임피던스에 대하여-1
일반적 전기회로-소위 말하는 강전(强電)은 물 혹은 수도의 예를 들면 어느 정도 설명이 됩니다.
특히 직류회로는 약전(弱電)이라도 거의 그대로 들어맞습니다.
전압(電壓)은 수압(水壓) 전류(電流)는 수류(水流) 전력(電力)은 수량(水量)으로 대비 시키면 이해가 쉽거든요.
그런데 교류는 이게 잘 안 됩니다.
그래서 학문적 정의로서 교류회로의 저항인 “임피던스” 역시 일상생활의 예를 들어 설명하기 마땅치 않습니다.
그래도 아는 대로 말씀 드릴 작정입니다.
제 이야기가 틀리면 김민수, 조용훈 두 분 선생님께서 고쳐주시리라 믿으면서요.
턴테이블과 카트리지를 사용하실 때 임피던스가 무엇인지 아실 필요는 없습니다.
임피던스 매칭에 대해서도 고민하지 않으셔도 됩니다.
갖고 계신 기기가 있으면 메이커가 지정하는 대로 세팅 하기만 하면 됩니다.
근데 매칭 시키는 기기에 이런 게 안 적혀 있으면 그때부턴 골치 아프죠.
도대체 어떻게 맞추는 게 좋은지........
어떤 표를 봐야 하는지.......
이럴 경우 "임피던스 매칭의 의미"에 대해서 이해하고 계시면 쉽게 처리하실 수 있습니다.
임피던스 매칭은 별 것 아닙니다.
한 기기-예를 들어 턴테이블-에서 나온 신호가
신호를 받아들이는 부분-예를 들어 프리앰프 등에 잘 전달되도록 전기적 특성을 맞춰 주는 것을 일컫는 말입니다.
현실적 예를 들어 임피던스 매칭을 설명 드리겠습니다.
철수와 영희가 전철을 타고 놀러갑니다.
전철 의자에 나란히 앉아 바깥 경치를 구경하는데,
영희는 여행의 느낌을 팔꿈치의 움직임을 통해 철수에게 전달할 작정입니다.
그래서 영희는 자기의 팔꿈치를 철수의 옆구리에 대고 쿡쿡 찌릅니다.
예를 들어, 잘게 부르르 떨면 “나 화장실 가고 싶어.” 그런 의미인 것이고
마구 옆구리를 찔러 대면 영희 앞에 필립 윤세욱만큼 잘 생긴 남자가 앞에 선 겁니다.
그런데 유감스럽게도 철수와 영희 사이엔 벽이 하나 놓여 있습니다.
그래서 영희의 팔꿈치 움직임은 이 판을 매개해야만 철수 옆구리로 전달됩니다.
이제, 벽의 재질이 젤리처럼 말랑말랑하다고 한번 가정해 보겠습니다.
그러면 영희 팔꿈치가 천천히 움직이면 젤리의 움직임이 철수의 옆구리로 잘 전달되겠지요.
하지만 영희가 화장실 가고 싶을 때는 별 무소용입니다.
탄력을 가진 젤리라서 부르르 떨리는 움직임은 진동이 전달되기도 전에 젤리가 흡수해버리겠지요.
결국 젤리를 통해선 필립 같은 미남의 출현은 철수에게 전달될 수 있지만 영희가 화장실 가고 싶은 느낌은 전달이 안 된다는 뜻입니다.
이제 반대의 경우를 보겠습니다.
벽의 재질이 아주 딱딱한 겁니다.
그래서 이건 완전 방탄막이 되어버렸습니다.
영희 팔꿈치가 별 난리를 쳐도 철수 옆구리로는 전달이 안 됩니다.
그저 영희 팔꿈치 닿는 소리만 요란할 뿐입니다.
전달이 되려면 철수의 옆구리 센서가 무지무지 예민해야 하겠거니와,
설사 철수 센서가 무지 예민하다고 하더라도
영희 팔꿈치가 벽을 때릴 때 벽 자체가 울리는 소리 역시 철수의 고감도 센서는 잡아낼 겁니다.
결국 “미남 왔다!”고 흥분한 영희의 의사는
딱딱한 벽이 매개 된다면 “미남이 서 있지만 난 화장실을 가야겠어.”라는 의미로 철수에게 전달될 수도 있습니다.
어떻습니까.
영희의 의사가 전혀 엉터리로 전해지고 있죠?
전기회로에선 이게 특성이 평탄하지 않는 현상으로 나타납니다.
전문용어로 고역이 롤오프 되거나(깎여 나가거나)
피크(고역이 너무 강조)가 생기는 겁니다.
임피던스 매칭이란 바로 이런 현상을 최대한 막자는 의미입니다.
진동을 보내는 영희 팔꿈치보다 벽의 재질이 너무 무르면 빠른 진동은 전달되지 않습니다.
다시 말씀드려,
신호를 받는 쪽인 앰프의 임피던스가 낮으면-재질이 무르면- 빠른 진동 고음 주파수는 사라져 버리고 소리가 멍청해집니다.
반대의 경우도 그렇습니다.
벽의 재질이 너무 강하면 -받는 쪽 임피던스가 너무 높으면-소리만 요란하고(고역 특성이 치솟습니다)
충분한 신호가 전달이 안 되는 겁니다.
그래서 보내는 쪽인 카트리지의 특성과 받는 쪽인 앰프의 임피던스가 잘 매칭이 되는 게 정확한 신호 전달에 필수적입니다.
특히 직류회로는 약전(弱電)이라도 거의 그대로 들어맞습니다.
전압(電壓)은 수압(水壓) 전류(電流)는 수류(水流) 전력(電力)은 수량(水量)으로 대비 시키면 이해가 쉽거든요.
그런데 교류는 이게 잘 안 됩니다.
그래서 학문적 정의로서 교류회로의 저항인 “임피던스” 역시 일상생활의 예를 들어 설명하기 마땅치 않습니다.
그래도 아는 대로 말씀 드릴 작정입니다.
제 이야기가 틀리면 김민수, 조용훈 두 분 선생님께서 고쳐주시리라 믿으면서요.
턴테이블과 카트리지를 사용하실 때 임피던스가 무엇인지 아실 필요는 없습니다.
임피던스 매칭에 대해서도 고민하지 않으셔도 됩니다.
갖고 계신 기기가 있으면 메이커가 지정하는 대로 세팅 하기만 하면 됩니다.
근데 매칭 시키는 기기에 이런 게 안 적혀 있으면 그때부턴 골치 아프죠.
도대체 어떻게 맞추는 게 좋은지........
어떤 표를 봐야 하는지.......
이럴 경우 "임피던스 매칭의 의미"에 대해서 이해하고 계시면 쉽게 처리하실 수 있습니다.
임피던스 매칭은 별 것 아닙니다.
한 기기-예를 들어 턴테이블-에서 나온 신호가
신호를 받아들이는 부분-예를 들어 프리앰프 등에 잘 전달되도록 전기적 특성을 맞춰 주는 것을 일컫는 말입니다.
현실적 예를 들어 임피던스 매칭을 설명 드리겠습니다.
철수와 영희가 전철을 타고 놀러갑니다.
전철 의자에 나란히 앉아 바깥 경치를 구경하는데,
영희는 여행의 느낌을 팔꿈치의 움직임을 통해 철수에게 전달할 작정입니다.
그래서 영희는 자기의 팔꿈치를 철수의 옆구리에 대고 쿡쿡 찌릅니다.
예를 들어, 잘게 부르르 떨면 “나 화장실 가고 싶어.” 그런 의미인 것이고
마구 옆구리를 찔러 대면 영희 앞에 필립 윤세욱만큼 잘 생긴 남자가 앞에 선 겁니다.
그런데 유감스럽게도 철수와 영희 사이엔 벽이 하나 놓여 있습니다.
그래서 영희의 팔꿈치 움직임은 이 판을 매개해야만 철수 옆구리로 전달됩니다.
이제, 벽의 재질이 젤리처럼 말랑말랑하다고 한번 가정해 보겠습니다.
그러면 영희 팔꿈치가 천천히 움직이면 젤리의 움직임이 철수의 옆구리로 잘 전달되겠지요.
하지만 영희가 화장실 가고 싶을 때는 별 무소용입니다.
탄력을 가진 젤리라서 부르르 떨리는 움직임은 진동이 전달되기도 전에 젤리가 흡수해버리겠지요.
결국 젤리를 통해선 필립 같은 미남의 출현은 철수에게 전달될 수 있지만 영희가 화장실 가고 싶은 느낌은 전달이 안 된다는 뜻입니다.
이제 반대의 경우를 보겠습니다.
벽의 재질이 아주 딱딱한 겁니다.
그래서 이건 완전 방탄막이 되어버렸습니다.
영희 팔꿈치가 별 난리를 쳐도 철수 옆구리로는 전달이 안 됩니다.
그저 영희 팔꿈치 닿는 소리만 요란할 뿐입니다.
전달이 되려면 철수의 옆구리 센서가 무지무지 예민해야 하겠거니와,
설사 철수 센서가 무지 예민하다고 하더라도
영희 팔꿈치가 벽을 때릴 때 벽 자체가 울리는 소리 역시 철수의 고감도 센서는 잡아낼 겁니다.
결국 “미남 왔다!”고 흥분한 영희의 의사는
딱딱한 벽이 매개 된다면 “미남이 서 있지만 난 화장실을 가야겠어.”라는 의미로 철수에게 전달될 수도 있습니다.
어떻습니까.
영희의 의사가 전혀 엉터리로 전해지고 있죠?
전기회로에선 이게 특성이 평탄하지 않는 현상으로 나타납니다.
전문용어로 고역이 롤오프 되거나(깎여 나가거나)
피크(고역이 너무 강조)가 생기는 겁니다.
임피던스 매칭이란 바로 이런 현상을 최대한 막자는 의미입니다.
진동을 보내는 영희 팔꿈치보다 벽의 재질이 너무 무르면 빠른 진동은 전달되지 않습니다.
다시 말씀드려,
신호를 받는 쪽인 앰프의 임피던스가 낮으면-재질이 무르면- 빠른 진동 고음 주파수는 사라져 버리고 소리가 멍청해집니다.
반대의 경우도 그렇습니다.
벽의 재질이 너무 강하면 -받는 쪽 임피던스가 너무 높으면-소리만 요란하고(고역 특성이 치솟습니다)
충분한 신호가 전달이 안 되는 겁니다.
그래서 보내는 쪽인 카트리지의 특성과 받는 쪽인 앰프의 임피던스가 잘 매칭이 되는 게 정확한 신호 전달에 필수적입니다.
임피던스에 대하여-2
전선을 돌돌 만 것을 코일(coil)이라고 합니다.
근데 코일엔 특이한 성격이 있습니다.
전선이니 당연 전기가 잘 흐르리라는 저희의 일반적 관념을 벗어나
교류에 대해 저항으로 작용한다는 겁니다.
직류-건전지에서 나오는 전기 따위-는 전선이 감겨 있건 펼쳐져 있건 상관없이 잘 흐르는데
교류-가정용 전기나 음성 전류-는 전선을 감아 놓으면 잘 안 흐릅니다.
이 현상은 코일을 많이 감으면 감을수록 더욱 심해지고,
주파수에도 비례해서 높은 주파수가 될수록 더욱 심해집니다.
학자들은 이런 성질에도 이름을 붙였습니다.
그게 바로 임피던스라고 하는 겁니다.
임피던스는 전류의 흐름을 막는 성질이 있어서 저항의 성격을 갖고 있습니다만
같은 규격의 코일이라도 주파수에 따라 크기가 달라지므로 절대량이란 게 존재하지 않습니다.
공칭(公稱) 임피던스-대략 얼마 정도라고 가정하자-라는 용어가 나오게 되는 배경이 이것입니다.
정리하자면 코일과 교류에 의해 만들어지는 저항이 임피던스라고 생각하시면 큰 무리가 없겠습니다.
모든 발전기엔 코일이 필요합니다.
전축바늘-카트리지는 일종의 발전기입니다.
따라서 전축바늘 내부에도 코일이 들어 있습니다.
LP판의 음구(音溝)에 새겨진 진동을 바늘이 따라가면 진동 모습대로 바늘이 움직이고,
바늘 끝에 달린 코일이 전기를 만들어내는 겁니다.
물론 바늘 끝에 코일 대신 자석을 달고 자석 외부에 코일을 감아도 전기가 만들어지기도 하죠.
그래서 바늘에 코일이 달린 걸 MC-moving coil-라고 말하고
자석이 달린 것을 MM-moving magnet- 타입이라고 합니다.
바늘 무게는 가급적 가벼운 게 좋습니다.
무거우면 관성질량 때문에 음구의 모습 대로 진동하는 게 힘들거든요.
그래서 이런 특성을 위해서라면 MM이 유리합니다.
전축바늘은 시소처럼 생겼습니다.
바늘 팁이 달린 막대기를 컨틸레버(외팔보)라고 하는데,
컨틸레버 중간에 받침대가 있고,
내가 앉은 쪽이 다이아몬드 팁이라면 건너편에는 코일이나 자석이 붙어 있는 모양입니다.
카트리지에선 가급적 높은 전압이 나오는 게 좋습니다.
그래야 앰프의 증폭도가 낮더라도 소리가 깨끗하게 나니까요.
증폭을 크게 해야 한다면 잡음도 크게 증폭되어 신호 대 잡음 비율에서 불리해지거든요.
전압을 크게 하려면 자석이나 코일이 커야합니다.
큰 전압을 만들기 위해선 코일이 움직이는 것보다는 자석이 움직이는 게 더 낫습니다.
코일을 많이 감아주면 높은 전압을 만들 수 있지만 많이 감긴 코일은 당연 무거울 터이고
무거운 바늘은 음구를 추종하기 쉽지 않을 것이니까요.
그래서 움직이는 부분-바늘 끝엔 조그만 자석을 달고
움직이지 않는 부분-코일을 많이 감습니다.
코일을 많이 감으면 당연 교류저항-임피던스가 높아지겠지요.
MM 타입 카트리지의 임피던스가 높은 게 이것 때문으로서, 산업 표준은 47킬로옴 정도 됩니다.
시중의 대부분 포노 이퀄라이저 앰프(줄여서 포노 앰프)는 바로 이걸 기준으로 만들어져 있습니다.
영희의 팔꿈치(카트리지)의 강도(强度)와 벽의 강도(입력 임피던스)가 잘 어울려야
신호가 변질되지 않고 잘 전달되죠.
해서, 특별한 지정이 없는 한 포노 앰프의 입력 임피던스는 47킬로옴의 임피던스에 제일 잘 맞도록 만들어져 있다고 생각하시면 됩니다.
문제는 MC 카트리지입니다.
움직이는 부분은 가벼울수록 좋다고 말씀드렸습니다.
그래서 MC 카트리지는 코일을 많이 감을 수 없습니다.
MC 카트리지의 임피던스와 출력전압이 낮은 이유가 바로 그것-코일을 감는 횟수의 제약 때문입니다.
임피던스 낮기로 유명한 게 오토폰인데,
오토폰 SPU 따위는 직류 저항이 3옴 정도밖에 되지 않을 만큼 코일 길이가 짧고
출력전압도 일반 MM 카트리지의 1/20 정도인 0.2밀리볼트 밖에 되지 않습니다.
자석을 큰 것 쓰면 되지 않겠냐고 생각하실지 모르겠습니다만
큰 자석을 붙이더라도 자속을 좁은 곳에 집중시킬 수 없으므로 대안이 되질 않습니다.
물론 요즘은 네오디뮴 따위의 강자석이 나와서 출력은 좀 강해지긴 했습니다만 임피던스는 여전히 그대로입니다.
근데 코일엔 특이한 성격이 있습니다.
전선이니 당연 전기가 잘 흐르리라는 저희의 일반적 관념을 벗어나
교류에 대해 저항으로 작용한다는 겁니다.
직류-건전지에서 나오는 전기 따위-는 전선이 감겨 있건 펼쳐져 있건 상관없이 잘 흐르는데
교류-가정용 전기나 음성 전류-는 전선을 감아 놓으면 잘 안 흐릅니다.
이 현상은 코일을 많이 감으면 감을수록 더욱 심해지고,
주파수에도 비례해서 높은 주파수가 될수록 더욱 심해집니다.
학자들은 이런 성질에도 이름을 붙였습니다.
그게 바로 임피던스라고 하는 겁니다.
임피던스는 전류의 흐름을 막는 성질이 있어서 저항의 성격을 갖고 있습니다만
같은 규격의 코일이라도 주파수에 따라 크기가 달라지므로 절대량이란 게 존재하지 않습니다.
공칭(公稱) 임피던스-대략 얼마 정도라고 가정하자-라는 용어가 나오게 되는 배경이 이것입니다.
정리하자면 코일과 교류에 의해 만들어지는 저항이 임피던스라고 생각하시면 큰 무리가 없겠습니다.
모든 발전기엔 코일이 필요합니다.
전축바늘-카트리지는 일종의 발전기입니다.
따라서 전축바늘 내부에도 코일이 들어 있습니다.
LP판의 음구(音溝)에 새겨진 진동을 바늘이 따라가면 진동 모습대로 바늘이 움직이고,
바늘 끝에 달린 코일이 전기를 만들어내는 겁니다.
물론 바늘 끝에 코일 대신 자석을 달고 자석 외부에 코일을 감아도 전기가 만들어지기도 하죠.
그래서 바늘에 코일이 달린 걸 MC-moving coil-라고 말하고
자석이 달린 것을 MM-moving magnet- 타입이라고 합니다.
바늘 무게는 가급적 가벼운 게 좋습니다.
무거우면 관성질량 때문에 음구의 모습 대로 진동하는 게 힘들거든요.
그래서 이런 특성을 위해서라면 MM이 유리합니다.
전축바늘은 시소처럼 생겼습니다.
바늘 팁이 달린 막대기를 컨틸레버(외팔보)라고 하는데,
컨틸레버 중간에 받침대가 있고,
내가 앉은 쪽이 다이아몬드 팁이라면 건너편에는 코일이나 자석이 붙어 있는 모양입니다.
카트리지에선 가급적 높은 전압이 나오는 게 좋습니다.
그래야 앰프의 증폭도가 낮더라도 소리가 깨끗하게 나니까요.
증폭을 크게 해야 한다면 잡음도 크게 증폭되어 신호 대 잡음 비율에서 불리해지거든요.
전압을 크게 하려면 자석이나 코일이 커야합니다.
큰 전압을 만들기 위해선 코일이 움직이는 것보다는 자석이 움직이는 게 더 낫습니다.
코일을 많이 감아주면 높은 전압을 만들 수 있지만 많이 감긴 코일은 당연 무거울 터이고
무거운 바늘은 음구를 추종하기 쉽지 않을 것이니까요.
그래서 움직이는 부분-바늘 끝엔 조그만 자석을 달고
움직이지 않는 부분-코일을 많이 감습니다.
코일을 많이 감으면 당연 교류저항-임피던스가 높아지겠지요.
MM 타입 카트리지의 임피던스가 높은 게 이것 때문으로서, 산업 표준은 47킬로옴 정도 됩니다.
시중의 대부분 포노 이퀄라이저 앰프(줄여서 포노 앰프)는 바로 이걸 기준으로 만들어져 있습니다.
영희의 팔꿈치(카트리지)의 강도(强度)와 벽의 강도(입력 임피던스)가 잘 어울려야
신호가 변질되지 않고 잘 전달되죠.
해서, 특별한 지정이 없는 한 포노 앰프의 입력 임피던스는 47킬로옴의 임피던스에 제일 잘 맞도록 만들어져 있다고 생각하시면 됩니다.
문제는 MC 카트리지입니다.
움직이는 부분은 가벼울수록 좋다고 말씀드렸습니다.
그래서 MC 카트리지는 코일을 많이 감을 수 없습니다.
MC 카트리지의 임피던스와 출력전압이 낮은 이유가 바로 그것-코일을 감는 횟수의 제약 때문입니다.
임피던스 낮기로 유명한 게 오토폰인데,
오토폰 SPU 따위는 직류 저항이 3옴 정도밖에 되지 않을 만큼 코일 길이가 짧고
출력전압도 일반 MM 카트리지의 1/20 정도인 0.2밀리볼트 밖에 되지 않습니다.
자석을 큰 것 쓰면 되지 않겠냐고 생각하실지 모르겠습니다만
큰 자석을 붙이더라도 자속을 좁은 곳에 집중시킬 수 없으므로 대안이 되질 않습니다.
물론 요즘은 네오디뮴 따위의 강자석이 나와서 출력은 좀 강해지긴 했습니다만 임피던스는 여전히 그대로입니다.
대부분 프리앰프의 포노 입력단은 산업표준으로서 47킬로옴의 임피던스를 갖고 있기 때문에
MM 카트리지(이하 MM)의 임피던스는 47킬로옴에 맞도록 설계되어 있습니다.
아무리 소리가 좋더라도 중뿔나게 특이한 임피던스에서 매칭 되어야한다면
47킬로옴 이외의 임피던스를 갖는 프리앰프는 존재하지 않으므로 시장에서 팔리지 않겠지요.
그래서 MM 카트리지(이하 MM)의 임피던스 매칭은 단순합니다.
그냥 톤암에 바늘만 걸어서 쓰면 됩니다.
MM 카트리지를 사용하는 한 임피던스란 걸로 속 썩이실 일은 없습니다.
문제는 MC 카트리지(이하 MC).
MC를 사용할 때 저희가 고려해야 할 요소는 크게 보아 두 가지입니다.
하나는 임피던스 그리고 다른 하나는 출력전압입니다.
임피던스 문제가 생기는 이유는 코일을 많이 감을 수가 없어서 47킬로옴을 만들 수 없기 때문이라고 말씀드렸습니다.
출력전압도 마찬가지입니다.
코일 권선수가 작기 때문에 MM에 비해 출력전압이 1/10 정도 밖에 되질 않습니다.
일단 이해가 쉬우실 출력전압부터 설명 드리겠습니다.
프리 앰프의 포노엔 적당한 크기의 전압이 가해져야합니다.
너무 작으면 아무리 키워도 원하는 만큼의 전압이 안 만들어지고
(예: 깨를 뻥튀기 해봐야 얼마나 커지겠습니까?
적어도 쌀알 정도는 되어야 튀밥이라도 되고,
권장키론 옥수수 알맹이 크기라야 강냉이가 나오지요.)
또 원재료가 너무 커도 뻥튀기 기계 주둥이로 안 들어갑니다.
억지로 밀어 넣을 수야 있겠지만 원래 모양이 다 부서지겠지요.
일반적으로 포노단의 권장 입력은 2밀리볼트에서 7.5밀리볼트 정도 됩니다.
소자의 특성이 좋지 못했던 빈티지 앰프는 이게 좀 좁고
현대 앰프는 여유도가 높아 10밀리볼트 넘는 것도 있습니다만 2
밀리볼트 이상 8밀리볼트 아래 정도의 전압이 들어가는 게 신호 대 잡음비율과 찌그러짐 면에서 안전합니다.
MC의 승압 수단은 두 종류입니다.
하나는 앰프를 사용하는 것 그리고 다른 하나는 변압기를 사용하는 방법입니다.
먼저 앰프에 대해 말씀드리겠습니다.
앰프를 이용한 승압이란 진공관이나 트랜지스터 따위가 들어간 회로를 통해 전압을 올리는 방법입니다.
소위 말하는 MC 포노 앰프라는 게 이것으로서
박순백 박사님께서 사용하시는 클라인(Klyne) 포노 앰프 등속이 바로 MC 승압용 앰프가 들어 있는 프리앰프가 되겠습니다.
앰프를 이용해 MC를 승압하는 것도 간단합니다.
MC의 출력전압과 임피던스가 각양각색인 연고로 승압 앰프에 몇 가지 조정 부분이 있고
각각의 MC의 특성에 맞춰 이걸 세팅해주는 절차만 하나 더 있을 뿐
MM과 비교해서 특별히 어려울 것은 없습니다.
바늘에 맞는 세팅은 프리 앰프 매뉴얼에 따르면 됩니다.
보유한 MC의 특성을 참조한 뒤 승압 앰프의 매뉴얼을 보면서
MC의 출력 전압이 어느 정도 되면 스위치를 어디에 놔 줘라든가
권장 임피던스가 몇 옴이면 어디를 어떻게 해라 하는 지시에 따르면 됩니다.
전기적 특성은 앰프가 알아서 하는 일이니까요.
가끔 출력이 높은 MC 이른바 고출력 MC가 있는데 이건 MM에 준해서 취급하면 됩니다.
윤병호 선생님께서 말씀하신 벤츠 글라이더 따위가 그런 것입니다.
순서가 약간 뒤섞인 느낌이 들긴 합니다만 기왕 나온 김에 이것부터 언급 드리겠습니다.
윤 선생님께서 경험하셨던 에너지가 부족하다는 느낌을 받을 때가 있습니다.
그럴 경우 2배 혹은 4배 정도의 승압비를 가진 트랜스를 연결해주면 이 부분이 해결 됩니다.
임피던스는 이 정도 승압비에선 크게 문제 되지 않고,
만약 이게 이슈가 되는 경우 승압트랜스의 출력회로에 병렬로 저항은 달아주면 됩니다.
저항을 다는 것은 나중 설명 드리겠습니다.
이제 두 번째 방법 트랜스를 이용해 전압을 올리는 것에 대해 설명 드리겠습니다.
변압기를 모르시는 분은 안 계시겠지요.
승압 트랜스는 변압기입니다.
그 이상도 그 이하도 아닙니다.
변압기 1차에 감긴 코일 수와 2차에 감긴 코일의 비율이 승압비가 됩니다.
예컨대 1차에 100번 감고 2차에 1000번 감은 뒤 1차에 1볼트의 전압을 가하면 2차엔 10볼트가 나오는 겁니다.
이 경우의 승압비는 10배가 되겠습니다.
그런데 여기서 임피던스 문제가 대두되기 시작합니다.
"거칠게 말씀드리자면 승압 트랜스 자체엔 임피던스가 전혀 없습니다! "
그저,
트랜스의 승압비가 트랜스 2차에 걸린 포노 앰프의 입력 임피던스와 연관되어
바늘에서 바라본 트랜스 1차 측의 임피던스로 나타날 뿐입니다.
카트리지에 걸리는 임피던스의 값은 포노임피던스/(승압비*승압비)로 표현됩니다.
방형웅 선생을 위해 예를 들어 설명 드리겠습니다.
포노 입력 임피던스는 47킬로옴이라고 말씀드렸지요?
턴테이블에 MC를 걸고 여기에 1대1 트랜스를 붙이면 MC에 걸리는 부하저항 역시 47킬로옴이 됩니다.
승압비가 1이니까 47킬로/1*1은 당연 47킬로옴이지요.
만약 10배 승압비의 트랜스를 걸면 MC에 걸리는 임피던스는 얼마가 될까요.
이번엔 박용호 선생을 위해 계산해 드리겠습니다.
47000옴/(10*10)=470옴입니다.
그래서 트랜스의 승압비가 결정되면 임피던스가 바로 계산됩니다.
물론, 트랜스 특성표에 트랜스의 임피던스가 나와 있긴 합니다만 이것은 주파수 특성과 정격 전류가 개입이 되어 있을 때의 이야기이고,
카트리지 승압용으로 트랜스를 사용할 경우 아주 작은 전압과 전류가 흐르는 관계로 이 특성은 무시하셔도 됩니다.
트랜스의 입출력 임피던스는 그저 승압비 참고용으로만 쓰셔도 문제없습니다.
(출력 임피던스/입력임피던스)의 제곱근이 승압비가 되겠습니다.
그래서 1차가 150옴이고 2차가 15,000옴인 알텍 15095의 경우 이 트랜스의 승압비는 10배가 되는 겁니다.
15,000옴/150옴=100이고 100의 제곱근은 10이니까요.
만약 1차가 200옴이고 2차가 20킬로옴인 트랜스가 있다면 음색의 차이를 제외한다면 임피던스 특성은 15095와 같습니다.
가끔 150킬로옴 정도 높은 임피던스를 가진 트랜스가 굴러다니는데,
47킬로옴의 포노 입력단에 대해 이 트랜스는 임피던스가 안 맞는다고 생각 하실지도 모릅니다만
승압비만 적당하면 얼마든지 사용 가능합니다.
다시 카트리지 쪽으로 돌아가겠습니다.
카트리지의 매뉴얼엔 여러 가지 특성이 기술되어 있습니다.
권장 침압, 채널 밸런스, 바늘 모양 등등이 그것인데 승압 트랜스와 관련해서 저희가 참조해야할 특성은 내부 저항과 권장 임피던스입니다.
승압 트랜스는 바로 이 요소 때문에 앰프와 달리 전기적 궁합 맞추기가 필요합니다.
이것도 예를 들어 설명 드리는 게 좋겠군요.
아래는 Ortofon SPU Classic GM MKII의 테크니컬 데이터입니다.
•Output voltage at 1000 Hz, 5cm/sec. 200 µV
•Channel balance at 1 kHz < 1 dB
•Channel separation at 1 kHz > 20 dB
•Channel separation at 15 kHz > 10 dB
•Frequency range at - 3dB 20-25.000 Hz
•Frequency response FIM distortion at recommended 20-20.000 Hz ± 3 dB
•Tracking ability at 315Hz at recommended tracking force *) 65 µm
•Compliance, dynamic, lateral 8 µm/mN
•Stylus type Nude spherical
•Stylus tip radius R 18 µm
•Tracking force range 3,0-5,0 g (30-50 mN)
•Tracking force, recommended 4,0 g (40 mN)
•Tracking angle 20°
•Internal impedance, DC resistance 6 Ohm
•Recommended load impedance > 10 Ohm
•Cartridge body material Grinded wood
•Coilwire material High Purity Copper (OFC)
•Cartridge colour Black
•Cartridge weight 30 g
잡다한 특성이 있습니다만 저희가 오늘 관심을 가질 것은 출력전압과 내부 저항 그리고 권장 부하저항입니다.
제일 먼저 출력전압을 따져보겠습니다.
출력이 0.2밀리볼트이므로 최소한 10배,
그리고 안전하게는 약 20배 정도.
그리고 약간 더 입력을 넣고 싶으시면 30배 정도의 승압이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.
그러나 50배 정도의 승압이면 이건 입력과다로 찌그러질 염려가 있거니와
이런 정도의 높은 승압비를 가진 트랜스는 값이 천문학적으로 비싸지고
주파수 특성도-특히 고역에서 많이 떨어집니다.
앰프에서 얼마든지 커버가 가능한 경우이므로 40배 정도까지가 현실적 대안이 되겠지요.
만약 SPU를 구입하실 작정이라면 10배 트랜스는 별로 잘 안 맞을 겁니다.
직관적으로 보면 20배 정도 트랜스가 좋을 것 같죠?
그럼 이제 임피던스를 보겠습니다.
특성표에 의하면 20옴 이상이면 된다고 나와 있습니다.
그런데 여기서부터 경험과 개인적 취향이 나타납니다.
분명 특성표론 20옴 이상이면 된다고 했으니 10킬로옴을 걸어도 문제는 없어야합니다.
하지만 현실은 그렇지 않습니다.
보내는 임피던스에 비해 받는 임피던스가 너무 높으면
-벽이 너무 딱딱하면 신호가 제대로 전달이 되지 않고 캉캉 울리는 새된 소리만 난다고-
고역에 피크가 생긴다고 말씀드렸습니다.
그리고 무엇보다 출력이 낮아서 이걸 증폭하려면 볼륨이 거의 오후 3시 방향까지 올라가야할 것이고,
그러다보면 신호 대 잡음비에서 무지하게 불리해집니다.
숫자를 들어 임피던스와 승압비의 관계를 다시 설명 드리겠습니다.
승압트랜스에서 임피던스가 10킬로옴이라면 승압비는 대략 두 배쯤 되겠지요.
47킬로옴/(2*2)= 약 10킬로옴이니까요.
그러면 트랜스의 출력전압은 0.4 밀리볼트 정도밖에 되질 않습니다.
이래서야 승압 트랜스라고 할 수도 없지요.
설사 앰프 쪽에서 볼륨을 잔뜩 올리더라도 쉬이 하는 화이트 노이즈도 물론이려니와
고음이 사나워서 아마 듣기 짜증나실 겁니다.
사용자들의 경험, 그리고 오토폰 회사의 비공식 권장치에 의하면 SPU의 부하 임피던스는 대략 40옴에서 100옴 정도가 제일 적당하다고 합니다.
그러면 이제 여기에 맞는 트랜스를 다시 뒤져보도록 합니다.
40옴의 임피던스라면 승압비는 34배가 됩니다.
100옴이라면 21배가 되겠군요.
알텍 4722는 어떻습니까.
1960년 대 알텍의 마이크 트랜스로 유명한 녹색 4722는
2차 임피던스 50킬로 그리고 1차는 150옴에 38옴의 센터 탭이 달려 있습니다.
두 개의 같은 임피던스가 합해지면 네 배가 된다고 지난 번 말씀드렸습니다.
38옴+38옴은 152옴이란 뜻입니다.
4722를 SPU의 승압트랜스로 사용하면 어떻게 될까요.
1차 38옴이라면 2차 50킬로옴일 때 36배의 승압비가 됩니다.
만약 150옴에 연결하면 18배의 승압비를 갖게 되고 카트리지의 부하저항은 38옴 연결 시 36옴 150옴 결선 시 142옴입니다.
아울러 출력 전압 3.6밀리볼트 혹은 7.2밀리볼트가 되어 SPU에 대해 아주 쓰기 편한 트랜스가 됩니다.
4722가 SPU의 절묘한 궁합으로 사용 된 것은 전기적으로도 이치에 합당한 일이었던 것입니다.
MM 카트리지(이하 MM)의 임피던스는 47킬로옴에 맞도록 설계되어 있습니다.
아무리 소리가 좋더라도 중뿔나게 특이한 임피던스에서 매칭 되어야한다면
47킬로옴 이외의 임피던스를 갖는 프리앰프는 존재하지 않으므로 시장에서 팔리지 않겠지요.
그래서 MM 카트리지(이하 MM)의 임피던스 매칭은 단순합니다.
그냥 톤암에 바늘만 걸어서 쓰면 됩니다.
MM 카트리지를 사용하는 한 임피던스란 걸로 속 썩이실 일은 없습니다.
문제는 MC 카트리지(이하 MC).
MC를 사용할 때 저희가 고려해야 할 요소는 크게 보아 두 가지입니다.
하나는 임피던스 그리고 다른 하나는 출력전압입니다.
임피던스 문제가 생기는 이유는 코일을 많이 감을 수가 없어서 47킬로옴을 만들 수 없기 때문이라고 말씀드렸습니다.
출력전압도 마찬가지입니다.
코일 권선수가 작기 때문에 MM에 비해 출력전압이 1/10 정도 밖에 되질 않습니다.
일단 이해가 쉬우실 출력전압부터 설명 드리겠습니다.
프리 앰프의 포노엔 적당한 크기의 전압이 가해져야합니다.
너무 작으면 아무리 키워도 원하는 만큼의 전압이 안 만들어지고
(예: 깨를 뻥튀기 해봐야 얼마나 커지겠습니까?
적어도 쌀알 정도는 되어야 튀밥이라도 되고,
권장키론 옥수수 알맹이 크기라야 강냉이가 나오지요.)
또 원재료가 너무 커도 뻥튀기 기계 주둥이로 안 들어갑니다.
억지로 밀어 넣을 수야 있겠지만 원래 모양이 다 부서지겠지요.
일반적으로 포노단의 권장 입력은 2밀리볼트에서 7.5밀리볼트 정도 됩니다.
소자의 특성이 좋지 못했던 빈티지 앰프는 이게 좀 좁고
현대 앰프는 여유도가 높아 10밀리볼트 넘는 것도 있습니다만 2
밀리볼트 이상 8밀리볼트 아래 정도의 전압이 들어가는 게 신호 대 잡음비율과 찌그러짐 면에서 안전합니다.
MC의 승압 수단은 두 종류입니다.
하나는 앰프를 사용하는 것 그리고 다른 하나는 변압기를 사용하는 방법입니다.
먼저 앰프에 대해 말씀드리겠습니다.
앰프를 이용한 승압이란 진공관이나 트랜지스터 따위가 들어간 회로를 통해 전압을 올리는 방법입니다.
소위 말하는 MC 포노 앰프라는 게 이것으로서
박순백 박사님께서 사용하시는 클라인(Klyne) 포노 앰프 등속이 바로 MC 승압용 앰프가 들어 있는 프리앰프가 되겠습니다.
앰프를 이용해 MC를 승압하는 것도 간단합니다.
MC의 출력전압과 임피던스가 각양각색인 연고로 승압 앰프에 몇 가지 조정 부분이 있고
각각의 MC의 특성에 맞춰 이걸 세팅해주는 절차만 하나 더 있을 뿐
MM과 비교해서 특별히 어려울 것은 없습니다.
바늘에 맞는 세팅은 프리 앰프 매뉴얼에 따르면 됩니다.
보유한 MC의 특성을 참조한 뒤 승압 앰프의 매뉴얼을 보면서
MC의 출력 전압이 어느 정도 되면 스위치를 어디에 놔 줘라든가
권장 임피던스가 몇 옴이면 어디를 어떻게 해라 하는 지시에 따르면 됩니다.
전기적 특성은 앰프가 알아서 하는 일이니까요.
가끔 출력이 높은 MC 이른바 고출력 MC가 있는데 이건 MM에 준해서 취급하면 됩니다.
윤병호 선생님께서 말씀하신 벤츠 글라이더 따위가 그런 것입니다.
순서가 약간 뒤섞인 느낌이 들긴 합니다만 기왕 나온 김에 이것부터 언급 드리겠습니다.
윤 선생님께서 경험하셨던 에너지가 부족하다는 느낌을 받을 때가 있습니다.
그럴 경우 2배 혹은 4배 정도의 승압비를 가진 트랜스를 연결해주면 이 부분이 해결 됩니다.
임피던스는 이 정도 승압비에선 크게 문제 되지 않고,
만약 이게 이슈가 되는 경우 승압트랜스의 출력회로에 병렬로 저항은 달아주면 됩니다.
저항을 다는 것은 나중 설명 드리겠습니다.
이제 두 번째 방법 트랜스를 이용해 전압을 올리는 것에 대해 설명 드리겠습니다.
변압기를 모르시는 분은 안 계시겠지요.
승압 트랜스는 변압기입니다.
그 이상도 그 이하도 아닙니다.
변압기 1차에 감긴 코일 수와 2차에 감긴 코일의 비율이 승압비가 됩니다.
예컨대 1차에 100번 감고 2차에 1000번 감은 뒤 1차에 1볼트의 전압을 가하면 2차엔 10볼트가 나오는 겁니다.
이 경우의 승압비는 10배가 되겠습니다.
그런데 여기서 임피던스 문제가 대두되기 시작합니다.
"거칠게 말씀드리자면 승압 트랜스 자체엔 임피던스가 전혀 없습니다! "
그저,
트랜스의 승압비가 트랜스 2차에 걸린 포노 앰프의 입력 임피던스와 연관되어
바늘에서 바라본 트랜스 1차 측의 임피던스로 나타날 뿐입니다.
카트리지에 걸리는 임피던스의 값은 포노임피던스/(승압비*승압비)로 표현됩니다.
방형웅 선생을 위해 예를 들어 설명 드리겠습니다.
포노 입력 임피던스는 47킬로옴이라고 말씀드렸지요?
턴테이블에 MC를 걸고 여기에 1대1 트랜스를 붙이면 MC에 걸리는 부하저항 역시 47킬로옴이 됩니다.
승압비가 1이니까 47킬로/1*1은 당연 47킬로옴이지요.
만약 10배 승압비의 트랜스를 걸면 MC에 걸리는 임피던스는 얼마가 될까요.
이번엔 박용호 선생을 위해 계산해 드리겠습니다.
47000옴/(10*10)=470옴입니다.
그래서 트랜스의 승압비가 결정되면 임피던스가 바로 계산됩니다.
물론, 트랜스 특성표에 트랜스의 임피던스가 나와 있긴 합니다만 이것은 주파수 특성과 정격 전류가 개입이 되어 있을 때의 이야기이고,
카트리지 승압용으로 트랜스를 사용할 경우 아주 작은 전압과 전류가 흐르는 관계로 이 특성은 무시하셔도 됩니다.
트랜스의 입출력 임피던스는 그저 승압비 참고용으로만 쓰셔도 문제없습니다.
(출력 임피던스/입력임피던스)의 제곱근이 승압비가 되겠습니다.
그래서 1차가 150옴이고 2차가 15,000옴인 알텍 15095의 경우 이 트랜스의 승압비는 10배가 되는 겁니다.
15,000옴/150옴=100이고 100의 제곱근은 10이니까요.
만약 1차가 200옴이고 2차가 20킬로옴인 트랜스가 있다면 음색의 차이를 제외한다면 임피던스 특성은 15095와 같습니다.
가끔 150킬로옴 정도 높은 임피던스를 가진 트랜스가 굴러다니는데,
47킬로옴의 포노 입력단에 대해 이 트랜스는 임피던스가 안 맞는다고 생각 하실지도 모릅니다만
승압비만 적당하면 얼마든지 사용 가능합니다.
다시 카트리지 쪽으로 돌아가겠습니다.
카트리지의 매뉴얼엔 여러 가지 특성이 기술되어 있습니다.
권장 침압, 채널 밸런스, 바늘 모양 등등이 그것인데 승압 트랜스와 관련해서 저희가 참조해야할 특성은 내부 저항과 권장 임피던스입니다.
승압 트랜스는 바로 이 요소 때문에 앰프와 달리 전기적 궁합 맞추기가 필요합니다.
이것도 예를 들어 설명 드리는 게 좋겠군요.
아래는 Ortofon SPU Classic GM MKII의 테크니컬 데이터입니다.
•Output voltage at 1000 Hz, 5cm/sec. 200 µV
•Channel balance at 1 kHz < 1 dB
•Channel separation at 1 kHz > 20 dB
•Channel separation at 15 kHz > 10 dB
•Frequency range at - 3dB 20-25.000 Hz
•Frequency response FIM distortion at recommended 20-20.000 Hz ± 3 dB
•Tracking ability at 315Hz at recommended tracking force *) 65 µm
•Compliance, dynamic, lateral 8 µm/mN
•Stylus type Nude spherical
•Stylus tip radius R 18 µm
•Tracking force range 3,0-5,0 g (30-50 mN)
•Tracking force, recommended 4,0 g (40 mN)
•Tracking angle 20°
•Internal impedance, DC resistance 6 Ohm
•Recommended load impedance > 10 Ohm
•Cartridge body material Grinded wood
•Coilwire material High Purity Copper (OFC)
•Cartridge colour Black
•Cartridge weight 30 g
잡다한 특성이 있습니다만 저희가 오늘 관심을 가질 것은 출력전압과 내부 저항 그리고 권장 부하저항입니다.
제일 먼저 출력전압을 따져보겠습니다.
출력이 0.2밀리볼트이므로 최소한 10배,
그리고 안전하게는 약 20배 정도.
그리고 약간 더 입력을 넣고 싶으시면 30배 정도의 승압이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.
그러나 50배 정도의 승압이면 이건 입력과다로 찌그러질 염려가 있거니와
이런 정도의 높은 승압비를 가진 트랜스는 값이 천문학적으로 비싸지고
주파수 특성도-특히 고역에서 많이 떨어집니다.
앰프에서 얼마든지 커버가 가능한 경우이므로 40배 정도까지가 현실적 대안이 되겠지요.
만약 SPU를 구입하실 작정이라면 10배 트랜스는 별로 잘 안 맞을 겁니다.
직관적으로 보면 20배 정도 트랜스가 좋을 것 같죠?
그럼 이제 임피던스를 보겠습니다.
특성표에 의하면 20옴 이상이면 된다고 나와 있습니다.
그런데 여기서부터 경험과 개인적 취향이 나타납니다.
분명 특성표론 20옴 이상이면 된다고 했으니 10킬로옴을 걸어도 문제는 없어야합니다.
하지만 현실은 그렇지 않습니다.
보내는 임피던스에 비해 받는 임피던스가 너무 높으면
-벽이 너무 딱딱하면 신호가 제대로 전달이 되지 않고 캉캉 울리는 새된 소리만 난다고-
고역에 피크가 생긴다고 말씀드렸습니다.
그리고 무엇보다 출력이 낮아서 이걸 증폭하려면 볼륨이 거의 오후 3시 방향까지 올라가야할 것이고,
그러다보면 신호 대 잡음비에서 무지하게 불리해집니다.
숫자를 들어 임피던스와 승압비의 관계를 다시 설명 드리겠습니다.
승압트랜스에서 임피던스가 10킬로옴이라면 승압비는 대략 두 배쯤 되겠지요.
47킬로옴/(2*2)= 약 10킬로옴이니까요.
그러면 트랜스의 출력전압은 0.4 밀리볼트 정도밖에 되질 않습니다.
이래서야 승압 트랜스라고 할 수도 없지요.
설사 앰프 쪽에서 볼륨을 잔뜩 올리더라도 쉬이 하는 화이트 노이즈도 물론이려니와
고음이 사나워서 아마 듣기 짜증나실 겁니다.
사용자들의 경험, 그리고 오토폰 회사의 비공식 권장치에 의하면 SPU의 부하 임피던스는 대략 40옴에서 100옴 정도가 제일 적당하다고 합니다.
그러면 이제 여기에 맞는 트랜스를 다시 뒤져보도록 합니다.
40옴의 임피던스라면 승압비는 34배가 됩니다.
100옴이라면 21배가 되겠군요.
알텍 4722는 어떻습니까.
1960년 대 알텍의 마이크 트랜스로 유명한 녹색 4722는
2차 임피던스 50킬로 그리고 1차는 150옴에 38옴의 센터 탭이 달려 있습니다.
두 개의 같은 임피던스가 합해지면 네 배가 된다고 지난 번 말씀드렸습니다.
38옴+38옴은 152옴이란 뜻입니다.
4722를 SPU의 승압트랜스로 사용하면 어떻게 될까요.
1차 38옴이라면 2차 50킬로옴일 때 36배의 승압비가 됩니다.
만약 150옴에 연결하면 18배의 승압비를 갖게 되고 카트리지의 부하저항은 38옴 연결 시 36옴 150옴 결선 시 142옴입니다.
아울러 출력 전압 3.6밀리볼트 혹은 7.2밀리볼트가 되어 SPU에 대해 아주 쓰기 편한 트랜스가 됩니다.
4722가 SPU의 절묘한 궁합으로 사용 된 것은 전기적으로도 이치에 합당한 일이었던 것입니다.
임피던스에 대하여-4
MC 카트리지를 사용할 때 고려해야할 요소는 첫째 출력전압, 둘째 임피던스 그리고 셋째는 인덕턴스입니다.
이 가운데 제가 다루는 것은 출력전압과 임피던스 이 두 가지로서 인덕턴스는 말씀드리지 않겠습니다.영향이 아주 없진 않겠습니다만 특수한 사용 환경
-케이블이 몇 십 미터씩 뻗는다든가 혹은 수도 파이프처럼 굵은 인터커넥트 케이블을 쓴다든가- 하는 경우가 아니라면
인덕턴스로 문제 될 일은 거의 없기 때문입니다.
카트리지의 임피던스는 상수입니다.
사용자가 변경할 수 없습니다.
그러나 승압트랜스는 변수로 보셔도 됩니다.
승압비에 의해 바뀌거든요.
복습 겸 다시 말씀 드립니다.
카트리지에 걸리는 승압트랜스의 임피던스는 47.000/승압비^2입니다.
그래서 승압비 20배에 걸리는 임피던스는 117.5오옴이 되겠습니다.
47000이란 숫자는 포노앰프의 입력 임피던스에서 나온 겁니다.
아래 SPU의 특성표를 다시 한 번 음미하겠습니다.
•Output voltage at 1000 Hz, 5cm/sec. 200 µV
•Internal impedance, DC resistance 6 Ohm
•Recommended load impedance > 10 Ohm
출력전압의 의미에 대해선 이미 말씀 드렸습니다.
두 번 째 항목 인터널 임피던스는 카트리지 발전코일의 자체 직류저항입니다.
따라서 발전(發電)을 하게 되면 직류저항은 그대로입니다만음성신호가 교류인 관계로 임피던스는 바뀌게 됩니다.
어떻게 바뀔지는 주파수에 매였지요.
고음이면 높고 저음이면 당연 낮을 것이고요.
메이커에서 발표한 수치는 바로 이점을 고려한 것입니다.
그런데 문제는 발표 수치 “Recommended load impedance"가 상당히 ”정치적“ 숫자란 겁니다.
위의 수치에 의하면 10옴 이상이면 된다고 했으니 10옴을 걸어도 됩니다.
하지만 임피던스가 10옴에 해당되는 승압트랜스는 출력전압이 너무 높아(14밀리볼트)
파형이 찌그러지는 것을 제외하고라도 단언코 임피던스가 너무 낮습니다.
SPU의 출력에 10옴 부하를 걸면 고역이 상당히 무뎌집니다.
그런데도 이 수치를 권장하는 것은 가급적 자기의 제품을 많이 팔고 싶기 때문입니다.
많은 사용자들의 일반적 의견이 SPU엔 100옴 정도가 적당하다는 것인데
만약 메이커도 이 의견에 따르면 사용자로선 어떤 선택을 하겠습니까.
200옴 트랜스를 갖고 있는 사용자라면,
그리고 이 사용자가 트랜스의 음색에 만족한다면 당연 SPU는 구매 대상에서 제외하려고 하겠지요.
왠지 찝찝하잖아요.
그래서 모든 카트리지 메이커는 어정쩡하게 권장 임피던스 수치를 발표합니다.
다시 한 번 보십시오. 10옴 ”이상“이라고 표시되어 있지요?
메이커란 이렇게 언제든 빠져나갈 구석을 만들어 놓고 있는 악당(^^)입니다.
똑 떨어지는 이론으로 확립된 것은 아닙니다만 카트리지에 대해 권장되는 임피던스는 대략 아래의 식을 따릅니다.
권장 임피던스 > “내부 임피던스(직류저항) * 10 + 메이커 발표 권장 로드임피던스”
SPU에 이 식을 적용 시키면 약 70옴 이상이 되겠군요.
SPU에 대한 권장수치 100옴은 여기서 도출 된 것일 겁니다.
이제 저희는 승압트랜스의 두 요소-출력전압과 권장 임피던스에 대한 기준을 확립했습니다.
2에서 7밀리볼트 정도의 출력이 나올 정도의 승압비를 가진 트랜스를 골라내어
임피던스 매칭만 시켜주면 됩니다.
그런데 승압트랜스엔 결정적 약점이 하나 있습니다.
MC앰프와는 달리 임피던스와 승압비가 서로 관련이 되어 있어 두 개의 조건을 별도로 조정하는 게 불가능하다는 것입니다.
승압비가 결정되면 임피던스도 결정되어버리는 겁니다.
그래서 어떤 카트리지의 경우 두 개의 조건을 병립시키는 게 불가능할 경우도 있습니다.
오토폰 사에서 나온 다른 카트리지의 예를 들어 설명 드리겠습니다.
Output: 0.5mv
Internal resistance: 6 ohms
Recommended load: 10–200 ohms.
위의 특성은 박사님께서 사용하시는 오토폰 "Rondo Bronze"의 스펙입니다.
스펙을 고려해 승압비를 고려하면 대략 10배 증폭이 아주 좋아 보입니다.
대부분 포노 앰프의 경우 가장 적당한 입력전압이 5mv 근방이거든요.
그런데 문제는 임피던스.
10배의 승압비를 가진 트랜스는 임피던스가 470옴이나 되어 메이커의 권장치를 벗어나 있습니다.
론도는 SPU와 거의 비슷한 양의 코일이 감겨 있는데 희토류 금속을 사용한 자석이 채용된 관계로 자력이 강해
클래식 SPU 계열에 비해 출력전압이 두 배 반이나 높은 겁니다.
돌파구를 찾기 위해 방향을 틀어보겠습니다.
임피던스를 고정하고 승압비를 바꿔 봅니다.
메이커 권장 최대치를 담보로 삼고 200옴 임피던스를 가진 승압트랜스를 찾아냅니다.
그런데 임피던스를 맞추니까 이젠 승압비가 문제가 됩니다.
200옴의 임피던스를 가진 트랜스의 승압비는 15.3배로서
출력전압이 “15.3 * 0.5mv = 7.65mv"나 되어 과다 입력이 될 우려가 높습니다.
더구나 이 수치는 메이커 권장 최대치를 사용한 것으로서
만약 100옴의 임피던스라면 승압비는 21.6배나 되어 확고부동한 입력과다-고혈압이 됩니다.
그렇다면 론도 브론즈엔 절대 승압트랜스를 사용할 수 없을까요.
방법이 있습니다.
“저항 튜닝” 방법을 사용하시면 됩니다.
저항은 병렬로 연결하면 수치가 줄어듭니다.
예를 들어, 100옴과 100옴을 병렬로 연결하면 50옴이 됩니다.
이걸 이용해 출력트랜스의 2차 측에 병렬로 저항을 붙여
카트리지 쪽에서 바라본 트랜스의 임피던스를 낮춰버리는 겁니다.
이 방법을 사용하여 포노 앰프의 입력 임피던스를 47,000옴 대신 10,000옴으로 만들면
10배의 승압비를 가진 트랜스의 임피던스는 470옴 대신 100옴이 되어 카트리지로선 아주 적당한 부하저항이 됩니다.
원하는 임피던스와 연결 저항 수치를 구하는 공식은 다음과 같습니다.
목표 임피던스 = 승압비^2 * 권장 임피던스
연결 저항 = 1/((1/목표 임피던스) - (1/47,000))
이 식에 따르면 론도 브론즈에 10배 승압비 트랜스를 사용하면서 100옴의 임피던스를 걸어주려면
12.7킬로옴의 저항을 트랜스포머 2차 측에 병렬로 붙여야 합니다.
골치 아프죠? ^^
원래 이론이란 게 다 골치 아파요.
그런데 현실은 조금 여유가 있지요.
사람 사는 게 다 그렇듯 어디든 한숨 돌릴 구석은 다 있게 마련이고,
세상이 그렇게 톱니바퀴처럼 딱 들어 맞아야 살 수 있는 것은 아니랍니다.
이제 현실론으로 들어가겠습니다.
론도 브론즈에 이제 15배 승압비를 가진 트랜스를 걸어 보겠습니다.
“Beyerdynamic” 사의 "372015006" 따위의 트랜스가 이 정도 스펙이 나옵니다.
그런데 당장 문제가 될 걸로 보이네요.
0.5mv를 15배 증폭하면 7.5밀리볼트가 되니까요.
하지만 말씀 드렸듯 현실은 그렇게 타이트하지는 그렇습니다.
빈티지 앰프라면 모르거니와 현대의 앰프는 소자들의 특성이 좋아 대부분의 경우 10mv 정도는 문제없이 소화합니다.
두 번 째는 승압트랜스 자체의 여유도입니다.
모든 트랜스는 절대 이론적 승압비가 나오진 않습니다.
예를 들어 20배의 권선비를 갖더라도 실제 승압비율은 대략 17배 남짓 됩니다.
이것보다 더 떨어지는 것도 부지기수로 많습니다.
저명한 4722의 경우,
1차 150옴 2차 50,000옴으로서 센터 텝 38옴을 사용하면 36배의 증폭이 나와야 합니다.
하지만 막상 측정해보면 30배 정도가 고작이라고 하더군요.
물론 코일의 권선수가 작으니까 충분한 효율이 안 나오는 이유도 있겠습니다만
모든 트랜스는 대부분 이정도입니다.
150옴 권선을 다 사용하더라도 예상키론 약 16배 정도 증폭이 되지 않을까 생각하고 있습니다.
사족인데, 제가 오실로스코프를 사들인 것도 이런 항목들을 테스트하고 싶어서입니다.
고려할 것은 이것 외에도 또 있습니다.
카트리지의 출력 5mv는 턴테이블의 선속도 5cm/sec를 가정한 겁니다.
만약 이것을 예전 사용하던 3.75cm/sec 스펙으로 보면 출력은 훨씬 더 낮아집니다.
아마도 4mv 이하가 될 겁니다.
그래서 예전 스펙을 기준으로하면 입력은 6mv 정도로 떨어집니다.
이제 4722를 론도 브론즈의 승압트랜스로 사용할 때 최소한 출력전압은 더 이상 문제가 되지 않는다는 것을 잘 아실 겁니다.
임피던스도 그렇습니다.
1차 150옴 2차 50킬로옴의 4722의 스펙으로 계산한 임피던스는 141옴입니다.
이 정도면 거의 완벽한 겁니다.
임피던스란 주지하시듯 교류의 저항이라서 딱 잘라 이야기할 수 있는 성질의 것이 아닙니다.
주파수에 따라 크기가 달라지거든요.
제 생각으론 론도 브론즈에 300옴 정도 임피던스가 되더라도 별 문제 없으리라고 믿고 있고,
어쩌면 화려한 소리를 선호하시는 분이라면 높은 쪽 임피던스가 더 잘 맞을 수도 있습니다.
하여튼 이건 어디까지나 제 이론입니다.
저항으로 임피던스를 정확히 매칭 시켜 주는 게 좋다고 생각하실 분도 계실 것이고,
저처럼, 어차피 똑 부러지게 자를 순 없는 물건이니 귀로 들어 좋으면 주파수 특성이 약간 들쭉날쭉 할망정 저항 따위를 붙여 링잉 만들지 말고 ,
-실은 귀찮으니까 핑계 대는 것임-
스피커나 앰프에서 조금 다듬는 정도로 그냥 넘어가자는 얼렁뚱땅 주의도 있을 겁니다.
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