음향과 임피던스(기타, 스피커, 헤드폰)

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음향과 임피던스
http://babojuno.tistory.com/204
- 오디오 신호 = 전력 = V*I
- 음향기기가 신호로써 필요로 하는 것은 전압(스피커 제외)
    - 전압에 의해 신호를 제어
    - 전압 전송에는 고임피던스가 유리( 비유: 물을 높은 압력으로 멀리 보내려면 호스를 좁힘)
    - 고임피던스는 노이즈에 약함
    - 출력임피던스가 크다 =  작은 전류의 변화를 비교적 큰 전압으로 변화시켜 출력(V=IR)
    - 픽업의 전류가 매우 약해서 신호로 쓰려면 전압 폭을 크게 해야 함 (V=IR)

- 임피던스 매칭
    - 음향 임피던스(음압)
        - 메가폰 : 입구가 작고 출구가 넓음,
            - 좁은 입구의 마찰력=마이크의 출력임피던스 (150Ω~600Ω)
            - 넓은 출구 = 콘솔의 입력 임피던스(3kΩ, 5~10배)

    - 브릿징(bridging) : 작은 출력 임피던스를 큰 입력 임피던스에 연결 하는 것
    - 마이크의 신호가 믹서에 전달되기 위해서
        - 마이크의 출력 임피던스가 콘솔의 입력 임피던스보다 5~10배 이상 작아야 한다

    - 기타 앰프 입력 임피던스 : 기타 픽업의 10배
        - 일반(High Z) : 200kΩ ~ 1MΩ
        - 액티브용(Low Z) : 136kΩ

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전기 기타(Electronic Guitar)
http://www.moollon.com/techntip/guitarelec_k.asp
* 픽업(Pickup)

     DC 저항 : 6k옴 ~ 17k옴
     기타 앰프 입력 임피던스 : 100k옴 ~ 1M옴
     패시브 기타 출력 임피던스 : 6K옴 ~ 10K옴, 출력레벨: 100mV~1V
     액티브 기타 출력 임피던스 : 10k옴, 출력 레벨: 0.5V ~ 1.7V
   

    - 출력임피던스 : 싱글 : 20kΩ, 험버커 : 40kΩ, 액티브 : 10kΩ

    - 출력 전압 100 mV rms ~ 1 V rms

    - 라인 레벨 신호( 600Ω )에 비해 매우 높은 임피던스를 가짐
        - 앰프와 연결 길이가 5m를 넘으면 고음역과 음압 감소, 노이즈에 취약

- 줄이 콘덴서 역할

* 볼륨 노브 : 가변저항   
    - 싱글 픽업 : 250K, 험버커 픽업 : 500k, 1M
    - 소자의 수치가 높을 수록 -> 출력 증가시 트레블이 강조됨

* 톤 노브
    - 싱글 : 250k, 험버커 : 500k

*  커패시터
    - 고주파를 더 잘 통과 시킴
    - 톤 저항에 연결해서 트레블(고주파)을 감소시킴(접지로 흘려보냄)
    - 용량이 클수록 고주파를 더 많이 통과 시킴
        - 용량이 클수록 톤이 0일때 더 먹먹한 소리가 남
    - 싱글 : 0.047uF, 험버커 : 0.022 uF

* 기타 케이블
    - 라인은 구조과 커패시터와 같음( +,-사이에 절연체)
    - 길어지면 정정용량이 커짐
    - 기타 케이블은 직결시 5m 이하로 해야 함

* 기타 이펙터
    입력 임피던스 : 1M옴
    출력 임피던스 : 100옴 ~ 10k옴

* 기타 앰프 입력 임피던스 : 100k옴 ~ 1M옴

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입력 임피던스와 출력 임피던스

- 입력 임피던스가 (출력 임피던스보다 ) 클수록 손실이 적다

1. 기타(30kΩ)에 앰프(1MΩ)를 연결했을 때 : 전압 전달율 =97.09%

2. 이펙터(출력 임피던스 10KΩ)(1MΩ)에 앰프를 연결했을 때 : 전압 전달율 =97.0%

3. 기타(30kΩ)에 Fuzz(입력 임피던스는 65KΩ)를 연결했을 때 : 전압 전달율 =68.4%
    - 30%이상이 손실되므로 Fuzz, Octaviae등의 이펙터는 트루바이패스가 필요
    - 트루바이패스 : 전류가 공급되지 않아도 소리남
    - 버퍼 : 전류가 공급 안되면 소리 안남

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헤드폰 임피던스
http://www.mofi.co.kr/board/brd_mofi_view_n10.asp?pid=30142&lid=100&f_lid=200199&table=brd_10251&brdcat=030&ishtml=n

임피던스는 주파수에 비례 : 주파수가 높을 수록 전기가 잘 흐른다 = 고역에서 임피던스가 낮아짐

헤드폰 임피던스
    - 범위 : 24~50옴, 600옴 이하 [ 1kHz 기준(공칭 임피던스) ]
    - 5Vrms 일때 8옴~2k옴
    - 일반 이어폰 : 16~20Ω전후

앰프의 출력 임피던스
    - 앰프와 헤드폰의 임피던스를 맞추는 것이 좋다(이론상)
    - 헤드폰 앰프 권장 임피던스 : 120옴
    - 전력의 전송효율때문에  헤드폰 앰프의 출력 임피던스는 1Ω 이하의 최대한 낮은 값이 선호된다
    - 스마트폰 출력 임피던스 :  보통 5~20Ω

-
고 임피던스 제품이 좀 더 노이즈에 강하고, 출력 임피던스 영향을 더 안 받음
입력 임피던스가 낮을 수록 출력은 많이 나오지만 출력이 나오는 만큼 디바이스의 화이트 노이즈가 많고 저음이 취약

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// 스피커 임피던스
    - 스피커와 앰프의 임피던스 매칭
    - 기준 임피던스 8옴

- 스피커 임피던스 측정 장비
    - LCR 미터

- 낮은 임피던스의 스피커를 연결한 경우 ->과부하
    - (ex 4옴이나 병렬연결)
    - 앰프의 출력임피던스 보다 낮은 경우

    - 앰프에서 출력된 전류가, 낮은 임피던스의 스피커에서 충분히 소모되지 못하고, 다시 파워 앰프로 역류
    - 앰프가 과열되고 출력 트랜지스터가 타버릴 수 있음

    - 전류가 더 많이 흘러서 앰프가 부담, 과부하
    - 전원부가 부실한 앰프는 고장날 위험이 생김
   
     - 110W /8옴 앰프의 경우, 최대 출력전압은 29.7V
        - 6옴 스피커를 연결하면 출력 전력은 P=VI=V^2/R = 146W, 33% 부담이 커짐
        - 4옴의 경우 220W, 2배의 부담

- 높음 임피던스의 스피커를 연결한 경우
    - 앰프가 안정적으로 작동하나 출력이 떨어짐

- 앰프와 스피커의 출력 매칭, 파워 핸들링(power handling)
    - 이상적인 출력 매칭은 파워 앰프의 출력이 스피커의 출력보다 약 1.5배 정도 큰 것
    - 파워 앰프의 출력이 100W라면 스피커는 70W 정도가 적당