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Sensitivity (감도)

1) 스피커 Sensitivity

Sensitivity는 1m에서 스피커에 1watt(2.82volts @ 8ohm 혹은 2volts @ 4ohm)를 공급하였을 때 발생하는 SPL 값으로, 일정 위치에서 일정한 파워를 공급했을 때 스피커가 재생할 수 있는 SPL을 말한다.

지금까지 살펴본 바를 기준으로 하면 power rating이 스피커를 선택하는 가장 중요한 기준이라고 생각할 수도 있겠지만 이것은 잘못된 생각이다.
다음의 예를 보면서 이 부분을 짚어보도록 하자.

모델 A:
- power rating : 512watt AES, -sensitivity : 93dB SPL@1w,1m
- 주파수 응답특성 : 25Hz - 2500Hz
- impedance: 8 ohm - 가격 : 1000만원

모델 B:
- power rating : 256 watt AES, -sensitivity : 99dB SPL@1w,1m
- 주파수 응답특성 : 25Hz - 2500kHz
- impedance : 8 ohm - 가격 : 1000만원

우리가 만약 Power rating만 생각하면서 접근을 한다면, 당연히 모델 A가 최고의 선택이다.
A 스피커는 같은 가격에 훨씬 파워 풀 하다. 아마 대부분의 사람들이 512watt의 A Model을 선택할 것이다.

그러나 Power rating과 SPL 사이의 관계를 하나하나 정립해 본다면 이야기가 달라질 것이다.
power rating 과 SPL 사이의 관계는 각 동일한 시간에 power 가 2배가되면 SPL은 3dB 증가한다는 것이다.

모델 A는 93dB SPL /1m,1w 이므로 2watt에서 96dB가 되며 이런 식으로 최대파워가 될 때까지
음압이 증가할 것이다.
모델 B는 99dB SPL/1m,1w 이므로 2watt에서 102dB가 되며 마찬가지로 최대파워가 될 때까지
음압이 증가한다.
이런 기준으로 SPL/watt의 값을 산출해 보면 재미있는 결과를 끌어낼 수 있을 것이다.

표로 만들어 보면,

스피커 B가 스피커 A 보다 3dB 더 높은 것을 알 수 있으며 이것은 바꾸어 말하면, A 스피커에 1000watt를 공급해야 얻을 수 있는 음압이다. 이 부분은 스피커 뿐만 아니라 앰프의 구매에도 영향을 미치기 때문이다.

결론적으로 스피커 B가 훨씬 좋다는 결론을 이끌어 낼 수 있다. 왜냐하면 256 watt에서 123dB SPL을 재생하지만, 스피커 A는 512watt에서 120dB SPL 뿐이 안 된다. 또 한가지는 8 ohm 256watt 앰프가 8ohm 512watt 앰프보다 훨씬 싸다는 점이다.

이것을 통해 우리가 스피커를 평가할 때 있어서 항상 임피던스에 따른 Power rating을 고려하되 함께 Sensitivity를 향상 체크해야 하는 명제를 안게 되었다. 그래서 두 개의 스피커를 비교함에 있어서 같은 규격의 Power rating을 가지고 SPL을 평가해야 할 것이다.

2) 앰프의 Input Sensitivity

스피커의 Sensitivity를 고려하여 스피커를 고르는 것처럼 앰프의 입력단의 입력감도를 결정하는 것은 스피커를 보호하는데 있어서 중요한 부분이다. 그래서 효과적인 스피커를 구동을 위해서 파워앰프는 입력 신호를 전압이득 만큼 곱한 신호를 재생하고, 이것이 스피커와 결합하여 스피커 임피던스와 출력전압을 통한 일률이 구해져야 하는 것이다. 여기서 최대 입력전압은 입력감도라고 불리기도 하는데 앰프가 허용할 수 있는 입력전압의 최대치이다.

최대 입력전압이 초과되면 앰프의 출력전압도 초과되고, 앰프의 능력이 초과되면 이것은 음질을 악화시키기 원인이 되기 때문이다. 그러므로 최대 출력 전압을 전압이득으로 나누면 최대입력전압을 얻을 수 있고, 이것이 곧 입력감도이다.

Input Sensitivity = Maximum Voltage Capacity / Voltage Gain

그러므로 최대 출력 전압을 전압이득으로 나누면, 최대입력전압을 얻을 수 있고, 이것이 곧 입력감도이다. 예를 들어 Power rating 이 8 ohm에 550watt 앰프의 Voltage Gain = 40 X인 경우 입력감도를 산출하면,

1단계: 앰프의 Maximum Voltage Capacity의 계산
Maximum Voltage Capacity = √amp power capacity X load impedance
Maximum Voltage Capacity = √550watts X 8 ohm
Maximum Voltage Capacity = 66.33volt

2단계 : 앰프의 input sensitivity (입력감도) 계산
input sensitivity = maximum voltage capacity/voltage gain
input sensitivity = 66.33volts/40X
input sensitivity = 1.65 volt
limiting threshold 1.65 volt

주의 : 이 앰프에서 입력신호가 1.65volt 이면 출력이 66.33 volt 가 나온다.(8ohm에서)

그러므로 앰프가 과사용 되지 않도록 하기 위해서는 입력신호가 1.65volt 이상 되지 않도록 하여야 한다. (여기서는 스피커의 매칭 변화는 아직 고려하지 않기도 한다.)

앰프 전단에 스피커프로세서 혹은 디지털크로스오버를 연결하여야 한다.
이 경우에, 스피커 프로세서나 디지털 크로스오버의 출력이 1.65volt가 앰프로 공급되면, 앰프는 66.33volt로 증폭된 신호를 재생할 것이고, 만약 프로세서/크로스오버의 출력이 1.65volt를 넘어서면 앰프의 출력은 출력전압을 비정상적으로 증대시키며, 디스토션이 발생하게 된다. 이렇게 되면 스피커에도 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 앰프의 입력감도를 잘 설정해야 한다. 다음시간에는 스피커 매칭의 변화에 따른 입력감도의 산출 및 리미터 설정에 대해서 검토해 보겠습니다.

자료제공 ㅣ (주)소비코 기술연구소

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