BOPBOY's JAZZ BAKERY


<49> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [1]
<50> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [2]
<51> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [3] 에 이어서

입출력 단자를 가진 대부분의 장비에는 스펙이라는 것이 있다고 했습니다. input impedance, output impedance, gain, input level, output level 등등등 말이죠. 그리고 이전 글에서는 그 사용되는 단위인 dB, dBm, dBu 등에 대해 간단히 설명했습니다.

input impedance & output impedance


이번에는 input impedance 과 output impedance 라는 것을 보도록 하죠. 이전 내용은 몰라도 이 입력 임피던스와 출력 임피던스는 가능하다면 그 기본 개념을 알아 두는 편이 좋습니다. 특히 사운드나 기타 톤에 관심이 많다면 반드시 알고 있어야 하는 내용이기도 하죠.

먼저 전기 회로 (electric circuit) 에 대한 간단한 상식들을 짚고 넘어 가도록 하겠습니다. 크게 보면 3 가지 요소가 있죠. 전압 V (voltage, V 볼트), 전류 I (current, A 암페어), 전기 저항 R (resistance, Ω 옴) 입니다.

전압이란 회로에서 두 지점 사이의 전위차를 말하고, 전류란 그 전위차로 인하여 전하가 도체 내에서 이동하는 것을 말하며, 전기저항이란 전하의 흐름을 방해하는 것을 말하죠. 전위란 전기장 내에서 전하의 위치 에너지를 말하니까 전압은 회로에 전류를 흐르게 하는 에너지원(기전력)인 것입니다. 간단하게 건전지를 생각하면 되겠죠. 대개 두 지점 중 한 지점은 전위가 0 인 ground 로 정하게 됩니다.


가장 기초적인 회로이죠. V 는 건전지, R 은 꼬마 전구라고 생각하면 됩니다. V 로 인해 전위가 0 에서 V 까지 높아지면 회로에는 전류 I 가 흐르고 전류는 전기저항 R 을 만나 전위가 0 까지 떨어지고, 즉 R 에도 전압이 발생하면서 그 에너지는 빛과 열로 바뀌게 되는 것이죠.

오른쪽 회로는 왼쪽 회로와 동일한 것으로 그라운드 표기를 이용하였고, 회로의 분석을 위하여 'a' 라는 지점을 표시하였습니다. 전압은 두 지점의 전위차라고 했으므로 V 는 a 와 ground 사이의 전위차, Vag 로 표시할 수 있죠. 또한 R 에 걸리는 전압을 Vr 으로 표시한다면 V = Vag = Vr 가 됩니다.

여기서 나오는 중요한 자연의 법칙 하나가 '옴의 법칙 (Ohm's Law)' 으로 V = I * R (또는 I = V / R) 라는 것입니다. 1.5 볼트 건전지에 3옴짜리 꼬마 전구를 하나 연결했다고 하면 이 회로에 흐르는 전류는 I = V / R = 1.5 / 3 = 0.5 암페어가 되는 것이죠.

그렇다면 이번에는 같은 회로에 꼬마 전구를 직렬로 하나 더 연결한 경우를 보겠습니다. 그러니까 전기 저항이 직렬로 하나 더 달리는 것이죠. 그리고 R1 과 R2 로 구분을 하겠습니다. 이 경우 전체 저항 R 은 R1 + R2 가 됩니다. R1 를 거쳐 다시 R2 를 거치니까 말이죠.


역시 오른쪽 회로는 분석을 위해서 그라운드, 그리고 'a' 와 'b' 두 개의 지점을 지정해보죠. 분석을 해봅시다. V 에 직렬로 R1 과 R2 가 연결됨에 따라 발생하는 전류 I = V / R = V / (R1+R2) 가 되겠죠. 우리가 눈여겨 보아야 할 부분은 이 전류가 R1 에서 발생시키는 전압 Vab 과 R2 에서 발생하는 전압 Vbg 입니다.

물론 Vab = R1 * I 이고 Vbg = R2 * I 가 되겠죠. 그리고 이 Vab 와 Vbg 를 각각 V1 과 V2 라고 한다면, 결국 V = V1 + V2 = I * R1 + I * R2 가 됩니다.


V = V1 + V2 도 자연 법칙 중의 하나이죠. 키르히호프의 전압 법칙 (Kirchhoff's voltage law) 라는 것인데 기전력은 전압 강하의 합과 같다, 라는 것입니다. 회로 분석에 있어 매우 중요한 법칙이죠. 우리가 여기서 눈여겨 보아야 할 부분은 V 는 R1 과 R2 에 따라 V1 과 V2 에 어떻게 분배되는가, 라는 것입니다. R1 과 R2 의 값을 어떻게 선택하느냐에 따라 V1 과 V2 값을 조절할 수 있다는 것이죠.

V = 1.5 볼트, R1 = 1 옴, R2 = 2 옴이라면, I = 0.5 암페어일 것이고, V1 = 0.5 볼트, V2 = 1 볼트가 됩니다. 또는 R1 = 2 옴, R2 = 1 옴이라면 V1 = 1 볼트, V2 = 0.5 볼트가 되겠죠. 그렇다면 만약에 R1 = 0.01 옴이고 R2 = 2.99 옴인 경우 또는 R1 = 2.99 옴이고 R2 = 0.01 옴인 경우라면 각각 V1 과 V2 는 어떻게 될까요. 이것이 숙제입니다. 답은,



이렇게 됩니다. 눈치가 빠른 분들이라면 출력 임피던스와 입력 임피던스가 어떠해야 하는지 금방 이해를 할 수도 있겠네요.


2010년 2월 26일 작성

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