기술칼럼

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오디오를 취미로 하다보면 과도특성이란 말을 듣게 됩니다.

이 과도특성에 대하여 깊이 이해하려면 복잡해 질 수도 있지만,  
오디오 마니아로서 상식적인 정도만 이해하려 한다면 그리 어렵지도 않다고 생각합니다.  

과도특성은 아날로그 회로 뿐 아니라 디지탈회로에서도 중요한 항목입니다만, 오디오와 밀접한 내용을 말씀드리겠습니다.


과도 응답특성이라고 표현하는 것이 정확합니다만, 저항과 콘덴서 그리고 능동소자로 구성되는 전자회로에서는 입력되는 신호와는 다르게 지연되는 현상이 발생합니다.


OP IC의 사용이 증가하면서 OP IC에 입력되는 펄스성 신호에 얼마나 빠르게 반응하느냐! 의 정도를 슬루 레이트(slew rate)라는 항목으로 분류하여 수치로 표현하기 시작하였습니다.

다음은 OP IC  OPA2704에 대한 슬루 레이트 특성입니다.
3V/us 3MHz
위의 내용은 펄스성 신호가 OP IC에 인가될 경우 백만 분의 1초 동안에 3V가 출력된다는 것을 나타내고 있으며 주파수가 변화하면 이 수치도 변화하므로 측정한 주파수도 같이 표시하고 있습니다.


이렇듯 증폭기를 경유하게 되면 어느 정도 시간이 지연되며, 전자회로 구성상 콘덴서와 저항에 의해 필연적으로 발생하는 현상이지만 부귀환(Negative Feed Back)의 양[量]에 의해서도 많은 영향을 받습니다.


과도 응답특성이 중요한 까닭은 음악신호가 매우 빠르게 변화하기에 증폭기가 그 신호를 추종하여 올바른 모양으로 증폭을 할 수 있느냐!에 대한 내용이기 때문입니다.

반도체 소자는 찌그러짐이 많아 증폭기를 설계할 때 부귀환에 의존하지 않으면 실용적인 증폭기를 제작할 수 없기에 많은 부귀환을 사용합니다.

증폭기의 구성에 따라 또는 사용 목적에 따라 정도의 차이는 있지만 작게는 40dB, 많게는 60~ 80dB 정도의 부귀환을 적용하여 설계합니다.

고무풍선이 동그랗지만 위에서 누르면 옆으로 늘어나며 둥그란 모양에서 평탄한 모양으로 늘어나게 됩니다.
터지지 않을 정도로 최대한 눌러보면 더욱 옆으로 늘어나 평평해지는 면적은 더 늘어납니다.

부귀환의 작용도 이와 같아서 부귀환량이 많을수록 주파수 특성이 좋아집니다.
증폭기에서 부귀환이 걸리기 전의 특성을 나裸특성이라 합니다.  

나특성 상태의 주파수 특성은 중역은 이득이 높지만 저역이나 고역으로 갈 수록 감소합니다.

이런 상태에서 부귀환을 걸면 부귀환에 비례하여 주파수 특성이 좋아집니다.
조금 전 동그란 풍선을 위에서 눌러 평평하게 만든 것처럼 부귀환을 많이 걸면 걸수록 주파수 특성은 좋아지게 됩니다.  

이런 현상이 부귀환을 적용하였을 때 얻어지는 장점입니다.
그 외에도 잡음이 감소하고, 왜율이 내려가며, 안정도가 향상된다는 부수적인 장점도 있습니다.

그러나 얻는 것이 있다면 잃는 것도 있는 것이 세상의 이치이듯 부귀환이 깊어질수록 입력신호에 반응하는 정도가 늦어집니다.


자료 출처: 운영자 직접 작성

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