면, 150옴의 부하가 생성하는 열에 의한 화이트 노이즈가 입력으로 들어오게 됩니다. 아직 아무런 증폭을 하지 않았기 때문에, 마이크 프리앰프의 자체 노이즈 플로어 값인 -90dBu보다 낮은 상태입니다.
10dB 정도 증폭해도 마이크 프리앰프에서 출력되는 노이즈 플로어는 여전히 마이크 프리앰프의 자체 노이즈인 -90dBu 입니다. 20dB 를 증폭해도 동일합니다. 30dB를 증폭해도 동일합니다. 근데 아마 40dB쯤 증폭했을 때부터 노이즈가 증폭되기 시작할 것입니다. 45dB를 증폭하니 마이크 프리앰프에서 출력되는 노이즈가 -85dBu 입니다. 이것은 150옴 부하에 의한 노이즈가 나타나기 시작한 것 입니다.
따라서 이러한 150옴의 부하 조건에서는 이 마이크 프리앰프는 40dB 증폭할 때 까지 노이즈 플로어가 -90dBu 로 유지되며, 그보다 더 높은 증폭을 하면 150옴 부하의 노이즈가 마이크 프리앰프의 노이즈 플로어를 넘어서게 된다는 뜻입니다.
그래서 이렇게 측정한 EIN 은 40dB-(-90dBu) = 130dB 입니다. 이 값이 마이크 프리앰프가 실질적으로 표현할 수 있는 다이내믹 레인지의 가능성이라고 볼 수 있습니다.
프리앰프 노이즈와 게인의 상관관계
일반적인 프리앰프의 게인에 따른 EIN 수치의 변화 그래프이다. 모든 프리앰프는 거의 대부분 이와 같은 형태의 EIN 그래프를 보인다.
위의 그래프를 보면 프리앰프에서 게인을 높히면 높힐수록 EIN 수치는 점점 줄어듬을 알 수 있다. 즉 게인을 높히면 노이즈 플로어도 내려가는 것이다. 하지만, 여기서 올라간 게인 수치를 더하면 게인을 점점 증가시킴에 따라 노이즈도 증가함을 알 수 있다. 게인이 20dB 일 때의 노이즈 플로어는 -93dBu, 게인이 60dB 일 때의 노이즈 플로어는 -69dBu 이다.
하지만, 여기서 한가지 더 생각해봐야 하는 것은 신호도 20dB 에서 60dB로 그만큼 증폭되었다는 사실이다. 즉 SNR로 생각해야 한다.
즉, 프리앰프 단독으로는 게인이 증가하면 SNR이 증가한다.
그러나 여기에 마이크의 Self-noise 레벨을 적용하면, 다음과 같다.
감도가 16mV/Pa인 마이크가 10dBA의 Self-noise 레벨을 가진다면, 이 마이크의 출력 노이즈 플로어는 -118dBu이다. 따라서
즉, 프리앰프에 마이크를 연결하여 사용할 때, 마이크의 노이즈 플로어도 게인에 의해 증가하기 때문에 게인을 높히다보면 마이크의 노이즈가 프리앰프의 노이즈보다 높아지는 지점이 있다.
따라서, 마이크의 노이즈 플로어와 EIN에 의한 프리앰프의 노이즈에 의해 특정 구간에서 가장 노이즈가 적은 일종의 Sweet Spot이 분명 존재한다는 결론이 나온다.
추가적으로 고려해봐야 할것들
Reference
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