마이크 프리앰프
마이크 프리앰프(microphone preamp)는 마이크 출력 신호를 라인 신호 즉 일반 오디오 신호로 변환하는 장치를 의미합니다. 라인 신호(line signal) 또는 라인 레벨(line level)은 오디오 장치와 오디오 장치 사이에 전송하는 신호의 크기를 말합니다.
물론 프리앰프에는 좀 더 유용한 기능들이 포함되지만 이 글에서는 평형형 마이크 신호를 불평형 신호로 변환하는 데 주안점을 두고 작성해 보겠습니다. 먼저 아래의 글에서 마이크 신호에 대해 이해하는 것이 필요합니다.
트랜스를 사용하는 고전적인 프리앰프 회로
먼저 Qucs의 설치와 기본적인 사용 방법은 아래 내용을 참조하시면 됩니다.
https://medialink.tistory.com/111
https://medialink.tistory.com/112?category=959576
https://medialink.tistory.com/113?category=959576
아래의 회로는 트랜스(trans)를 사용해서 간단하게 프리 임프를 구현하는 회로입니다. 뒤에 사용하는 오피 앰프는 임피던스 조건을 조정하면 셔 증폭용으로 사용됩니다.
R13, R14와 위의 48V 전원은 콘덴서형 마이크(condenser micrphone)의 팬텀 파워(phantom pwer)를 위한 회로로 사살 시뮬레이션에선 의미가 없지만, 그냥 추가했습니다. 팬텀 파워는 콘덴서 마이크의 콘덴서를 충전해서 소리의 울림을 마이크가 전기적인 신호로 변환하는데 기여합니다. 그런데 아래 그림에서 Tr1은 양쪽에 팬텀파워가 모두 연결되어 있어 직류 성분이 없는것과 같이 동작합니다. 그래서 R20 이후에는 팬텀 파워 성분이 없습니다.
출력 이득을 조정하기 위한 R1이 있습니다. 이는 마이크마다 출력 레벨이 다르기 때문입니다. 위에 있는 참조를 보시는 것이 좋겠습니다.
마이크 신호는 매우 작은 크기의 신호이기 때문에 아래 그림과 같이 입력과 출력의 큰 이득으로 증폭되어야 합니다.
이렇게 큰 증폭률은 아래의 그림과 같이 대역폭을 줄이는 영향을 미칩니다. 그래도 마이크의 특성을 고려할 때 아래 주파수 특성은 사용할만합니다.
차동 증폭기를 이용한 마이크 프리앰프
아래의 회로를 세 개의 오피 앰프로 구현되는 차동증폭기 회로를 이용한 마이크 프리앰프입니다.
회로가 복잡해 보이지만 따로따로 보면 이해가 쉽게 됩니다. 맨 왼쪽 회로는 위에서 설명한 것과 같이 팬텀파워 부분으로 C8, C9에 의해 출력 측에 영향을 주지 못하도록 +48V 전원을 차단합니다. C8과 C9는 선로에 직렬로 연결되는데 그러면 콘덴서는 DC성분을 걸러내는 역할을 합니다.
그다음에 C36까지는 입력 측의 필터입니다. C8, C9 앞쪽에 600z 짜리 비드(bead)를 추가하여 좀 더 안정적인 회로를 구성하여도 합니다. 그다음 세 개의 오피 앰프는 차동 증폭 회로입니다. 가운데 R29는 마이크에 따라 이득을 조정하는 부분으로 이 부품에 의한 기능을 트림(trim)이라고 특별히 부릅니다.
이 회로는 차동 증폭기의 주파수 특성이 잘 조정되어 있어서 가청 주파수 대역에서 평탄한 특성을 가지고 있습니다.
감쇠 회로
감쇠기(Attenuator)는 입력 신호를 특정 레벨로 줄여서 출력하는 회로입니다. 이를 이용해서 마이크와 라인레벨을 모두 입력할 수 있는 회로를 만들 수 있습니다. 원리는 라인레벨을 마이크 레벨로 감쇄해서 이를 다시 라인레벨로 증폭하는 것입니다. 이렇게 하면 동일한 입력 포트에 마이크 또는 라인 입력을 모두 수용이 가능해 집니다. 아래회로는 스위치에 의해 -40dB로 감쇄하는 회로입니다. 왼쪽의 Ri11, Ri12는 팬텀파워 부분으로 필요가 없으면 삭제해도 됩니다.
현재 조정 상태는 라인입력을 위한 내용으로 약 -43dB 감쇠한 후 출력됩니다. 이 회로 이후에 마이크 프리앰프를 사용하면 됩니다. 출력단의 제너 다이오드는 슬라이스 회로로 과입력을 방지합니다.
이번엔 마이크 입력 조건으로 변경해 보겠습니다. 그러면 이득이 0dB로 변해서 마이크 입력 신호를 그대로 출력합니다.
광고좀 꾹 눌러주시면 고맙겠습니다.
참조 :
https://sound-au.com/articles/balanced-2.htm
https://www.learningelectronics.net/circuits/balanced-unbalanced-converter-for-audio.html위의 내용을 참조용으로만 사용해주세요. 무단 도용이나 무단 복제는 불허합니다.
기타 문의 사항은 gigasound@naver.com에 남겨 주시면 고맙겠습니다.
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