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모던 마이크 프리앰프 설계

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2026-07-07T14:40:39+00:00

모던 마이크 프리앰프 설계

하이엔드 Op-Amp

예전의 마이크 프리 앰프들은 진공관이나 트랜지스터를 이용했지만, 모던한 프리 앰프들은 주로 Op-Amp IC를 사용합니다. Op-Amp는 높은 게인을 가지며 다양한 신호 증폭 및 처리를 위해 사용되는 아날로그 전자 회로 소자이고 IC는 Integrated Circuit, 즉 집적 회로를 말하는데 반도체를 제조하는 방식을 통해서 내부의 여러가지 소자를 하나의 Chip으로 구성한 것을 말합니다.

기존의 진공관이나 트랜지스터에 비해서 IC는 전기 규모가 많이 작아졌습니다. 진공관이나 트랜지스터처럼 고전력으로 증폭한 후 트랜스포머를 거쳐 출력하는 가장 주된 이유는 바로 노이즈 플로어를 낮추기 위한 부분이 가장 크다고 볼 수 있습니다. 큰 전력으로 증폭하여 노이즈와 신호의 사이즈의 비율을 벌리고, 트랜스포머를 통해서 우리가 사용하는 일반적인 라인 레벨인 +4dBu 로 출력하기 위함이 크다고 볼 수 있습니다. 이 과정에서 내부에서 언밸런스로 처리되던 신호를 다시 밸런스 신호로 변경하는 것도 트랜스포머의 담당입니다. 이런 방식의 대표적인 케이스는 Neve1073과 같은 프리 앰프가 있습니다.

하지만, Op-amp는 이미 노이즈 플로어가 매우 낮습니다. 따라서 큰 전력으로 증폭 후에 트랜스포머로 신호를 감압할 필요가 없어졌습니다. 트랜스포머 없이 바로 출력하면 됩니다. 따라서 Op-Amp IC를 이용한 설계에서 출력 트랜스포머를 넣을 필요가 없습니다. 대신 밸런스 출력을 위해서 밸런스 전환 회로를 넣게 됩니다. 아. Op-Amp 에는 싱글형 입력과 차동형 입력의 구분이 있기도 합니다. 처음에 Op-Amp 들은 대부분 Single ended(싱글형) Op-Amp 였습니다. 언밸런스 신호를 받아서 언밸런스 출력을 하는 것을 Single ended라고 합니다. 이 때, 입력으로 들어오는 밸런스 입력을 언밸런스로 전환하기 위해서 입력 트랜스포머가 쓰이기도 했습니다. 이런 방식의 대표적인 케이스가 바로 Neve 88R, Focusrite ISA와 같은 프리 앰프입니다.

그 후에 Differential(차동형) Op-Amp가 나왔습니다. 차동형 입력 Op-Amp는 입력 신호를 밸런스 신호를 직접 받아서 증폭에 활용하는 Op-Amp 방식입니다. 이러한 차동형 Op-Amp 는 아예 트랜스포머가 필요가 없습니다.

나중에는 출력도 밸런스로 하는 완전 차동형(Fully differential) Op-Amp가 개발되면서 밸런스 신호로 전환하는 회로가 상당히 간단해지는 Op-Amp도 나왔습니다.

대역폭?

우리가 Op-Amp 를 이용해서 가청 주파수의 신호를 증폭하는 회로를 구성할 때 반드시 생각해봐야 할 사양으로는 GBW라는 것이 있습니다. 높은 신호에 대해서 신호 처리 속도의 제한으로 인하여 대역폭이 좁아지는 현상이 나타납니다. 진공관 이나 트랜지스터는 고출력에서도 대역폭을 유지하기 때문에 큰 문제가 안되었지만, Op-Amp는 집적도가 높아지고 처리하는 신호의 크기가 많이 작아지면서 대역폭의 영향을 받게 된것입니다. 하지만 기술의 발전으로 인하여 이제는 큰 문제가 아니게 되었습니다.

주요 Op-Amp들의 GBW

Op-Amp	Open Loop Gain	Differential Gain⁴⁾	Slew Rate	Unity GBW
NE5532	100dB		9V/µs	10MHz
NE5534 (CC=0)	100dB		13V/µs	10MHz
NE5534 (CC=30pF)	100dB		6V/µs	10MHz
OPA1611, OPA1612	130dB		27V/μs	40MHz
THAT1583		70dB	50V/µs	14MHz(1.7MHz@40dB gain)
THAT1580		70dB	53V/µs	7.3MHz(2.7MHz@40dB gain)

초창기에 쓰이던 NE5534나 NE5532는 GBW가 좀 작음을 알 수 있습니다. 유니티 게인 대비 1000배(60dB)의 신호를 처리할 때는 10kHz로 대역폭이 줄어들게 됩니다. 물론 60dB 정도 높은 신호를 처리할 일은 잘 없습니다. 100배(40dB)의 신호를 처리하는 경우는 100kHz까지의 신호를 처리할 수 있기 때문에 큰 문제가 되지는 않습니다.

이런 Op-amp들은 VFB(전압 피드 백 방식)라고 합니다. 전압 피드 백 방식은 “게인 x 대역폭= 일정” 해야만 하는 GBP라는 것에서 자유로울 수가 없었습니다.

하지만 기술도 당연히 발전을 해서 드디어 마이크 프리 앰프 전용으로 나오는 CFB(전류 피드 백) 방식의 Op-amp가 나오게 됩니다. 이런 방식의 대표적인 IC들인, OPA1612A, THAT1580, THAT1583 들은 훨씬 높은 처리 대역폭을 가지고 있고 GBW 문제가 발생하지 않습니다.

그림 1: THAT1583의 Gain-Bandwidth product(GBP)

같은 Op-Amp 도 작동 전압에 따라 달라질 수는 있다.

Op-Amp 는 신호를 증폭하기 위해서 약간 DC 바이어스를 걸어서 사용합니다. Op-Amp로 신호를 증폭하기 위해서 전압을 넣어주게 됩니다. 이러한 전압을 얼마나 크게 넣어줄 수 있느냐에 따라서 Op-Amp의 최대 입력 레벨, 최대 출력 레벨, 게인 범위(Gain range) 등이 달라지게 됩니다. 같은 Op-Amp 를 사용하는 회로라고 해도 이 넣어주는 V+와 V-의 전압값에 의해서 스펙이 다른 마이크 프리 앰프가 됩니다. 물론 이 전압을 무한대로 강하게 넣을 수 있는 것은 아닙니다. Op-Amp에 따라 최대로 넣을 수 있는 전압값이 정해져 있습니다.

Remote Control

Op-Amp 를 컨트롤 하는 컨트롤 칩도 있습니다. THAT5171 이 아마 가장 많이 쓰이는 IC인 것 같습니다. PGA2500과 같은 칩은 컨트롤 파트를 내장한 Op-Amp 입니다. 이러한 컨트롤을 탑재한 경우에는 프리 앰프의 리모트 컨트롤이 가능해집니다. 당연한 이야기지만, 컨트롤이 들어가게 되면 프리 앰프 회로 구성 비용이 더 비싸지게 됩니다. 이런 컨트롤 칩을 넣지 않는다면, 기존 구형 프리 앰프들 처럼 노브와 버튼들로 컨트롤 파트를 구성해야합니다.

리모트 컨트롤을 넣게 되면 우리가 얻을수 있는 가장 큰 장점은 리콜입니다. 녹음 세션 당시의 프리 앰프 셋팅을 다른 날에 하는 동일 녹음 세션에 똑같은 셋팅을 리콜할 수 있게 되는 것입니다. 상업적으로 운용하는 녹음실이라면 이제는 거의 필수 기능에 가깝습니다. 여러날에 걸쳐서 진행되는 녹음 세션에 리콜은 꼭 필요한 기능입니다.

그림 2: AXR4의 프리앰프 컨트롤

그림 3: Grace Design m108의 프리앰프 컨트롤

그림 4: UA Apollo의 프리앰프 컨트롤

그림 5: RME Octamix XTC의 프리앰프 컨트롤

그림 6: Focusrite RED4PRE의 프리앰프 컨트롤

그림 7: RME 12MIC의 프리앰프 컨트롤

컨트롤 칩을 사용하지 않고 여러개의 릴레이 스위치(전자석 스위치)를 이용하여 리모트 컨트롤을 구사하는 방법도 있습니다.

라이브 현장의 디지털 콘솔들은 이미 오래전부터 이러한 디지털 리모트 기능을 구현해오고 있습니다.

구식 프리 앰프들은 스텝 노브를 이용해서 리콜을 어느 정도 할 수 있습니다.

하이엔드 Op-Amp를 사용하는 모던 프리앰프가 탑재된 제품 리스트

NE5532(차동형, VFB) : Tascam HDDA, Steinberg UR-RT, UR-816C
NE5534(싱글형, VFB) : Neve 88R, Focusrite ISA, Rupert Neve
OPA1611(차동형, CFB) : Neumann V402
OPA1612(차동형, CFB) : APOGEE 제품들(거의 대부분), TASCAM HDIA, Digigrid, RME UCX, RME Babyface PRO
THAT1510(차동형, CFB) : RME Octamic 2
PGA2500(완전 차동형, CFB) : UA Apollo, PRISM, Merging, MOTU, RME Octamic XTC, RME Micstasy
THAT1583(완전 차동형, CFB) : Focusrite RED, REDNet, Clarett, Zoom
THAT1580(완전 차동형, CFB) : Steinberg AXR4, Grace Design m108, Arturia Audiofuse 16rig, RME UFX

같은 Op-Amp를 사용했다고 똑같지는 않습니다. 위에서 말했듯이 Op-Amp 에 DC 바이어스 전압을 어떻게 거느냐에 따라서 최대 출력 레벨이나 게인 범위 사양이 약간 약간 달라지게 됩니다. 특히 완전 차동형이 아닌 차동형이나 싱글형 Op-Amp의 경우에는 밸런스 입력/출력 회로 구성(이 회로들도 작은 Op-Amp들을 이용한 버퍼 회로나 트랜스포머로 구성합니다.)에 따라서도 음색이나 특성이 조금씩 달라지게 됩니다.⁵⁾

특히, 일단 싱글형이나 차동형 Op-Amp를 사용하여 단일 마이크 프리 앰프를 구성한다면, 출력을 밸런스로 전환시켜야 하기 때문에 출력에 밸런스 변환용 회로를 추가로 구성하게 됩니다.⁶⁾

하지만 오디오 인터페이스와 같이 내부에서 A-D 컨버터로 직결해야 한다면, A-D 컨버터의 채널 1개에 바로 신호를 직결하면 됩니다. 사용되는 A-D 컨버터가 받아들일 수 있는 최대 신호크기에 맞춰서 Op-Amp 의 출력 신호도 제한되야 하므로, Op-Amp의 DC 바이어스 전압도 거기에 맞춰서 설계하게 됩니다. 이 경우에 만약 A-D 컨버터 회로가 충분한 전압 신호를 받지 못한다면 Op-Amp도 작은 출력을 낼 수 밖에 없게 만들어지게 됩니다.

오디오 인터페이스의 마이크 프리 앰프 회로에 완전 차동형 Op-Amp를 사용하면, 출력이 밸런스로 나오게 됩니다. 만약 이 출력을 A-D 컨버터 회로에서 1채널로 받는다면 성능을 100% 활용하지 못하게 됩니다. 성능을 100% 활용하려면 A-D 컨버터도 입력을 2개를 사용⁷⁾해서 밸런스 신호를 전부 받아서 처리하면 됩니다. 이 두가지의 경우는 상당히 큰 차이를 만들어 내는 것으로 알려져 있습니다. 다만 A-D 컨버터의 채널 갯수가 2배로 많이 들게 되므로 회로 원가가 2배로 상승하게 되는 큰 단점이 있습니다. 위에 보면 PGA2500을 사용하는 제품중에 UA Apollo와 Merging, PRISM, RME 등이 보입니다. 같은 Op-Amp를 사용하지만 사용자들의 평가는 극과 극으로 나뉘는 이유는 이런 회로 구성 방법에도 큰 영향이 있다 생각됩니다.⁸⁾ Steinberg의 AXR4도 하나의 마이크 프리 앰프 Op-Amp마다 A-D 컨버터를 듀얼채널로 구성하여 풀 밸런스 회로를 구성합니다.⁹⁾

이런 회로 구성에 의해서 오디오 인터페이스의 마이크 프리 앰프의 급이 나눠지기도 합니다.

주변 회로 구성

Op-Amp 에 DC bias 전압인 V+와 V-를 넣어줘야 하는 회로가 필요합니다.
싱글형 Op-Amp 인 경우에는 밸런스 입력을 언밸런스 입력으로 바꿔줄 회로가 필요합니다.
차동형 Op-Amp 인 경우에는 언밸런스 출력을 밸런스 출력으로 바꿔줄 회로가 필요할 수 있습니다.
완전 차동형 Op-Amp 인 경우에는 A-D 컨버터의 채널을 2개를 사용¹⁰⁾하느냐 1개¹¹⁾를 사용하느냐에 따라서 밸런스 출력을 100% 다 활용할 수 있는지 아닌지가 결정됩니다. 다만 A-D 컨버터를 듀얼채널로 구성하면 A-D 컨버터 칩의 갯수를 2배로 사용해야 하기 때문에, 장비 가격이 상당히 상승하게 됩니다.

이런 주변부 회로 구성에 의해서 프리 앰프의 세부 사양이나, 성능이 조금씩 달라질 수는 있습니다.

결론

이러한 하이엔드 Op-Amp 들로 구성하는 마이크 프리 앰프는 애들 장난이 아닙니다. 기존의 우리가 하이엔드로 사용했던 마이크 프리 앰프들 보다도 훨씬 높은 성능을 보여주기도 합니다. 모든 것은 스펙이 결정합니다. EIN, THD, 최대 입력 레벨/최대 출력 레벨 등 모든 면에서 기존의 진공관/트랜지스터 마이크 프리 앰프들 보다 훨씬 고사양입니다. 아직도 우리는 눈에 보이는 것이나 브랜드 파워에 많이 의지하는 경향이 있습니다. 그런 것들은 솔직히 허상일 수도 있습니다. 기존의 막강한 브랜드들은 아직도 기존의 트랜지스터나 진공관을 고수하고 있고, Op-Amp 를 사용하기 꺼려하는 것처럼 보이기도 합니다. 하지만 신생 브랜드들은 과감하게 하이엔드 Op-Amp 를 적용하고 사용하고 있습니다. 신생 브랜드는 기존 브랜드를 경쟁에서 제끼기 위해서 더 높은 스펙으로 무장해야 합니다. 그래서 하이엔드 Op-Amp 를 회로에 사용합니다. 훨씬 더 높은 성능을 구현합니다. 솔직히 말해서요 꿀릴게 없습니다.¹²⁾

특성	PGA2500	THAT1580	THAT1583	NE5534	NE5532	INA103	OPA1611
용도	마이크 프리 앰프 (컨트롤러와 통합)	고성능 마이크 프리 앰프	저전력 고성능 마이크 프리 앰프	범용 오디오 연산 증폭기	범용 오디오 연산 증폭기 (듀얼 채널)	고성능 차동 증폭기, 마이크 프리 앰프	초저 노이즈 오디오 연산 증폭기
전원 전압	±5V	±5V ~ ±18V	±5V ~ ±18V	±3V ~ ±22V	±3V ~ ±22V	±15V ~ ±18V	±2.5V ~ ±18V
최대 입력 레벨	약 +6 dBu	±15V: 약 +22 dBu, ±18V: +24 dBu	±15V: 약 +22 dBu, ±18V: +24 dBu	±15V: 약 +21 dBu	±15V: 약 +21 dBu	±15V: 약 +22 dBu	±15V: 약 +21 dBu
게인 범위	+10 dB ~ +65 dB(컨트롤러 통합)	외부 저항으로 설정	외부 저항으로 설정	외부 회로로 설정 가능	외부 회로로 설정 가능	외부 저항으로 설정	외부 회로로 설정 가능
노이즈 성능 (EIN)	약 -128 dBu	약 -130 dBu	약 -130 dBu	약 -120 dBu	약 -120 dBu	약 -127 dBu	약 -132 dBu
THD+N (왜곡)	0.0004% (최적 조건)	0.0003% (최적 조건)	0.0004% (최적 조건)	약 0.001%	약 0.001%	약 0.0005%	약 0.000015%
입력 타입	Differential	Differential	Differential	Single-ended	Single-ended	Differential	Differential
출력 방식	Single-ended	Differential	Differential	Single-ended	Single-ended	Single-ended	Single-ended
소비 전력	약 70mW	약 140mW	약 90mW	약 30mW	약 60mW	약 150mW	약 20mW
응용 사례	컨트롤러와 통합된 마이크 증폭기	고성능 프리 앰프, 프로 오디오 장비	저전력 오디오 장비	범용 오디오 앰프, 믹싱, EQ 등	듀얼 채널 오디오 앰프, 믹싱, EQ 등	고정밀 오디오 장비, 마이크 프리 앰프	하이파이 오디오, 믹서, 마스터링
특화 기능	- 컨트롤러와 통합	- 고전압 헤드룸 지원	- 저전력 설계	- 고유 안정성, 저비용	- 듀얼 채널 설계, 고유 안정성	- 초저 노이즈, 높은 CMRR	- 초저 왜곡, 초저 노이즈
가격 (대략적)	비교적 낮음	중간	낮음	매우 낮음	매우 낮음	중간 ~ 높음	중간 ~ 높음

마이크, 프리, 앰프, 회로

¹⁾

2003년 발표

²⁾

2012년 발표

³⁾

2016년 발표

⁴⁾

일부 Op-Amp에서는 개방 루프(general open-loop) 상태에서의 증폭이 지나치게 높아 사용상의 실제 의미가 없어질 수 있습니다. 예를 들어, 일부 고정밀 Op-Amp나 특정한 작업에 특화된 Op-Amp는 오히려 “differential gain”만 중요한 특성으로 여겨질 수 있습니다.

⁵⁾

RME와 Apogee 모두 OPA1612A를 쓰지만 음색이 조금은 다르다는 평가를 받습니다.

⁶⁾

작은 Op-Amp를 이용한 버퍼 회로나 트랜스포머를 사용합니다.

⁷⁾

듀얼채널 구성

⁸⁾

UA Apollo 이야기 입니다. 이 오디오 인터페이스의 구형 버전들은 컨버터를 그냥 싱글 채널로만 구성했었기 때문에 입력/출력 오디오의 성능이 매우 떨어졌습니다. 신형인 X 씨리즈(랙형)로 와서야 비로서 채널당 듀얼채널 컨버터 구성을 하기 시작한 것으로 보입니다.

⁹⁾

A-D 컨버터 채널 2개를 사용하기 때문에, 라인 인풋에서 채널을 2개 1개로 전환하는 기능을 통한 24dBu, 18dBu 설정이 가능합니다.

¹⁰⁾

듀얼채널

¹¹⁾

싱글 채널

¹²⁾

물론, 기존 브랜드 파워가 막강한 브랜드인 Neve 도 88R과 같이 Op-Amp를 사용하기도 하고, Focusrite 경우는 하이엔드 Op-Amp를 적극 사용하긴합니다.

오디오 인터페이스의 내장 마이크 프리앰프는 과연 안 좋을까?

Anonymous (anonymous@undisclosed.example.com) — 2026-07-07T14:42:59+00:00

오디오 인터페이스의 내장 마이크 프리앰프는 과연 안 좋을까?

오디오 인터페이스의 내장 프리 앰프가 과연 외장 프리 앰프보다 음색이 많이 떨어질까요?

사실 그렇지 않습니다.

외장 마이크 프리 앰프의 경우 밸런스 출력을 해야 하는 상황에 놓여져 있는 경우가 많습니다. 전기적인 신호로 치면 일반적인 언밸런스 신호에 비해서 2배 이상의 전력을 사용해야 같은 처리를 할 수 있습니다. 또한 밸런스의 원리상 +신호와 -신호의 동질성이 정확하게 유지되야 정확하게 밸런스로 동작하지만 회로의 구성상 오차가 있기 때문에 쉽지 않습니다. 이 때문에 밸런스 입력/밸런스 출력 회로의 구성은 매우 비용이 올라가게 됩니다.

오디오 인터페이스 내장 프리 앰프의 경우는 내장 A-D 컨버터와 마이크 프리 앰프의 연결에서 이런 부분이 필요가 없습니다. 그냥 언밸런스로 연결해도 신호 경로가 짧아서, 잘 동작합니다. 굳이 밸런스 회로를 내부에서 구현하는 경우는 거의 없습니다.

우리는 외장 마이크 프리 앰프를 다시 디지털의 세계로 불러들이기 위해서 수준 높은 A-D 컨버터를 사용하게 되고 이 과정에서, 컨버터와 프리 앰프 모두 밸런스 입력/밸런스 출력 회로의 구성이 필수가 되어버립니다.

하지만 오디오 인터페이스에 마이크 프리 앰프를 내장해 버리면, 신호 경로가 매우 짧아져서, 이렇게 복잡한 밸런스 회로의 구성 없이 바로 마이크 프리 앰프를 A-D 회로에 직결이 가능합니다. 밸런스 회로의 구성이 트랜스포머나 액티브 버퍼 회로등을 넣어야 하는 것을 감안하면, 굉장히 큰 제작비용을 세이브할 수 있는 것입니다. 회로 구성도 밸런스보다 단조로워져서 전력 소모도 많이 줄어들게 됩니다.

오히려 하이엔드 급의 오디오 인터페이스의 내장 프리 앰프면, 수준 높은 외장 프리 앰프와 비슷한 수준의 음색과 음질이 구현되는 걸 왠만한 사람들도 다 알고 있습니다.

예전에는 많이 있었던 저가형 외장 마이크 프리 앰프 제품들은 지금은 많이 없어졌습니다. 요즘의 오디오 인터페이스에 내장된 프리 앰프들이 그러한 저가형 외장 마이크 프리 앰프들 보다는 훨씬 성능이 좋기 때문입니다.

케이스 바이 케이스입니다. 오디오 인터페이스의 제조사들은 이렇게 내부에서 A-D 컨버터와 마이크 프리 앰프를 직결 했을 때 얻어지는 이득이 크고, 어지간한 외장 마이크 프리 앰프 성능보다 낫다고 판단했기 때문에 오디오 인터페이스에 마이크 프리 앰프를 내장하고 있는 것 입니다.

세월이 많이 지났습니다. 오디오 인터페이스 제작회사들이 마이크 프리 앰프 기술이 없어서, 좋지 못한 마이크 프리 앰프를 내장하던 시대는 이미 많이 지났습니다. 오디오 인터페이스의 마이크 프리 앰프가 좋지 않다는 이야기는 도대체 언제적 이야기 일까요?

요즈음의 좋은 오디오 인터페이스의 마이크 프리 앰프는 절대로 그렇게 수준이 떨어지지 않습니다.

그림 1: Digico Console의 +26dBu 사양의 마이크 프리앰프와 동일한 마이크 프리앰프를 내장한 Digigrid 그림 2: Digico Console의 +26dBu 사양의 마이크 프리앰프와 동일한 마이크 프리앰프를 내장한 Digigrid

그림 3: RME의 12MIC, THD 0.00032%(-110dB)

그림 4: Rupert Neve Designed 프리앰프를 4개 탑재한 Steinberg AXR4 ¹⁾²⁾

그림 5: Focusite Red 4pre, ISA 프리앰프와 같은 방식의 회로를 사용하는 프리앰프를 내장한 Red 시리즈 ³⁾

프리 앰프 회로가, 외장으로 된 독립된 케이스에 있는지, 오디오 인터페이스의 케이스 안에 있는지로 음질이 달라진다는 건 명확한 개소리다.

—merefox@naver.com - 정승환 - 2026/05/22 - 서명됨

오디오, 인터페이스, 프리앰프

¹⁾

Designed : 설계도는 오리지널과 동일하지만 제조만 다른 곳에서 한 경우

²⁾

실제로 기판 확인을 해보면 Rupert Neve 의 프리 앰프와 똑같음, Rupert Neve 측에서 설계도를 제공하고 Steinberg 에서는 설계도 대로 만든 것으로 생각된다.

³⁾

ISA 프리 앰프 회로와의 차이점은 입력 트랜스포머가 없는 회로라는 점이다.