imp

1. 임피던스의 정의    임피던스는 크게 두 종류가 있다.  (1) 음향 임피던스(acoustic impedance)  (2) 전기 임피던스(electric impedance)  임피던스의 사전적 의미는 "어떤 흐름을 방해하는 요소"이다. 여기서 "어떤 흐름"이란 음향 임피던스인 경우에는 "소리 의 흐름(음압)을 말하고,. 전기 임피던스인 경우에는 교류 전류(오디오 신호)를 말한다.  음향 임피던스부터 살펴 보자. 우리가 소리를 멀리 전달하기 위해 메가폰을 사용하는데 이 메가폰은 입구가 좁고 출구가 넓다. 사람이 말을 하면 입(mouth)에서 나온 소리 압력 은 메가폰의 좁은 입구를 통해 음압이 강해진다. 그 이유는 메가폰의 좁은 입구에서 발생하는 마찰 때문이다. 이것을 음향 임피던스라 하는데 수도물을 멀리 보내기 위해 호스의 입구를 누르는 것과 같은 원리이다. 즉 음향 임피던스는 음향 에너지를 흐름을 방해하지만 그로인해 에너지가 멀리 전달된다. 따라서 음향 임피던스는 말소리를 전기적으로 증폭하지 않고도 더욱 크게, 멀리 전달하는 역할을 한다   음향 임피던스의 또 다른 예로는 목관악기에서 사용하는 "reed"를 생각할 수 있는데 이것은 악기 내부에 강한 압력을 전달하기 위한 수단으로. "reed"를 통해 소리는 강한 음압으로 변화 시키는 것이다.  이번에는 전기 임피던스를 살펴 보겠다. 전기 임피던스의 사전적 의미는 "교류 전류(오디오 신호)의 흐름을 방해하는 요소"이다. 즉 신호에 대한 저항치라 말할 수 있는데 전기기기 회로에는 콘덴서나 트랜지스터,저항,다이오드 등이 있고 신호는 교류이기 때문에 이러한 부품에 신호를 흘려보내면 저항이 생기게 된다. 이 각각의 저항을 합친 것, 즉 신호가 회로나 소자등을 통과 할 때 받는 모든 저항의 합성치를 의미하는 것이다.       2. 임피던스의 성질    우선 P=VI=I*I*R(V=IR) 의 공식을 숙지하도록 하자 음향기기간 신호의 실체는 전력이다. 따라서 전기는 항상 전력 P 가 이동하는 개념으로 생각하면 이해가 쉽다. 구체적인 예로 살펴보도록 하겠다 "전력 = 전압 * 전류" 공식을 기준으로 만약 10W의 전력을 보낸다고 할때 전압이 1V 에서 전류를 10A 로 하였다고 하자. 이때 옴의 법칙을 생각하면 1V 때에 10A 흐르는 경우 저항은 0.1Ω 이 된다 (R = V / I)  이 저항치를 임피던스라 하는데 위와는 달리 10W 전력을 보낼때 10V에 1A 형으로 보낸다면 저항치는 10Ω 이 된다. 앞의 경우와 비교할때 저항치는 100배의 차이를 보인다. 이처럼 같은 신호를 보내더라도 하이임피던스 형으로 보낼것인지 로우임피던스 형으로 보낼것인지가 선택 되어질수 있다   그런데 스피커를 제외한 모든 음향기기가 신호로써 필요로 하는 것은 전압이다. 이 전압에 의해 여러가지 컨트롤이 가능한 것인데 노이즈에 상관없이 신호의 주고받음만 생각하면 임피던스는 높을수록 좋다고도 할수 있다 (전압을 높게 받을수록 손실은 적을테니...) 하지만 이렇게 하이임피던스로 보내는 출력이 신호전송에는 유리한 면이 있지만..(앞서 설명했던 수도물과 호스를 연관지으면 이해가 더 쉬울듯 하다) 노이즈 혹은 잡음에 약한 단점이 있다.  이유를 알아보자면 일반적으로 다이내믹 마이크(증폭단이 없는 마이크)나 기타의 픽업(픽업 이후 출력단까지 증폭단이 없는 경우)의 경우 출력임피던스가 크다. 출력임피던스가 크다는 것은 출력단에서 작은 전류의 변화를 비교적 큰 전압으로 변화시켜 내보낸다는 것인데  다이내믹 마이크나 기타 픽업에서 검출되는 전류는 매우 약한 전류로서 이것을 다른 기기의 입력으로 쓰려면 어느 정도의 전압 폭으로 되어야 한다.  이를 위해 출력단의 임피던스를 높여서 (V=IR 이므로) 쓰게 되는데  따라서  전압폭은 크되 전류는 극히 미약한 상태이므로 연결되는 기기의 입력단의 임피던스가 커야 (최대 SNR 비로 전송되려면 source의 출력 임피던스와 연결되는 기기의 입력임피던스가 같아야 하기 때문) 된다. 입력단의 임피던스가 크게 되면 전송로(케이블)에서 끼게 되는 여러가지 잡음에 민감해질 수 밖에 없다. 이것은 입력단에서 전압 증폭을 할 때도 V=IR이 되므로 임피던스가 크면 전류측 잡음의 변화도 전압으로 크게 나타나기 때문이다 그래서 대개 balanced (+,-,GND) 케이블을 사용하게 되는것인데 이는 선로에서 끼는 노이즈를 연결되는 기기의 입력단에서 상쇄시키기 위함이다. 정위상의 +신호와 역위상의 -신호 중 입력단에서 -신호를 역상 시켜버리면 신호는 2배가 되고 노이즈는 0이 되게 하기 위함이다.  이처럼 하이와 로우의 임피던스 출력은 각기 다른 성격을 지니고 있기 때문에 음향시스템에 알맞게  선택해 줄 필요가 있다. 가령 건물이나 야외시설의 단순 신호 전달을 위한 시스템에는 신호전송에 유리한 하이임피던스 출력을 이용하는 것이 좋을것이다. (단순한 정보전달인데 노이즈좀 실리면 어떠랴...) 반면 프로용 음향기기들은 음질과 노이즈를 염두해 600 의 로우임피던스를 기준으로 매칭하고 있다      3. 임피던스 매칭   한 시스템(마이크)의 출력 임피던스와 다른 시스템(콘솔 프리앰프)의 입력 임피던스와의 관계를 살펴 보도록 하자. 마이크에서 만들어진 오디오 신호가 충분히 콘솔에 전달하기 위해서는 마이크의 출력 임피던스가 콘솔의 입력 임피던스보다 적어도 5배에서 10배 이상 작아야 한다.(이것은 앞에서 설명한 메가폰의 음향 임피던스를 생각하면 이해가 될 것이다) 이처럼 작은 출력 임피던스를 큰 입력 임피던스에 연결 하는 것을 브릿징(bridging)이라 한다.  이에 반해 출력 임피던스와 다음 단의 입력 임피던스를 동일하게 연결해야 할 경우가 있다. 예컨데, 일렉기타의 출력 임피던스는 매우 높기 때문에 이것을 그대로 콘솔에 연결할 수 없는데  그 이유는 콘솔의 입력 임피던스가 일렉트릭 기타의 출력 임피던스에 비해 낮기 때문이다. 이것을 해결하기 위해 다이렉트 박스(direct box)를 사용함으로써 기타의 출력 임피던스를 콘솔의 입력 임피던스와 동일하게 만들어 준다. 이처럼 두 시스템의 출력 임피던스와 입력 임피던스를 동일하게 만들어 주는 것을 임피던스 매칭(matching)이라 한다. 임피던스 매칭의 또 다른 예로는 파워 앰프와 스피커를 연결할 때 이다. 따라서 임피던스를 브릿징으로 할 것인가 또는 매칭할 것인가 는 연결하는 시스템에 따라 달라진다.  두 시스템의 임피던스가 적합하지 연결되지 않을 때를 미스매칭(mismatching)이라 하는데 미스매칭(출력 임피던스가 높고, 다음 단의 입력 임피던스가 낮은 경우)에서 가장 눈에 띄는 결과는 오디오 신호가 작아 지고 심하면 들리지 않게되는 경우도 있다. 흔히 베이스나 일렉등을 DI박스 없이 연결할 경우 콘솔의 채널이 나간다고들 한다. 이것이 바로 미스매칭으로 오는 결과인데...하이임피던스의 악기출력을 로우임피던스의 콘솔인풋으로 받으면 방금 설명했듯이 신호가 상당히 작게 된다 (V=IR 공식을 생각해보자...V와 R은 비례한다. 저항이 큰쪽으로 큰 전압이 인가되므로 받는쪽 임피던스는 높은것이 좋다..노이즈문제는 여기서 생략) 신호가 작으므로 게인을 무리하게 올리게 될수 있는데 이상태에서 잭과의 결선이 문제가 생길 경우 (함부로 뽑는다든가...) 엄청난 피크가 콘솔과 앰프에 전달된다...이로인해 채널의 프리가 이상이 생길수도 있고 스피커의 유닛 혹은 앰프단에도 이상이 올수 있다 (적절히 뮤트하는 습관을..;;;) 하지만 최근의 콘솔들은 대부분 라인입력이라 하여 하이임피던스의 인풋이 있어 임피던스 문제에 있어서는 그다지 큰 문제가 발생하지 않는다..(따라서 임피던스 문제만 따지면 DI없이 라인인풋으로 해결하는 것도 가능하지만...이경우 라인이 길어질 경우엔 노이즈가 발생하는 일이 빈번하므로 DI박스를 이용하여 마이크인풋-로우임피던스-로 받을것을 권장한다. DI박스는 하이임피던스의 입력으로 받아 로우임피던스의 출력으로 변환해주며 언발란스 출력의 악기신호를 발란스로 변환해주어 노이즈를 타지 않도록 하는 역할을 한다 DI박스는 따로 설명하도록 하겠다)