BOPBOY's JAZZ BAKERY


<49> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [1]
<50> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [2]
<51> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [3]
<52> 세번째로 배우는 일렉트릭 기타 [4] 에 이어서

input impedance & output impedance (cont'd)

이전 글에서는 입력 임피던스와 출력 임피던스의 이해를 위한 사전 지식으로 먼저 기초적인 전기 회로 해석에 대해 이야기했습니다. 하이파이를 비롯하여 대부분의 음향 또는 음악 장비는 전기 회로이죠. 그리고 전기 회로에 대한 기초적인 이해는 여러 장비를 연결하는 경우 도움이 되기도 합니다.


그림과 같이 기타 출력을 TS-808 입력에, TS-808 출력을 TS-9 입력에, 그리고 TS-9 출력을 앰프 입력으로 연결한다고 해보죠. 물론 TS-808 과 TS-9 의 내부에는 각각 복잡한 전기 회로가 들어 있습니다. TS-808 입력에서 전기 신호를 받아 회로에서 처리를 하고 출력으로 내보내면, 그 출력을 TS-9 가 받아 전기 회로가 처리한 후 다시 출력으로 내보내죠.


먼저 두 개의 장비를 케이블로 연결한다는 것의 의미부터 이해해야 합니다. 어떤 장비의 출력을 다른 장비의 입력으로 케이블에 의하여 연결하는 순간 각각의 두 개 회로는 실은 하나의 회로로서 보아야 한다는 것이죠. 기타부터 앰프의 스피커까지 여러 회로들이 연결되어 전체를 하나의 커다란 회로로 보아야 한다는 것입니다. 즉, 다음에 연결된 회로는 이전 회로 동작에 영향을 주게 된다는 것이죠.

우리가 신경을 써야 할 부분은 이전 회로의 출력단과 다음 회로의 입력단이 상호 작용을 한다는 것입니다. 어떤 기능을 하도록 회로를 잘 설계했는데 뒤에 어떤 회로가 붙는가에 따라 회로의 동작이 다르고 다른 출력이 나오면 회로 설계 자체가 무의미해지겠죠. 이 때 중요한 개념이 출력 임피던스와 입력 임피던스라는 것입니다. 내부 회로가 정해진 스펙대로 동작할 수 있도록 입출력단의 버퍼 역할을 한다고 보면 되죠.

'임피던스'란 좀더 복잡한 것이기는 하지만 여기서는 일단 이전 글에서 언급한 전기 저항의 의미로 보도록 하겠습니다. 위 그림에서는 개별적인 회로가 연결되는 지점을 a, b, c 로 표기했죠. 결국 a, b, c 지점에서의 회로 해석을 통해 입출력 단에서 버퍼 역할을 할 수 있도록 출력 저항과 입력 저항을 설계하면 된다는 것입니다.

만약 위 회로의 연결을 다음과 같이 아주 간단하게 나타낼 수 있다면 이전 글의 기초적인 회로 분석처럼 원하는 Ri 와 Ro 를 간단하게 구할 수 있겠죠. 그리고 Ri 와 Ro 관련된 공식은 다음과 같이 됩니다.


우리가 원하는 바는 가능한 큰 Vi 를 얻는 것이죠. V 가 대부분 다음 회로의 입력 전압인 Vi 로 분배될 수 있도록 말입니다. 그러자면 Ri 는 가능한 커야 하고 Ro 는 가능한 작아야 하죠. 그러니까 입력 임피던스는 가능한 크고 출력 임피던스는 가능한 작아야 연결 지점이 버퍼로 기능하면서 이전 회로의 출력 전압이 다음 회로의 입력 전압으로 고스란히 전달될 수 있다는 것입니다.

입출력을 가진 복잡한 회로를 전압원과 저항 하나로 나타낼 수 있는 방법이 있다면 회로와 회로의 연결 지점에서 위와 같이 옴의 법칙을 적용하여 간단하게 회로를 해석할 수 있겠죠. 그리고 회로 이론에는 '테브냉의 정리' 라는 것이 있어 그 내부에서 회로가 복잡하고 어떻게 돌아가건 회로 외부에서 바라보았을 때 등가 전압원과 등가 저항 하나로 나타낼 수 있다고 하네요.


회로 해석에 상당히 유용한 이론입니다. 이펙트 내부 회로가 어떻게 돌아가건 간에 출력단에서 보았을 때 등가 저항 하나와 등가 전압원 하나로만 나타낼 수 있다면 회로를 연결하여 네트워크를 구성할 때 해석이 매우 간단해지기 때문이죠.

물론 내부적으로 등가 저항과 등가 전압원을 구하는 과정은 여기에서 다룰 만큼 쉬운 것이 아니고 또한 그럴 필요도 없습니다. 그냥 위와 같은 등가회로로 나타낼 수 있구나, 라는 정도만 알면 되겠죠. 또한 전압원 하나와 저항 하나로 나타내는 테브냉 등가회로는 전압원 대신 전류원으로 사용하여 등가회로로 나타낼 수도 있는데, 이 경우는 '노튼의 정리 (Norton's Theorem) '라고 합니다.


2010년 2월 27일 작성


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