월요일, 10월 22, 2018
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앰프 특성판단의 중요변수, Slew Rate와 Damping Factor

글쓴이 : SOONDORI

1. SLEW RATE

빠르게 돌린다는 의미의 영어단어 Slew. 산업분야에 있어서 시스템 반응성을 평가하기 위한 변수로 자주 활용된다. 예를 들어, 방형파를 입력으로 하고 블랙박스 함수(Function)에 해당하는 앰프블럭을 지난 출력파형이 어떻게 변하는 지, 반응시간은 어떤 지를 가늠하게 되는데 Slew Rate가 크다면 그 앰프는 1) 순간적으로 요구되는 최대전류(정해진 부하가 있다면 전압)를, 2) 재빠르게 흘릴 수 있음이다.

공식은 반응전압변화(△V)를 지연시간변화(△t)로 나눈 것. 예를 들어 15V/1uS가 5V/1us보다 좋고 입력파와 유사한 파형이 그대로 나타나게 될 것이다. 앰프는 전류구동을 하는 것이므로 전류가 시원시원하게 흐를 수 있는지 아닌지가 중요한데 이 값이 작아서 입력에 대한 반응성이 떨어지면, 예를 들어 큰 소리를 내야 할 때 스피커가 천천히 움직이면서 나사풀린 듯한 음이 들릴 수도 있다.

Damping은 스피커 임피던스를 앰프쪽 출력 임피던스로 나누어 계산한다. 스피커가 8오움이고 앰프쪽 임피던스가 0.8오움이면 Damping Factor는 10. 선재영향을 고려한다면 분모에 그 임피던스 값을 더하면 그만이다.

(D.F. = Zl(부하=스피커) ÷ Zs(소스=앰프), Vs는 소스전압, Vl은 부하전압(역기전력))

한편, 스피커가 앰프출력에 대응하여 운동하는 과정에서 자석, 보빈코일의 작용에 의해 스피커 안쪽에는 전기가 유도된다. 그 전기흐름은 스피커에서 앰프쪽으로 흐르게 되는데 그렇다면 어떤 순간 스피커가 발전기처럼 앰프를 드라이빙하는 형국이 된다. (실제로 스피커 단자에 전압계를 연결하고 스피커 콘지를 누르면 어떤 값들이 나온다)이. 이 현상은 운동의 크기가 커서 기전력도 커지는 저역대에서 문제를 일으킨다.

예를 들어, 사각의 링에서 앰프가 큰 맘먹고 스피커에게 한 펀치를 날렸는데 상대방이 마침 퉁퉁 살이 쪄있었고 그 반동이 앰프쪽으로 되돌아온다면 앰프는 힘만 들고 스피커를 마음대로 할 수가 없는 상황이 계속되는 셈이다. 그러다가 결국 벙벙거리고 흐리멍덩한 소리만 남는다.

그렇다면 어떻게 해야 할까? 스피커에서 앰프쪽으로 흐르는 전류가 빠르게 사라지면 이후의 불요한 진동에너지도 빠르게 사라질 것이다. 이 상황은 스피커가 발전기처럼 행동하는 바로 그 순간, 반대편을 단락시키는 것과 같다. 또는 0오움에 근접한 부하가 있으면 된다. 0오움이나 근접한 부하라는 것은 Damping Factor 계산식의 분모값에 상당한다. 분모가 극단적으로 작아지면 그 만큼 DF의 값은 무한에 가깝게 커진다.

즉, Damping Factor가 높을 수록 빠른 제동에 유리하다는 것. Cone의 순간제동, 다시 말하면 중성점 위치에 최대한 빠르게 위치하므로 일종의 중량물(Mass)에 상당하는 커다란 우퍼를 앰프 마음대로 가지고 놀 수 있다. 그리하면 정확한 음이 나온다. (고음 트위터쪽은 CEMF 즉, 전자기 반발량이 작아서 크게 문제될 것이 없음)

한편 늘 그렇듯 현실의 제약이라는 것이 있다. 우선 스피커 임피던스가 부하출력에 따라 다양하게 변한다는 것이 문제. 스피커 임피던스는 항상 8오움이 아니고 주파수 변화에 따라 그때 그때 바뀐다. 또한 스피커 네트워크라는 변수도 있다. 앰프가 스피커를 구동할 때와 스피커가 앰프를 구동(?)할 때의 조건도 일률적이지않다. 그러므로 결국 D.F.라는 것은 매순간 변하게 된다. 그러므로 “D.F.가 높으니 무조건 좋은 앰프다”라고 말하는 것은 상당한 논리비약이다. 그럼에도 잣대는 있어야겠고… Damping Factor가 대략 50~100정도면 그럭저럭 평균 이상이라고 보는 것이 좋다.

(스프링공진 억제용 자동차 Damper Strut, 이것이 없으면 말타는 느낌이.
물리현상은 어디나 다 똑같다.)

 

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