파워앰프

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1 오디오

Power Amplifier

음향(오디오)에서 사용하는 앰프 종류. 프리앰프의 뒤에 위치하여 신호의 전압을 증폭해주는 역할을 한다. 스피커(또는 패시브 크로스오버) 바로 앞에 있는 스피커를 직접적으로 울려주는 큰 출력을 내 주는 앰프이다.

프리앰프 뒤에 위치하기는 하지만 입력단이 없이 증폭단만 있는 것은 아니며, 입력단이 존재하며 거기에 바로 소스기기를 물려 사용하기도 한다. 그러므로 인티앰프중 일부는 따로 프리단을 구성하지 않고 파워앰프의 입력단에 볼륨과 셀렉터를 다는 방식으로 만들기도 한다.

증폭 소자에 따라 진공관 앰프와 TR 앰프가 있으며, 이 둘을 절충한 것을 하이브리드 앰프라고 한다.

현대에는 디지털 방식을 사용하여 증폭하는 기술 등 여러 가지 방식이 나와있는데, 기본적으로 TR 앰프에 기반한다고 할 수 있다.

증폭시 바이어스 제어방식과 신호처리 방식에 따라 class 가 나뉘며, Class A, Class AB, Class C, Class D로 나뉜다.

프리 파워가 나눠진 방식을 분리형이라고 하며 고급형 오디오에 쓰이는 방식. 같은 크기의 케이스에 프리 앰프 회로와 파워 앰프 회로가 같이 들어 간것 보다 파워 앰프 회로와 프리 앰프 회로가 따로 있는게 더 음질이 좋다고 전문가들은 말한다.
똑같은 케이스에 프리 앰프 회로만 있으면 프리 아웃 전압이 좀더 높고 출력단에 의한 음질 열화가 없어 좋단다.

2 무선

철자는 1번 항목과 같다.

오디오와 마찬가지로, 시그널을 안테나로 복사하기 위해 충분한 전력을 공급해야 하며, 이 때 오디오가 프리앰프->파워앰프로 가듯이 무선시스템에서도 프리앰프->파워앰프 순으로 연결된다.

3 오디오와 무선 둘 다에 해당하는 Class A, B, AB 증폭제어

3.1 이야기 하기 앞서서 약간의 이론

앰프를 구성하는 데 있어 TR 이던지 진공관이던지 특유의 수식에 따른, 입력값과 출력값이 특정한 상수나 수식에 따라 증감하는 구간이 있다. 이걸 보고 선형구간이라고 부르게 된다. 이 구간 내에서 증폭소자는 입력에 유효한, 의도했던 출력을 발생하게 된다. 따라서 앰프는 이 구간 내에서 선형 동작을 해야하는데, 선형 동작이 된다는 말은 출력이 없을 경우에도 입력한 전력이 대부분 열로 나간다는 것을 의미하게 된다.

위 이미지에서 빨간 선의 A 포인트(포화영역) 과 B 포인트(정지영역) 사이를 TR 의 선형구간이라고 부른다.

진공간의 선형구간은 Vgrid 전압에 따라 달라지나 보통은 그냥 중간 정도에서부터 사용하게 된다. 특유의 증폭률 차이로 인해 소리가 상당히 변화하게 되는데 이것이 빈티지 오디오에서 말하는 감성의 핵심요소다.

오디오이던지 무선이던지 파워앰프단은 보통 직류 양전원으로 구성하게 되는데, 이는 교류 단상3선전원2)공급과 비슷하게 중간의 0V 구간을 두고 핫 와이어 2개가 대칭의 전압을 만들어내는 식으로 되어있다. OPAMP 를 실험해보면 알겠지만 OPAMP 에는 +Vcc 와 -Vdd 가 있는데 OPAMP 는 양전원이 있어야 정상적으로 작동 가능하므로 전원단의 양전원 공급 능력이 필요해진다.

이러한 양전원을 통해 앰프는 별도의 디커플링 캐퍼시터 없이 일반적으로 2개의 증폭 소자를 통해 증폭이 가능하게 된다. 단전원으로 하는 방법도 있긴 하지만, 이 경우 보통은 내부에 양전원으로 된 회로가 있고 출력단에 4개의 증폭 소자를 넣은 다음 Push-Pull 구조로 작동하게 되며 무선용 앰프는 Push-Pull, 다른 말로 H-bridge 방식으로의 회로구성이 보통 불가능하다.

3.2 Class A 증폭제어

Class A 증폭제어는 두 증폭소자 혹은 1개의 증폭소자가 정지상태에서 선형영역과 포화영역의 경계에 있는 상태를 의미한다. 이름에서 보이듯이 class A 영역에서 작동한다고 Class A 증폭제어라고 한다. 진공관의 경우에도 Class A 로 구분하는데, 이는 그리드 전압이 음전압을 띄는 구간에서 작동한다고 Class A 라고 부르는 것. 그래서 둘 다 지칭하계 된 계기는 다르지만 원리는 같고 불리는 방식도 Class A 다.

Class A 증폭제어의 가장 큰 특징이자 이점이며 21세기에도 Class A 앰프가 계속 나오게 되는 이유로는 입력 신호에 대한 반응에 암구간(deadband) 없이 무조건 증폭을 해준다는 점이다. 아무리 미세한 신호라도 증폭이 가능하다는 것이 이점. 선형영역의 끝에서 시작해서 컷오프 방향으로 TR 의 작동점이 이동하므로 설계상 문제가 없을 경우 대개는 출력 왜곡이 발생하지 않는다.

그러나 큰 단점이 존재하는데, 1증폭소자던 2증폭소자던 Class A 구동시에는 입력이 없을 경우 바이어스 전압이나 게이트전압이 항상 높은 상태에 유지되므로 TR 의 경우 컬렉터 전류가 최대치를 찍고 있으며 진공관의 경우 캐소드 작동 중간점 전류가 계속 흐르고 있어 전류 낭비가 엄청나다는 점. 심지어 소모전류를 가만히 보고있으면 출력이 나갈 때 보다 작동 대기중인 TR 앰프의 소비전력이 훨씬 높을 때도 있다.

높은 신호 재생률 때문에 오디오용 앰프 전반을 차지하는 방식이자 엄청난 전력소비를 자랑하는 방법. 프리앰프 대부분도 이 방식이다.

3.3 Class B 증폭제어

Class B 증폭제어는 A 증폭제어와 정 반대로 작동하게 된다. TR 이나 진공관이나 비 작동영역에서 부터 가게되는 방법이다. 특징도 완전히 반대로 나타난다. 정지영역과 선형영역 사이에 기본적으로 베이스전압이나 그리드전압이 세팅되어있어서 평상시에는 전혀 소자에 전류가 흐르지 않는다. 역시 진공관이나 TR 이나 Class B 로 불리니 참고해 둘 것.

Class B 증폭제어는 앞서 언급한것처럼 평상시에 전류가 흐르지 않아 효율이 매우 높다. 게다가 작동중일 경우에도 포화영역으로 가는 방식으로 작동하기 때문에 출력이 증가할수록 소모전류가 높아지는, 우리가 매우 당연하게 생각하던 전력소비가 나타난다. 따라서, A 형 보다는 전력 효율이 상당히 높다.

역시 단점이 있는데, 정지구간에서 선형구간으로 넘어가기 까지의 입력이 충분하지 않으면 그 데드밴드에 있던 신호들은 출력에 전혀 나타나지 않는다는 점이다. 즉, 고출력에 섞여있는 미세한 파동은 나타나는데, 낮은 진폭에 있던 신호들은 어디로간건지 보이지도 않게 된다. 실제적인 앰프의 작동도 선형적인 특징을 띄지 않게되며 수식으로 풀어보자면 y= x-*deadband && y=*deadband<|x| 과 같이 된다.

데드밴드 상의 파형에 거의 신경을 안쓰며 전기먹는거에 민감한 휴대용무선기기의 전반이 채택하는 증폭방식.

3.4 Class AB 증폭제어

Class B 증폭제어에서 bias 전압 이라는 것을 적용해 증폭소자를 선형영역 하단에 머무르게 하는 제어방법이다. Class A 처럼 처음부터 선형구간에서 증폭소자가 계속 작동하지만, 정지구간에서 살짝 위에만 존재하기 때문에 이 때 발생하는 손실전력은 적당히 낮다. 그리고 출력시에도 선형 구간에서 바로 시작하므로 Class A 와 같이 신호를 다 사용할 수 있게 된다.

현재로선 가장 완벽한 오디오용 앰프의 제어 방식이며(왜냐면 무선은 데드밴드 상의 신호에 신경을 안쓰므로, 아니 애초에 디지털 무선변조에서 데드밴드에 신호가 안가므로) 상용으로 쓰이는 앰프 대다수에 사용되고 있다.

일부 오디오필이 상당히 까는 방식이기도 하지만, 전기요금이 무섭다면 AB 로 갈 것. 어차피 차이가 사람귀로는 나지가 않고 오히려 출력의 압도적임은 진공관이던 TR 이던 Class AB구동방식 이 훨씬 유리하다.

4 오디오에서 쓰는 Class D 증폭제어

뜬금없지만, 전동차나 전기기관차 에서 쓰는 VVVF 제어도 이것과 동일한 원리로 작동한다.

증폭소자의 선형 영역 상에는 어쩔 수 없이 전력의 손실이 발생하게 되며, 이게 신경이 쓰인다면 TR 이나 진공관의 작동을 포화영역과 정지영역 사이를 스위칭하도록, 즉 on과 off 만 존재하도록 구동하게 된다. 진공관은 이런 데 쓰기 아까운데다 이미 그 자체로도 전력 소비가 많은 물건이라 사용되지 않으며 TR 혹은 FET 혹은 IGBT!! 쪽에서 사용된다.

이 방식의 핵심은 PWM(Pulse Width Modulation) + PDM(Pulse Density Modulation)인데, 대개 쓰이는 앰프는 전자의 방식을 따르며 후자의 경우 SACD 혹은 DSD 포멧을 바로 재생할 때 쓰이는 방식이니 PWM 에 대해 설명을 한다.

이름에서 보듯 PWM 은 펄스의 넓이를 사용해서 변조를 하는 방법인데, 이 때 Pulse 가 증폭소자의 On 상태에 해당하는 구간이 되된다. 따라서 펄스의 높이는 TR 이 On 상태일 때, 즉 전원전압과 동일해진다. 넓이의 경우 PWM 에서는 톱니파를 사용하여 비례제어를 하게되는데, Pwidth=(input/maximum)/cycle 이라는 아주 간단한 방법으로 펄스 길이가 정해진다. 톱니파의 주파수가 높아질수록 정밀한 스위칭이 가능해지며, 오디오용 앰프라도 스위칭 주파수가 낮아지면 지멘스 옥타브 와 동일한 원리로 미세하게 섞인 고주파의 노이즈가 귀에 들리게 된다.

여튼 이렇게 입력된 신호는 펄스의 폭으로 비교적분되어 증폭소자를 제어하게 되며, 증폭소자는 포화구간과 정지구간에서 바이어스가 움직이므로 손실전력이 거의 존재하지 않게 된다. 또한 고전압을 사용해서 제어하더라도 마찬가지로 열폭주를 할 일이 없다보니 고출력 제작에도 용이하다.

하지만 큰 단점이 존재하는데, 고주파수의 신호로 갈수록 신호 제현에 깊은 빡침을 선사해주는것. 스위칭 속도는 크게 제한되어 있는데이로 인해 원본 입력의 주파수가 높아질수록 출력파형이 심란하게 깨지게 된다. 게다가 보통 이 스위칭 주파수가 앰프 외부로 누출되지 않게 하기위해 출력단에 Low-pass filter 가 있어 고음역대의 손실이 상당히 크게 나타난다.

전력소비에 민감한 휴대용 기기의 외부스피커용 앰프나 서브우퍼, 미드레인지용 앰프, 혹은 SR 처럼 아주아주 높은 출력이 필요할 때 사용되는 방식.(AB 앰프로 3KW 가 넘어가면 보통 발열량은 2KW, 전력 소비는 5.5KW 가 넘어간다.)

5 안드로이드 앱

Poweramp. 안드로이드에서 돌아가는 음악 플레이어 앱이다. 구글 플레이
다양한 음악 포맷을 재생할 수 있고, 10 밴드 그래픽 이퀄라이저를 사용하여 별도의 저음 및 고음을 조절할 수 있다. 또한 MusicFX 기능을 지원하므로 기기 자체적으로 지원하는 EQ관련 시스템(갤럭시 시리즈의 사운드얼라이브 등)이 있다면 동시에 적용도 가능하다.
현재는 큰 의미가 없어졌지만 출시 당시엔 최초의 폴더별 재생을 지원하기도 했다.
스테레오 확장, 모노 믹싱, 밸런스 조절이 가능하고 크로스페이드, 갭리스, 리플레이 게인을 지원한다.
노래 제목, 아티스트, 트랙 번호 등 어느정도의 태그 편집 기능도 가지고 있다.
사용하는 기기가 SRS를 지원한다면 SRS도 사용 가능하다.
체험판으로 14일 동안 사용해볼 수 있으며 체험판 기간이 지나면 정식 버전으로 구매를 해야 한다. 정식버전의 가격은 4.99달러.
만약 음원 파일의 한글 태그가 깨져보인다면, 설정-폴더/라이브러리-폴더/라이브러리 스캐너-태그 인코딩 부분을 Korean으로 설정하고 전체 재탐색을 해 볼 것.
왜인지 루팅한 기기에선 불안정한 모습을 보인다. 단순히 루팅한 기기에선 보이지 않으나, 여러가지 트윅을 한 기기에선 특히 그렇다. 툭하면 지워지는 재생목록은 덤

EQ가 마치 그래픽 이퀄라이저처럼 보이지만 아니다. 게다가 db를 올릴 때와 내릴 때 주파수 width값이 다르다.