[High End Audio Complete Guide] ÇÁ¸®¾ÚÇÁÀÇ ±Ô°Ý°ú ÃøÁ¤Ä¡

프리앰프의 규격과 측정치


한 가지 중요한 규격은 라인-스테이지의 게인, 또는 프리앰프가 제공하는 증폭의 양입니다. 게인은 데시벨(dB)이나 입력과 출력 전압 사이의 비를 나타내는 숫자로 표시됩니다.

프리앰프의 게인은 소스 기기의 출력 전압과 관련하여 고려하는 것이 중요합니다. 만일 여러분이 매우 높은 출력의 CD 플레이어나 디지털 프로세서를 높은 게인의 프리앰프에 연결한다면, 볼륨을 아주 조금만 높여도 감상에 필요한 음량을 얻을 수 있을 것입니다. 이렇게 되면 몇 가지 불편이 생기게 됩니다. 첫째 "적당한 음량"으로 맞추기 어렵게 됩니다: 높은 출력에 의하여 볼륨 컨트롤이 너무 둔해져서 약간만 조절해도 감상 음량에 큰 차이가 생기게 됩니다. 둘째, 볼륨 컨트롤은 흔히 아래쪽에서 훨씬 채널이 부정확하게 됩니다. 이것은 볼륨을 줄였을 때 한 쪽 채널이 다른 쪽 채널보다 더 크게 들리게 됨을 뜻합니다. 그 효과는 밸런스 컨트롤을 중간에 맞추지 않은 것과 같습니다. 그 차이는 3dB이상 - 음상을 한 쪽으로 치우치게 하기에 충분한 - 이 됩니다. 예를 들어, 최대 출력에서 5V RMS을 출력하는 디지털 프! 로세서로 25dB의 게인을 가진 라인스테이지 프리앰프를 구동하면 이런 문제가 생길 것입니다.  

게인이 높으면 외부 포노 스테이지를 갖춘 라인-스테이지 프리앰프를 사용할 때 유리할 수 있습니다. 다수의 포노 스테이지들은 라인-스테이지에 신호를 공급하기는 충분하지만 더 많지는 않은 게인을 갖고 있습니다. 그러므로 라인-스테이지는 꽤 많은 양의 게인을 요구합니다.  

라인-스테이지 게인은 5dB에서 25dB사이로 다양합니다. 5dB이라는 수치는 매우 낮습니다 - 아마도 일부 외장형 포노 스테이지나 심지어 튜너나 테이프 덱 같은 기기에 비해서도 지나치게 낮을 것입니다. 만일 파워앰프가 지나치게 낮은 게인을 갖고 있거나, 시스템에 감도가 낮은 스피커를 사용한다면 더욱 그럴 것입니다. 그리고 최대 세팅 근처의 볼륨 컨트롤 사용을 요구할 수도 있습니다. 대부분의 CD 소스에 대해서는 대략 10dB의 게인이 이상적입니다.

앞서 설명한 것처럼 포노-스테이지 게인은 여러분의 포노 카트리지에 맞추어야 합니다. MM 카트리지는 약 35dB의 게인을 필요로 하며, 반면에 MC 타입은 60dB까지의 게인을 필요로 합! 니다. 만일 포노 프리앰프가 적절한 것보다 더 적은 게인을 갖고 � 獵摸� � 纛括�높은 라인-스테이지 프리앰프를 사용하여 포노 신호를 적절한 감상 레벨로 추가 증폭할 수 있습니다.

프리앰프의 게인은 입력 감도(input sensitivity)로 간접적으로 표현됩니다. 이것은 프리앰프 출력에서 볼륨을 끝까지 올렸을 때, 어떤 기준 레벨(보통 0.5V)을 발생시키기 위해 필요한 전압입니다. 0.05V의 입력 감도를 가진 프리앰프는 10의 게인(20dB로도 표현될 수 있는데 그것은 20dB이 10 대 1의 전압비를 나타내기 때문입니다)을 갖게 됩니다.

프리앰프의 입력 임피던스(input impedance) 규격은 프리앰프를 구동하는 소스 기기(CD 플레이어 같은)에 걸리는 전류에 대한 전기적인 저항 값을 설명합니다. 대부분의 프리앰프는 10,000과 50,000 옴(10-50㏀)사이의 입력 임피던스를 갖고 있습니다. 프리앰프의 입력 임피던스는 소스 기기가 구동하는 부하입니다. 앞서 설명했듯이 입력 임피던스가 높을수록 소스 기기가 구동하기 쉬워집니다. 그러나 입력 임피던스가 증가함에 따라 인터커넥트와 프리앰프의 입력 스테이지를 통해 흐르는 전류는 감소합니다. 어떤 설계자들은 입력 임피던스가 너무 높은 것보다는 오히려 적당한 편이 ! 최고의 음질 성능에 이어진다고 믿고 있습니다. 만일 프리앰프의 입력 임피던스가 너무 낮으면, 소스 기기를 구동하기 어렵게 되어 기술적인 또는 음악적인 성능이 저하됩니다.

프리앰프는 출력 임피던스(output impedance)에 따라서도 규격이 정해질 수 있습니다. 출력 임피던스는 프리앰프 내에서 출력 스테이지를 후면 단자에 접속하는 저항으로 생각하는 것이 가장 좋습니다. 프리앰프의 출력 임피던스는 자신의 입력 임피던스보다 훨씬 낮습니다; 입력 임피던스가 50k옴이나 그 이상인 반면에, 출력 임피던스는 그 값의 1000분의 1 이하가 됩니다.

높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 갖춤으로써 프리앰프는 소스 기기와 파워앰프 사이의 버퍼처럼 작용합니다. 소스는 매우 높은 입력 임피던스를 구동하며 - 매우 쉬운 일입니다 - 프리앰프가 인터커넥트와 파워앰프를 구동하는 짐을 떠맡게 됩니다. 프리 앰프의 낮은 출력 임피던스는 이러한 임무에 이상적인 것이 됩니다. (낮은 출력 임피던스의 이점은 이번 장의 앞부분에 나오는 패시브 레벨 컨트롤에서 더 자세하게 논한 적이 있습니다.)

프리앰프의 입력 오버로드(input ! overload) 규격은 프리앰프가 왜곡 없이(왜곡은 1% THD로 정의됩니! 다) 받아 들일 수 있는 최대 입력 전압을 말합니다. 입력 오버로드 수치가 높을수록 더 좋은 것입니다. 전 기능 프리앰프는 두 개의 입력 오버로드 규격을 갖게 됩니다: 하나는 라인-레벨 입력에 대한 것이며(일반적으로 10V RMS 이상) 그리고 다른 하나는 포노 입력에 대한 것입니다(대개 수백 밀리볼트).

최대 출력 레벨(Maximum output level)은 프리앰프가 출력 스테이지로부터 내보낼 수 있는 최대의 출력 전압입니다. 최대 출력 전압은 흔히 50V - 어떤 오디오 신호보다도 훨씬 높은 - 에 이릅니다. 대부분의 파워앰프가 1.5V 이하의 입력 감도(최대 파워 출력을 발생시키는 데에 필요한 입력 전압)를 갖기 때문에 실제적으로 모든 프리앰프는 어떠한 파워 앰프도 구동할 수 있습니다.

신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)또는 S/N비는 프리앰프가 얼마나 조용한가에 대한 측정치입니다. 이것은 0.5V 출력 신호 레벨과 잔류 노이즈 플로어(residual noise floor) 사이의 비율을 데시벨로 표현합니다. 신호 대 잡음비가 높을수록 프리앰프는 더 조용합니다. 귀는 모든 주파수의 잡음에 대해 똑같이 민감하지는 않으므로 잡음의 가청도(noise's audib! ility)를 더 가깝게 근사하기 위해서 가중 곡선(weighting curve)을 노이즈 스펙트럼에 적용합니다. (가중 곡선에 대해서는 부록 A에 더욱 자세히 설명되어 있습니다.) 가중치를 적용하지 않은(unweighted, 가중 곡선을 적용하지 않은) 90dB의 신호 대 잡음비는 양호한 것입니다: "A" 가중치를 적용했을 때(잡음의 가청도를 근사하기 위해 측정치로부터 잡음의 일부를 제거합니다)는 신호 대 잡음비가 높은 것이 일반적입니다. 오디오 신호에서 60Hz 험(hum, 오디오 신호 경로에 유입되는 교류에 의하여 발생된)이 많은 프리앰프라면 "A" 가중치를 적용했을 때는 S/N비가 크게(거의 25dB만큼) 증가합니다. 만일 프리앰프의 신호 대 잡음비가 0.5V 대신에 1V 출력을 기준으로 한 것이라면, 0.5V 수치에 상당한 값을 찾기 위해서 S/N비로부터 6dB을 감하십시오.

프리앰프는 주파수 응답 오차(frequency response error)가 거의 없습니다; 실제로 모든 현대적 프리앰프들은 20Hz 이하에서 50kHz 이상까지 평탄한 응답을 갖고 있습니다. 그러나 포노 스테이지는 흔히 RIAA 응답에 오차가 있으며, 같은 양의 주파수 응답 오차를 발생시킵니다. 이들 오차는 주로! RIAA 회로 내의 커패시터 오차에 의한 것입니다. RIAA 에러를 가� �프리앰 프의 예는 그림 5-10a에 나와 있습니다. 실선은 왼쪽 채널이고, 점선은 오른쪽 채널입니다. RIAA 에러가 없는 포노 프리앰프는 완전한 직선을 나타낼 것입니다. 그림 5-11a에서 보이는 높은 중역과 고역에서의 감쇠 때문에, 이 포노 스테이지의 소리는 어둡고, 갑갑하며, 인접감이 떨어질 것입니다. 더 정확한 RIAA 이퀄라이제이션을 지닌 포노 프리앰프는 그림 5-10b에 나와 있습니다.


그림 5-10 a&b 불량한(왼쪽) 그리고 일반적인(오른쪽) RIAA 정확도의 예

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프리앰프의 전 고조파 왜곡(Total Harmonic Distortion, THD)은 흔히 THD+N(전고조파 왜곡에 잡음을 더한 것)으로 표현됩니다. 이 명칭은 고조파 왜곡과 잡음의 합을 측정하는 방법을 반영하고 있습니다. 여기에 THD+N을 측정하는 방법이 나와 있습니다: 테스트 중인 프리앰프를 연속적인 사인파 신호(swept sine wave signal)로 구동하고, 대역 거부 필터(band-reject filter)로 테스트 신호를 제거합니다. 그리고 남은 것(왜곡과 잡음) 모두를 주파수에 대한 함수로 그래프로 나타냅니다. 왜곡이 매우 적은 프리앰프는 고유의 고조파 왜곡보다도 더 높은 T! HD+N 수치를 가질 수 있음에 유의하십시오; 왜곡보다는 잡음이 측정치를 좌우합니다.

일반적인 프리앰프의 THD+N과 주파수의 그래프가 그림 5-11에 나와 있습니다. 수직 방향의 척도는 백분율로 나타낸 THD+N 값입니다. 위쪽의 선 둘은 포노 입력을 통해 측정한 것이고, 아래 쪽 선 둘은 라인 입력을 통해 측정한 것입니다. 겉으로 보기에 포노 입력을 통한 왜곡이 더 높은 것은, 의심할 바 없이 왜곡의 증가 때문이 아니라 그만큼 잡음 레벨이 더 높기 때문입니다.


그림 5-11 일반적인 프리앰프의 THD+N 측정치

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상호채널 혼합도(interchannel crosstalk)는, 또는 채널 분리도(channel separation)라고 하며 한 채널의 신호가 다른 채널로 얼마나 많이 누설되는가를 측정한 것입니다. 채널 분리도의 수치가 높을수록 더 좋은 것입니다. 100dB이면 우수하고, 50dB이면 불량합니다. 크로스토크 규격은 측정 주파수를 포함해야 합니다; 크로스토크는 대개 주파수가 상승할 때 증가합니다. 크로스토크는 채널 사이의 커패시티브 커플링(capacitive coupling) 때문에 일반적으로 1옥타브에 6dB의 비율로 증가합니다! .

이러한 현상을 크로스토크로 표현할 때는 크로스토크가 ! 낮게 표� 천�쪽이 좋은 것입니다; 이 수치는 얼마나 많은 신호가 다른 채널로 누설되는가를 나타냅니다. 반대로 채널 분리도(channel separation)는 수치가 높을수록 좋은 것입니다; 이 수치는 채널간의 분리된 정도를 가리킵니다. 그러나 두 용어는 동일한 현상을 설명합니다.

그림 5-12a는 평범한 크로스토크 성능을 보여줍니다; 그림 5-12b는 우수한 크로스토크 성능을 보여줍니다. 측정치는 프리앰프의 한 채널을 기준 출력 레벨(그래프의 수직 방향에서 0dB 기준)에서의 연속된 사인파로 구동하여 만들어집니다. 다음에는 구동하지 않는 채널의 출력 신호를 주파수의 함수로 하여 그래프로 나타냅니다. 이 측정을 채널을 바꾸어 반복하고, 동일한 그래프에서 두 선을 조합합니다. 크로스토크 특성이 불량한 예에서는 구동하지 않은 왼쪽 채널에서의 크로스토크가 구동된 우측 채널보다 1kHz에서 60dB 이하가 됩니다. 그림 5-13b에서는 구동하지 않은 채널의 신호는 1kHz에서 100dB 이하까지 내려갑니다.


그림 5-12a & b 불량한(왼쪽) 그리고 우수한(오른쪽) 크로스토크

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채널 밸런스(channel balance)는 두 채널의! 레벨이 얼마나 가까이 들어맞는가를 측정한 것입니다. 어떤 프리앰프는 다른 쪽보다 한 쪽 채널에서 약간 더 많은 게인을 갖고 있어서 채널 불균형이 생기게 됩니다. 특히 볼륨 컨트롤의 작동 범위의 끝에서는 채널 불균형이 발생할 수 있습니다. 채널 밸런스는 흔히 3군데의 볼륨 컨트롤 위치에서 측정되며, 모든 볼륨 위치에서 0.2dB 내에 있어야 합니다. 채널 불균형이 크면 센터 이미지를 한 쪽으로 치우치게 할 수 있습니다. 좌우 채널에서 싱글 듀얼 진공관을 공유하는 진공관 프리앰프는 특히 채널 불균형의 영향을 받기 쉽습니다; 진공관 내의 두 요소(element)가 근소한 게인 차이를 가질 수 있습니다. 다행스럽게도 게인이 맞춰진 진공관으로 교체하는 것으로 문제를 간단히 해결할 수 있습니다.

프리앰프의 규격은 음질의 지표가 아니라 다른 기기와의 전기적 호환성을 확인하는데 사용되어야 합니다. 우수한 프리앰프들의 측정치가 좋지 못한 경우도 많으며, 설명서에서는 대단해 보이는 프리앰프도 들어보면 실망하는 때가 있습니다. 여러분의 귀가 - 규격표가 아니라 - 프리앰프 선택의 가이드가 되도록 하십시오.