임피던스?

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임피던스?<scr

낙동강굴다리 () 20 10348 0
임피던스(Impedance) : 교류 회로에서 전류 흐름을 방해하는 성분으로서 옴으로 측정하고 기호 Z로 표기. 부하가 단순한 저항이 아니라 직류저항, 유도 리액턴스, 그리고 용량 리액턴스가 조합.

전자 회로에서 저항기(흔히 저항이라고 하지요^^)는 직류(DC), 교류(AC)에 상관없이 저항값이 바뀌지 않습니다. 그러나 전자회로를 구성하고 있는 다른 부품들, 콘덴서, 코일, 트랜스, 그리고 스피커 등은 주파수에 따라서 저항값이 변하는 성질을 가집니다. 이러한 부품들이나 기기의 외견상의 저항을 임피던스(Impedance)라 부르며 저항과 구별해서 사용합니다.

그러나 이 분류는 음향기기를 설계할 때는 확실하게 구분을 해야 하지만, 일상적 사용에서는 공칭 임피던스 = 저항 이라 생각해도 문제없지요.

스피커 및 헤드폰, 이어폰등은 교류신호로 구동되므로 저항이 아니라 임피던스로 표기합니다. 스피커의 임피던스를 다른 말로 표기하자면 스피커가 파워앰프에 대해 나타내는 전기적인 저항으로서, 직류회로의 전기저항과는 다르게 고임피던스가 꼭 저임피던스보다 저항이 크다고는 단정지을 수 없습니다.

스피커이외의 음향기기의 경우 입력 임피던스, 출력 임피던스 같은 말이 사용되는데 이건 어떤 의미냐면 기기를 블랙박스로 두고, 그 출력단자 혹은 입력단자에서 기기를 들여다 보면 그 기기가 몇옴의 저항으로 보이는가를 의미합니다. 일반적으로 입출력단자의 끝에는 여러 가지 회로가 있어서 해석이 어렵지만, 이것을 단순하게 1개의 저항으로 간주하면 여러 종류의 기기를 접속할 때도 단순히 옴의 법칙을 적용하면 끝나므로 아주 편리하지요.

600옴의 임피던스를 가진 헤드폰도 간간히 보이는데 이것은 과거의 프로용 기기들의 입출력 임피던스가 600옴이었기 때문입니다. 저정도의 고임피던스를 쓸 필요가 있나라는 의문이 들기 쉬운데 이것은 오디오기술의 모체인 전화기술의 영향이지요. 전화 선로의 임피던스가 바로 600옴인지라 ^^;;

현재는 일부 기기를 제외한다면 출력 임피던스는 가능한 한 낮게, 입력 임피던스는 가능한 한 높게 하는 'low out, high in'의 설계방식을 택합니다. 그러나 회로상의 제한으로 인해서 출력 임피던스는 200옴 이하, 입력 임피던스는 10K옴 이상으로 설계하고 있습니다.

다시 스피커(헤드폰 및 이어폰도 여기에 포함)로 돌아가서 ^^

스피커 시스템의 입력단자에서 본 전기 임피던스의 절대치 주파수에 대한 변화를 나타내는 곡선을 입력 임피던스 특성이라 합니다.

간단한 그래프를 하나 첨부해봅니다. 곡선이지요? ^^;;



EIAJ의 경우 정격 임피던스를 스피커 시스템과 증폭기의 정합 및 측정을 위해 제조자에 의해 지정된 입력 임피던스의 절대치라 정의하고, JIS에서는 공급원으로부터의 유효전력을 정의할 때, 스피커로 대치하기 위해 제조자가 지정한 저항치라 정의하고 있지요. 정격 주파수 대역(20Hz~20KHz)내에서의 임피던스의 최저치는 정격 임피던스의 80% 미만이면 안 된다고 규정하고 있습니다. 그리고 JIS에서는 임피던스가 정격 주파수 대역 외에 있어서 이 값보다 작아지는 주파수가 있는 경우에는 해당 주파수 및 최소 임피던스를 사양에 명기하도록 되어 있습니다. (소니나 오테도 캐무시하는 JIS규정을 pk1이 지키고 있어서 신기했다능 ㅎㅎ)

임피던스의 피크는 보통 유닛의 공진주파수와 일치하게 되는데, 이는 유닛이 자체의 공진주파수에서 특히 강한 진동특성을 가지기 때문입니다. 일반적으로 유닛의 마그넷이 강할수록 공진점에서의 임피던스는 높아지게 됩니다. 그리고 높은 주파수에서의 임피던스의 상승은 보이스 코일의 인덕턴스에 기인하고요.

그러나 규정은 어디까지나 규정이고 결론은 엿장수 맘대로라고.. 제조사 맘대로죠.

제조사 스펙상 임피던스 110옴의 e5c입니다.


제조사 스펙상 임피던스 25옴의 um2입니다.


위 그래프 2개를 보시면 아시겠지만, 두 제품은 거의 동일한 임피던스 특성을 보이고 있습니다만.. 제조사마다 임피던스 기준이 다 다르지요? ^^ 슈어는 공칭 임피던스를, 웨스톤 랩스는 DC저항을 표기했다고 볼 수 있겠는데, 정답은 pk1식으로써 2개 다 표시하는게 제일 좋습니다 -_-a 물론 그래프를 제시해주면 정말 좋겠지만 그건 분에 넘치는 사치고.

마지막으로 스피커 시스템의 임피던스 특성은 유닛자체 뿐만 아니라 인클로저 방식, 네트워크등에 큰 영향을 받습니다. 헤드폰 및 이어폰으로 따지자면 하우징, 솜, 밀착정도에 따라서도 크게 영향을 받습니다 라고 고칠 수 있겠지요.

글이 상당히 부실한데.. 원래 임피던스가 그렇게까지 중요한 요소는 아니라서 그래요.
정리차원에서 간단히 글 한번 남겨본거라 오류 투성이일듯 합니다. 그저 굽신굽신이라능;;

참고문헌
1. 방송음향
2. 음향 시스템 이론 및 설계
3. 입체음향
4. 하이엔드 오디오 컴플릿 가이드

20 Comments
yunsukiv 2008.01.14 20:31  
  잘봤습니다
이어폰이 단순한건줄 알았는데 엄청 복잡하군요^^;
좋은거 알아갑니다
toujours 2008.01.14 20:36  
  잘읽고갑니다^^
LikeNoOther 2008.01.14 20:40  
  세줄요약 해주삼.
Mr.crazy 2008.01.14 20:59  
  안테나공학때 배웠던게 여기에...끔찍합니다...ㅠㅠ
낙동강굴다리 2008.01.14 21:09  
  한줄요약 : 엿장수 맘대로

그나저나 요 글이야 뭐 그야말로 수박겉햘기잖습니까 ㅠㅠ
mp3corea.com 2008.01.14 21:33  
  와우 시코에선 이런 전문적인 그래프가 참 좋다는.왠날 지지리 싸우는것보단

암튼 임피던스가 다르게 표기되도 비슷하다는건 첨 알았네요
안회령 2008.01.14 21:41  
  잘 봤습니다.
흠....다음 편은 과연 뭘까요??ㅎㅎ
낭만곰돌이 2008.01.14 23:53  
  좋은 글이네요^^
다만 뒷부분에서.. 네트워크에 의한 임피던스나 위상변화는 매우 크지만(목적이 그거니까요...), 인클로저 방식에 의해서는 거의 영향을 받지 않습니다. 기껏해야 역기전력으로 인한 손실 정도겠지만, 이건 없는거나 다름이 없지요..

헤드폰/이어폰도 마찬가지로.. 하우징의 형태, 솜, 밀착정도는 별다른 영향을 못 미칠 것으로 생각됩니다. 오히려 헤드폰 내부의 피복없는 전선이 꼬인다거나 하는 영향이 훨씬 더 크겠지요.(코일처럼 되어버려서)
낙동강굴다리 2008.01.15 00:12  
  아 헤드폰 이어폰의 경우는 단순하게 착용하느냐 안하느냐에 따라서도 임피던스가 좀 변하는 편이지요. 다만 iec규정에서는 착용하거나 더미헤드를 이용하는게 표준이다보니 착용한 상태로만 측정을 ^^ (어차피 제가 측정하는건 간이적인지라)

덕트를 막고 안막고, 솜을 끼우고 안끼우고도 특정대역에서는 유의미한 차이가 있고요.

스피커의 경우는 통에 의해서도 꽤나 크지요. (그러니까 나무재질이 아니라 통 방식에 따라서 ㅎㅎ 유닛제조사에서 제공하는 유닛상의 측정치는.. 역시 통에 끼운다음에 찍어봐야 --; 심할 경우는 통 도장을 하기전과 하고난 다음의 측정치가 심한 차이를 보여주는 경우도 있습니다. 저도 농담인줄 알았지요 ㅎㅎ)
낭만곰돌이 2008.01.15 00:24  
  별다른 차이가 없다고 생각했는데, 꽤 차이가 나나보군요... 스피커의 경우는 유닛이 나올때 f0값 등이 같이 딸려오기 때문에 단일유닛만 같은 용적의 인클로저에 달면 비슷비슷한 측정값을 보여주는 거 같더라구요.

원인으로 생각 할 수 있는게 역기전력 밖에 안 떠오르는데 유의미한 차이를 낼 줄은 몰랐습니다. ㅜ.ㅜ
낙동강굴다리 2008.01.15 00:27  
  저도 그래 생각했었는데;;

여름 겨울 온도에 따라서도 차이가 안드로메다 수준으로 나고;; 아침에 한거랑 저녁에 한거랑 또 차이가 안드로메다 수준이고 --: 정말 아스트랄하더라고요.. 요건 특히 고무엣지를 가진 유닛이 특히 심한지라; 역시 스피커는 아직 불가사의한 기계적-전기적 진동계구나를 다시한번 느꼈다지요;;

뭐 스피커를 네트웍구성까지 끝내고 장착 다해서 완료한 다음 도장만 해서 측정값이 꽤나 틀어졌다는건.. 저도 처음에는 설마 그럴리야있나? 농담이시죠? 하다가 졸라 맞았다는 ㅠㅠ 데이터 보니까 후덜덜;;
CACAO 2008.01.15 00:41  
  LikeNoOther//
임피던스는 저항+캡의 저항값이다.
이어폰 꼽는 단에 해당되는 저항값과 이어폰의 저항값(임피던스)이 중요하다.
아웃에 걸리는 저항값(임피던스)는 노이즈 감쇄 및 소리의 변화에 영향을 미친다.

CACAO 2008.01.15 00:49  
  정리하자면'ㅅ'/

캐패스터의 주파수에 따른 전류 방해요소를 저항의 값으로
변환하여 표기한 부분을 임피던스라고 하며 임피던스로 표현된 값은
저항+임피던스로 쉽게 표현이 가능합니다.

근대 이 캐패스터라는 녀석이 AC일때 값이 주파수에 따라서
변하게 됩니다.

즉 임피던스가 주파수에 따라서 값이 달라지게 되죠.

추가로 Opamp의 설계단에서는 인풋에 걸리는 저항과 아웃풋에 걸리는 저항값이 중요한데 인풋에 걸리는 저항값이 Rin이고 아웃이 Rout 입니다.

특성에 따라 다르지만 일반적으로 Opamp의 Gain은 -(Rout/Rin)으로 일반적으로 얻어지며 또한 노이즈 감쇄율은 Rout에 추가로 걸리는 Rl(쉽게 말해서 꼽아 쓰는 물건으로 이어폰 등으로 Rl으로 표현)의 값으로 결정됩니다.

따라서'ㅅ'/)

주파수 응답 및 이어폰이나 헤드폰에 따라서 소리가 쬐까 변할수 있음다...

카류 2008.01.15 02:14  
  전자과출신이지만[...]점점까먹어가는차에 잘보고갑니다ㅋㅋ
LikeNoOther 2008.01.15 02:44  
  CACAO/ 낙동강님 보라고 쓴 리플이었는데 ^^;;
괜시리 수고시켜드린것 같아서 죄송하네염;;킁;;;;;;
[惡]와방스~* 2008.01.15 10:56  
  저도 전자전기인데...

왜 읽다가 자꾸 스크롤을 아래로 ㅠㅠㅠ 3줄 이상을 집중 못 하겠..
circle 2008.01.15 12:45  
  안녕하세요.

전자과 3학년 전공공부 하고 갑니다.

앞으로도 잘 부탁드립니다 ㅋㅋㅋㅋㅋ 재밌어요 ^^
山米舛 2008.01.15 21:09  
  우왕ㅋ 굳ㅋ
공부 많이 되었습니다.

외부 앰프의 필요 여부는 역시 저항 그래프를 함 찍어봐야 알겠군요. 'ㅅ'
diehade 2008.01.15 21:24  
  완젼 전문가시네여!!
boutique 2008.01.18 02:56  
  스피커보다 이어폰, 헤드폰의 장점은 룸어쿠스틱스를 고려하지 않아도 된다든 것입니다. 국내 많은 뮤지션들조차도 착각하고 있는것중 하나가 바로 이 룸 어쿠스틱스에 예입니다. 같은 스피커라도 위치나 룸의 상태에 따라 주파수가 달라지는건 인클로져나 스피커의 문제가 아니라 룸의 문제이기 때문입니다. 장소가 자주 바뀌는 라이브 모니터 엔지니어들이 인이어를 선호하는 이유도 여기 있습니다. 홈오디오에 경우도 리스닝포인트와 스피커간의 위치, 정당한 출력만 하셔도 아주 좋은 리스닝환경을 만들수있답니다. ^^/
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