PC 사운드 카드의 잡음 문제, 절연 트랜스

 

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PC의 오디오 출력 문제

컴퓨터의 오디오 출력을 스피커 또는 다른 장치에 연결해서 사용할 경우 마치 컴퓨터의 사운드 카드에서 잡음이 발생해서 신호 대 잡음비가 나빠진 것처럼 청취될 때가 있습니다. 신호 대 잡음비와 청취 레벨에 대해서는 참조의 글을 보시는 것이 좋겠습니다. 

물론 사운드 카드의 특성이 좋지 않은 경우도 있지만 대부분 그라운드 루프(ground loop)의 영향인 경우도 있습니다. 그리고 그 원인의 주요 범인은 컴퓨터의 전원 공급기(power supply)인 경우가 많습니다.

전원 공급기가 나빠서라기 보다는 전원 공급기의 전기적인 특성이 사운드카드를 통해 출력되는 오디오 신호와 외부 장비와의 연결되는 사이에 전원 공급기가 잡음원이 된다는 의미입니다.

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그라운드 루프

다른 글에서 작성된 내용이지만,  이 글을 위해 중복적으로 설명하겠습니다. 

그라운드 루프 발생의 주요 원인은 장비와 장비 사이에 연결하는 선로가 전기적인 특성 즉 임피던스를 가지기 때문에 발생합니다. 

좀 더 세부적으로 보면, 다음과 같이 전원에서 유도된 잡음이 선로 실드에 의해 두 장치 사이에 형성된 회로에 유입되어 수신 장치에 전송됩니다.  즉 노이즈의 주요 원인은 전원 장치에서 유도된 것입니다. 

그러므로 전기적으로 구성된 그라운드 루프 회로를 없애면 해결이 됩니다. 간단하죠. 

말로는 간단합니다만, 실제로는 까다로운 조건들이 있습니다. 트랜스를 설명하면서 다시 설명하도록 하겠습니다. 

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 노트북에서 오디오 잡음 출력의 해소

만약 노트북을 가지고 외부에서 프레젠테이션을 하는데 외부 음향 장치와 노트북을 연결할 때 불행하게도 잡음이 발생한다면 곤란하겠죠. 이때 제일 먼저 조치를 취할 수 있는 것은 노트북에 연결된 전원 어뎁터를 제거하는 것입니다. 그러면 대부분 잡음이 사라질 것입니다.

데스크톱 컴퓨터에서 이런 현상이 발생하다면 어떻게 하죠?. 데스크톱은 전원을 제거하면 쓸 수가 없잖아요. 

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오디오 절연기를 이용한 오디오 잡음 해소

잡음이 발생하고 유입되는 원인을 그라운들 루프로 설명하였습니다. 이 그라운드 루프를 해소하는 방법으로 아래와 같이 결선 방식을 사용하는 것이 가장 좋은 방법입니다. 이는 오디오 장치의 입출력에 오디오 전용 트랜스를 사용해서 전기적으로 절연(isolation) 한 것과 같은 효과를 부여하는 것입니다.  

트랜스 부분만 보겠습니다. 아래 그림을 보면 입력 측의 신호원은 트랜스의 입력 측의 두 단자에 연결되어 있습니다. 전원 접지와 연결되어 있지 않습니다. 즉 그라운드 루프를 형성하는 어스(earth)와 연결선이 없기 때문에 트랜스의 출력 측과 전원 접지를 공유하지 않습니다. 

전원 노이즈는 두 장치 간에 전위차(electric potential differece)가 존재하기 때문에 earth를 기반으로 형성된 회로 전류가 흐르기 때문에 발생합니다. 그러니 접지를 공유하지 않으면 전원에 의한 잡음 발생을 방지할 수 있습니다. 

좋은 오디오 장치들은 입출력에 전용 오디오 트랜스를 설치하거나, 별도의 제품으로 판매되는 전송용 오디오 트랜스를 사용하면됩니다. 제품들의 내부는 트랜스이며 주변에 수동 소자로 필터를 포함합니다. 이 제품들을 오디오 절연 기라고 부릅니다.

좋은 특성의 제품은 상각보다 가격이 비쌉니다. 이는 오디오 트랜스가 만들기 쉽지 않기 때문입니다. 오디오 트랜스는 일반 전원 트랜스와 다른 특징을 가집니다. 일반 전원 트랜스는 AC 전원의 주파수인 60Hz에 관심을 두고 만듭니다. 반면 오디오 트랜스를 가청 대역에서 평탄한 주파수 출력 특성을 가지면서, 트랜스의 전송 손실이 작고, 외부의 잡음 유입을 억제하기 위한 외부 보호막 등이 포함됩니다. 만들기가 좀 까다롭습니다. (저가형은 외부 보호막이 없습니다.)

 

결론으로, 사운드 카드의 잡음을 억제하여 연결하는 방법은 오디오 절연기를 설치한는 것입니다. 

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참조 :

https://medialink.tistory.com/86
https://medialink.tistory.com/63
https://medialink.tistory.com/57

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