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앰프 (음향기기)

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목차

1. 개요

앰프(음향기기)는 오디오 신호의 증폭을 담당하는 장치로, 1912년 리 드 포레스트가 삼극 진공관을 발명하면서 시작되었다. 초기에는 진공관을 사용했으나, 1960년대 후반 트랜지스터의 등장으로 트랜지스터 앰프가 실용화되었고, 이후 MOSFET 등 반도체 기술 발전에 힘입어 소형화, 고성능화되었다. 앰프는 프리앰프, 파워 앰프, 인티앰프, 리시버, AV 앰프, 헤드폰 앰프 등 다양한 형태로 존재하며, 증폭 소자와 회로 구성 방식에 따라 A급, B급, AB급, D급 등으로 분류된다. 주요 설계 매개변수로는 주파수 응답, 이득, 잡음, 왜율 등이 있으며, 홈 오디오 시스템, 음향 강화 시스템, 악기 앰프 등 다양한 분야에서 활용된다.

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앰프 (음향기기)
개요
유형전력 증폭기
용도스피커 구동
세부 정보
입력 신호작은 오디오 신호
출력 신호스피커 구동에 충분한 전력
주요 기능오디오 신호의 전력 증폭
기술 정보
작동 원리입력 신호의 크기에 따라 출력 전류 또는 전압을 제어
효율전력 증폭기의 클래스(A, B, AB, D 등)에 따라 다름
왜곡전력 증폭기의 설계 및 작동점에 따라 다름
전력 대역폭증폭기가 일정한 전력 레벨에서 작동할 수 있는 주파수 범위
종류
클래스 A높은 선형성, 낮은 효율
클래스 B낮은 선형성, 높은 효율
클래스 AB클래스 A와 B의 절충
클래스 D스위칭 증폭기, 높은 효율
클래스 G/H전원 공급 장치 전압을 조절하여 효율 향상
응용 분야
오디오 시스템가정용 오디오, 자동차 오디오, 휴대용 오디오 플레이어
악기 증폭기기타 앰프, 베이스 앰프, 키보드 앰프
방송 장비라디오 및 텔레비전 방송
산업용서보 모터 제어, 초음파 발생기

2. 역사

오디오 앰프의 역사는 리 드 포레스트가 삼극 진공관을 발명하면서 시작되었고, 이후 트랜지스터, 집적 회로(IC)의 발전으로 이어졌다. 초기에는 앰프 없이 반응성이 좋은 스피커를 사용했지만, 진공관 발명으로 전기 신호 증폭이 가능해져 앰프가 통신기, 라디오, 축음기 등에 내장되었다.

1961년산 매킨토시 MC240


2010년대에도 일부 오디오 애호가, 음악가, 오디오 엔지니어 및 음악 프로듀서들은 "더 따뜻한" 진공관 사운드를 선호하여 진공관 앰프를 사용한다.

자세한 내용은 후술 참조.

2. 1. 진공관 앰프의 등장 (1910년대 ~ 1960년대)

1914년 드 포레스트의 오디오 앰프 시제품


오디오 앰프는 1912년경 리 드 포레스트가 1907년에 최초의 실용적인 증폭 전기 부품인 삼극 진공관(영국식 영어로는 "밸브")을 발명하면서 가능해졌다.[2] 삼극 진공관은 필라멘트에서 플레이트로의 전자 흐름을 조절할 수 있는 제어 그리드를 가진 3단자 장치였다. 삼극 진공관 앰프는 최초의 AM 라디오를 만드는 데 사용되었다.[2] 초기 오디오 파워 앰프는 진공관을 기반으로 했으며, 이 중 일부는 특히 높은 오디오 품질을 달성했다 (예: 1947–9년의 윌리엄슨 앰프).

진공관이 발명되면서 전기 신호와 음성(음향)을 표현한 전기 신호의 증폭이 가능해졌고, 통신기, 라디오, 전기 축음기 등의 음향 기기에 내장되었다. 이것이 앰프의 시초이다('''진공관 앰프'''). 이후 음향 기기의 종류가 늘어나면서, 각 음향 기기에 앰프를 내장하는 대신 앰프(와 스피커)를 섀시로 독립시키고 거기에 여러 음향 기기를 연결하게 되었다. 전 세계의 전자 기술자들은 앰프를 구입하지 않고 활발하게 자작했다. 진공관 앰프는 아날로그 신호를 아날로그 상태로 증폭한다.

2. 2. 트랜지스터 앰프의 등장 (1950년대 ~ 현재)

트랜지스터가 등장하고, 1950년대 이후 트랜지스터 앰프도 사용되기 시작했다. 1960년대 후반에 저렴한 트랜지스터가 널리 보급되면서 트랜지스터 기반의 오디오 파워 앰프가 실용화되었다. 1970년대 이후 대부분의 현대 오디오 앰프는 반도체 트랜지스터, 특히 양극성 접합 트랜지스터(BJT)와 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 기반으로 한다. 트랜지스터 기반 앰프는 무게가 가볍고 신뢰성이 높으며 진공관 앰프보다 유지 보수가 덜 필요하다는 장점이 있다.[2]

라디오 등에서는 트랜지스터 앰프가 활발하게 사용되었지만, 오디오 감상 분야에서는 진공관 앰프가 트랜지스터 앰프와 함께 여전히 사용되었다. 진공관과 트랜지스터의 증폭 특성(증폭 후의 파형 변화)이 약간 달라서, 진공관 앰프의 소리가 "부드럽다", "따뜻함이 있다"는 평을 듣는 반면, 트랜지스터 앰프의 소리는 "딱딱하다", "차가움" 등으로 일부 오디오 애호가나 평론가들이 평가했기 때문이다. 현재에도 진공관 앰프는 제조 및 사용되고 있다.

그럼에도 불구하고, 트랜지스터 앰프는 저렴한 가격, 간편한 유지보수(진공관처럼 교체할 필요 없음), 즉시 사용 가능(스위치를 켜자마자 사용 가능), 소형화 등의 장점 덕분에 일반 대중에게 널리 보급되었다. 저가형 오디오 기기에서는 거의 대부분 트랜지스터 앰프가 사용되었지만, 고급 음향 기기(고가형)에서는 여전히 진공관 앰프가 사용되고 있다. (2018년 현재에도 진공관 앰프는 판매되고 있으며, 앰프 하나의 가격이 수십만 엔 이상, 심지어 백만 엔 이상인 제품도 있다.)

MOSFET는 벨 연구소에서 1955년과 1960년 사이에 발명되었다.[3][4][5][6][7][8] 1974년 도호쿠 대학의 니시자와 준이치에 의해 오디오용 파워 MOSFET로 개조되었다.[9] 파워 MOSFET는 곧 야마하에서 자사의 하이파이 오디오 앰프용으로 제조되었다. JVC, 파이오니아 주식회사, 소니, 도시바도 1974년부터 파워 MOSFET를 사용한 앰프를 제조하기 시작했다.[9] 1977년, 히타치는 LDMOS(lateral diffused MOS)라는 유형의 파워 MOSFET를 출시했다. 히타치는 1977년에서 1983년까지 유일한 LDMOS 제조업체였으며, 이 기간 동안 LDMOS는 HH 일렉트로닉스(V-시리즈) 및 애슐리 오디오와 같은 제조업체의 오디오 파워 앰프에 사용되었으며, 음악 및 PA 시스템에 사용되었다.[9] D급 앰프는 저렴하고 빠르게 스위칭되는 MOSFET가 출시되면서 1980년대 중반에 성공했다.[10] 많은 트랜지스터 앰프는 전력 전자 부분에 MOSFET 소자를 사용하는데, 그 이유는 MOSFET의 왜곡 곡선이 진공관과 유사하기 때문이다.[11]

2. 3. 집적 회로(IC) 앰프의 등장 (1960년대 ~ 현재)

1960년대 이후에는 IC 등을 사용한 앰프도 등장하여 소형화와 저가격화에 기여했다.

2. 4. 디지털 앰프의 등장 (1970년대 ~ 현재)

디지털 앰프는 PWM 또는 PDM을 전력 증폭에 이용하는 앰프이다. 아날로그 입력을 받는 제품도 있지만, 디지털 입력에서 출력 스위칭 소자까지 아날로그 회로를 거치지 않는 "풀 디지털"이라고 불리는 제품도 있다[20]. 디지털 앰프는 입력 음성 신호에 의해 변조된 펄스파의 듀티비 또는 빈도를 제어하여, 최종 출력단의 트랜지스터가 ON 또는 OFF의 단순한 스위칭 동작을 하도록 한다. 따라서 아날로그 앰프에 비해 전력 효율이 획기적으로 높다.

시판되는 오디오 앰프 중에서는 1977년에 발매된 소니의 TA-N88이 매우 초기 모델이다

디지털 앰프는 전력 효율이 높아 미니 콤포넌트, 카 오디오, 휴대용 미디어 플레이어 등의 앰프, 그리고 다채널을 다루는 AV 앰프 (후술)용으로 많이 사용되며, 하이파이 오디오 제품도 있다. 1999년 8월에 샤프가 발매한 ΔΣ 1bit 디지털 앰프 SM-SX100이 유명하며, 이는 샤프가 하이파이 오디오 앰프(표준 가격 100만엔)로 십수 년 만에 발매한 것이다. 소니의 S-Master / S-Master PRO, 온쿄의 VL Digital, JVC 켄우드 (JVC 브랜드. 구 일본 빅터)의 DEUS, 파이오니아 (현 온쿄&파이오니아 Pioneer 브랜드)의 Direct Power FET 등, 오디오 기기 제조사 각사에서 독자적으로 디지털 앰프 기술 개발을 진행하고 있다.

3. 종류

오디오 앰프는 기능과 용도에 따라 여러 종류로 나뉜다.

라인 레벨 소스 출력을 헤드폰이나 소형 스피커로 증폭하는 마이크로 오디오 앰프.

  • '''진공관 앰프''': 진공관을 사용하여 전기 신호를 증폭한다. 아날로그 신호를 그대로 증폭하며, 특유의 "부드럽고 따뜻한" 음색으로 인해 오디오 애호가들 사이에서 여전히 인기가 높다. 트랜지스터 앰프 등장 이후에도 고급 음향 기기(고가)를 중심으로 명맥을 유지하고 있다.
  • '''트랜지스터 앰프''': 트랜지스터를 사용하여 전기 신호를 증폭한다. 진공관 앰프에 비해 소형화, 저가격화가 가능하고, 스위치를 켜면 바로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 저가형 오디오 기기에서는 대부분 트랜지스터 앰프가 사용된다.
  • '''IC 앰프''': 집적 회로(IC)를 사용하여 전기 신호를 증폭한다. 부품 수 감소, 소형화, 소자 특성 통일 등의 장점이 있다. 특히 AV 앰프와 같이 다기능, 다채널을 요구하는 기기에서 필수적인 선택이다.
  • '''프리앰프 (컨트롤 앰프)''': 레코드 플레이어, CD 플레이어 등의 음향 기기 신호를 받아 볼륨, 톤 컨트롤 등을 조절하고, 주로 전압을 증폭하여 파워 앰프로 전달한다.
  • '''파워 앰프 (메인 앰프)''': 프리앰프의 신호를 받아 스피커를 구동하기 위한 전력을 증폭한다.
  • '''인티앰프 (프리 메인 앰프)''': 프리앰프와 파워 앰프를 하나의 기기에 통합한 형태이다.
  • '''디지털 앰프''': 펄스 폭 변조(PWM) 또는 PDM을 이용하여 전력을 증폭한다. 아날로그 앰프에 비해 전력 효율이 매우 높다는 특징이 있다. 미니 콤포넌트, 카 오디오, 휴대용 미디어 플레이어 등에 많이 사용된다.
  • '''AV 앰프 (AV 센터)''': 홈 시어터용 앰프로, 영상 신호 입출력 단자를 갖추고 AV 셀렉터 기능을 수행한다. 돌비 서라운드, 돌비 디지털, DTS 등 다양한 음향 신호를 처리한다.
  • '''헤드폰 앰프''': 헤드폰 전용 앰프로, 보다 고음질의 헤드폰 청취를 위해 사용된다.


포터블 헤드폰 앰프(소니・PHA-1A)

3. 1. 프리앰프 (컨트롤 앰프)

레코드 플레이어, CD 플레이어, 튜너, 카세트 플레이어 등 음향 기기의 라인 출력을 받아 셀렉터나 톤 컨트롤 등을 내장하여 주로 전압을 증폭하고, 파워 앰프를 구동하는 증폭기를 '''컨트롤 앰프''' 또는 '''프리앰프'''라고 부른다.[1] 컨트롤 앰프는 작은(주로 라인 레벨의) 입력 신호를 증폭할 뿐만 아니라, 소리를 세밀하게 조정하거나 입력을 전환하는 기능을 갖추고 있다.[1] 이를 위해 고음역, 중음역, 저음역의 음량을 개별적으로 조정하는 톤 컨트롤 노브(이퀄라이저 (음향기기))나 스테레오의 좌우 음량을 조정하는 밸런스 조정 노브, 입력을 선택하는 입력 전환 스위치(입력 셀렉터 스위치) 등을 갖추고 있다.[1]

레코드가 주력 매체였던 시대에는 레코드판 표면의 홈의 미세한 움직임을 감지하여 전기 신호로 변환하는 픽업 카트리지의 미소한 출력을 증폭하는 전용 앰프가 프리앰프에 갖춰져 있는 것이 일반적이었다.[1] 특히 단순한 증폭뿐만 아니라, MC 카트리지의 매우 미소한 출력을 증폭하거나, 레코드에 기록된 신호의 RIAA 특성이라고 불리는 주파수 특성을 역특성의 필터를 통해 되돌리는 이퀄라이저 앰프가 필요했다.[1] 프리앰프 내장이 아닌 독립된 포노 앰프도 있었다.[1] 1980년대부터 주요 미디어가 CD로 이행했기 때문에, 포노 이퀄라이저를 갖지 않은 기종이 많아졌으며, 최근에는 이들이 모두 레코드 플레이어 측에 갖춰지는 것이 일반적이다.[1]

3. 2. 파워 앰프 (메인 앰프)

파워 앰프(메인 앰프)는 프리앰프의 출력을 받아 전력 증폭을 수행하여 스피커 등을 구동한다.[19]

전력을 증폭하는 역할만 하므로 입력 제한 또는 출력 조정을 위한 "볼륨"이 달려있는 경우가 일반적이며, 프리 앰프 쪽에 메인 볼륨이 있다는 것을 전제로 볼륨이 없는 경우도 적지 않다.[19] 대출력의 경우 발열도 크므로 방열에 주의해야 한다.

3. 3. 인티앰프 (프리 메인 앰프)

인티앰프는 프리앰프와 파워 앰프를 하나로 합친 것이다. 레코드 플레이어, CD 플레이어, 튜너, 카세트 플레이어 등 음향 기기의 라인 출력을 받아 셀렉터나 톤 컨트롤 등으로 전압을 증폭한다.[1] 파워 앰프는 컨트롤 앰프의 출력을 받아 전류(또는 전력)를 증폭하여 스피커를 구동한다.[1] 인티앰프는 조작 패널은 프리앰프와 거의 같고, 스피커 단자가 있다.

컨트롤 앰프와 파워 앰프를 하나로 합쳤더라도, 내부적으로 컨트롤 앰프 회로와 파워 앰프 회로를 분리한 경우와 회로를 융합한 경우가 있다.[1] 전자는 컨트롤 앰프 출력 단자와 파워 앰프 입력 단자가 있어, 별도의 컨트롤 앰프와 파워 앰프로 사용할 수 있다.[1] 컨트롤 앰프 출력 단자를 다른 파워 앰프 입력에 연결하거나, 다른 컨트롤 앰프 출력을 파워 앰프 입력 단자에 연결할 수 있다.[1] 후자는 AUX 입력 등의 라인 계통 입력 단자를 통해 파워 앰프로 사용할 수 있다.[1]

2010년경부터 USB DAC를 탑재하거나 앰프 간 연동 기능으로 채널 수를 확장할 수 있는 기종이 개발되어, PC 오디오와 AV 앰프의 경계가 모호해지고 있다.[1]

3. 3. 1. 리시버

리시버는 인티앰프에 라디오 튜너를 내장한 것이다. 스피커를 연결하는 것만으로 라디오 방송을 청취할 수 있어 소형으로 제작된다.

턴테이블은 본질적으로 기계 부품이며 구조가 대규모가 되기 때문에 분리형 스테레오나 모듈러형 스테레오의 일부로는 사용되었지만, 앰프로서는 일본에서 유행하지 않았다. 그러나 컴팩트 디스크(CD) 플레이어나 미니 디스크(MD) 플레이어 등은 내장이 용이하며, 라디오 튜너와 CD 플레이어를 내장한 것은 CD 리시버 등으로 불린다.

또한, 최근에는 라디오 튜너를 내장하지 않아도 인터넷 라디오를 들을 수 있는 것을 네트워크 리시버라고 부르기도 한다.

4. 증폭 소자와 회로

오디오 앰프는 진공관, 트랜지스터, 집적 회로(IC) 등 다양한 증폭 소자를 사용한다.

초기에는 진공관 앰프가 사용되었으며, 아날로그 신호를 아날로그 상태로 증폭하여 "부드럽고 따뜻한" 소리를 낸다는 평가를 받았다. 1950년대 이후 트랜지스터 앰프가 등장하여 소형화, 저가격화, 편리성 등의 장점으로 널리 사용되었지만, 고급 음향 기기에서는 여전히 진공관 앰프가 사용되기도 한다.

1960년대 이후에는 IC를 사용한 앰프도 등장하였다. IC 앰프는 부품 수 감소, 소형화, 소자 특성 통일 등의 장점이 있다. 특히 AV 앰프와 같이 다기능·다채널을 요구하는 경우 IC는 필수적이다.

1980년대 이후 스위칭 전원과 비슷한 원리로 작동하는 디지털 앰프가 실용화되었다. 디지털 앰프는 펄스 폭 변조(PWM) 또는 PDM을 전력 증폭에 이용하며, 전력 효율이 높고 잡음 특성이 우수하다.

일반적인 전기 기기에서는 진공관 대신 트랜지스터나 IC가 주로 사용되지만, 오디오 앰프의 경우 음질에 대한 선호도에 따라 진공관 앰프가 여전히 사용되기도 한다. 또한, 개별 부품을 조합하여 만든 디스크리트 앰프도 음질적 특성으로 인해 인기가 있다.

4. 1. 진공관



진공관 앰프는 최초의 실용적인 증폭 전기 부품인 삼극 진공관(영국식 영어로는 "밸브")을 기반으로 제작되었다. 1907년 리 드 포레스트가 삼극 진공관을 발명하면서, 1912년경 오디오 앰프가 개발되었다.[2] 초기 오디오 파워 앰프는 진공관을 사용했으며, 일부는 매우 높은 오디오 품질을 달성했다(예: 1947-9년의 윌리엄슨 앰프).

1960년대 후반 트랜지스터가 널리 보급되기 전까지 사용되었으며, 2010년대에도 여전히 오디오 애호가, 음악가(특히 일렉트릭 기타 연주자, 일렉트릭 베이스 연주자, 해먼드 오르간 연주자, 펜더 로즈 전기 피아노 연주자 등), 오디오 엔지니어 및 음악 프로듀서들은 "더 따뜻한" 진공관 사운드로 인식되는 소리를 선호하여 진공관 기반 앰프를 찾는다.

4. 2. 트랜지스터

1960년대 후반에 저렴한 트랜지스터가 널리 보급되면서 트랜지스터 기반의 오디오 파워 앰프가 실용화되었다. 1970년대 이후 대부분의 현대 오디오 앰프는 반도체 트랜지스터, 특히 양극성 접합 트랜지스터(BJT)와 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 기반으로 한다. 트랜지스터 기반 앰프는 무게가 가볍고 신뢰성이 높으며 진공관 앰프보다 유지 보수가 덜 필요하다.[2]

MOSFET는 벨 연구소에서 1955년과 1960년 사이에 발명되었다.[3][4][5][6][7][8] 1974년 도호쿠 대학의 니시자와 준이치에 의해 오디오용 파워 MOSFET로 개조되었다.[9] 파워 MOSFET는 곧 야마하에서 자사의 하이파이 오디오 앰프용으로 제조되었다. JVC, 파이오니아 주식회사, 소니, 도시바도 1974년부터 파워 MOSFET를 사용한 앰프를 제조하기 시작했다.[9] 1977년, 히타치는 LDMOS(lateral diffused MOS)라는 유형의 파워 MOSFET를 출시했다. 히타치는 1977년에서 1983년까지 유일한 LDMOS 제조업체였으며, 이 기간 동안 LDMOS는 HH 일렉트로닉스(V-시리즈) 및 애슐리 오디오와 같은 제조업체의 오디오 파워 앰프에 사용되었으며, 음악 및 PA 시스템에 사용되었다.[9] D급 앰프는 저렴하고 빠르게 스위칭되는 MOSFET가 출시되면서 1980년대 중반에 성공했다.[10] 많은 트랜지스터 앰프는 전력 전자 부분에 MOSFET 소자를 사용하는데, 그 이유는 MOSFET의 왜곡 곡선이 더 진공관과 유사하기 때문이다.[11]

5. 증폭 방식 (A급, B급, AB급, D급)

오디오 앰프는 증폭 소자의 동작점에 따라 A급, B급, AB급, D급 등으로 분류된다.

아날로그 회로에서 증폭 소자의 동작점에는 A급, B급, C급이 있다 (A급과 B급의 중간적인 것을 AB급이라고 한다). D급 외에는 동작점이 아닌 방식의 이름이다. 오디오용 아날로그 앰프는 왜곡을 작게 할 필요가 있으므로 C급은 사용되지 않으며, A급 또는 B급(AB급 포함)이 사용된다. A급은 싱글 구성과 푸시풀 구성 모두에서 사용할 수 있지만, B급이나 AB급은 푸시풀 구성이 아니면 사용할 수 없다 (구성에 대해서는 증폭 회로#대표적인 구성 방식 참조). 즉, 싱글 구성에서는 A급만 사용할 수 있다.

오디오용 아날로그 앰프의 소신호 부분은 일반적으로 A급으로 한다. 그러나 전력 효율이 나쁘기 때문에, 대전력을 취급하는 파워 앰프 출력단까지 A급으로 하면 발열이 많아지므로, 반도체 파워 앰프의 출력단은 B급 또는 AB급으로 하는 것이 보통이다.[22] 그러나 출력단까지 A급으로 한 반도체 파워 앰프도 존재한다. 즉, 오디오 앰프에서 말하는 A급 앰프 또는 B급 앰프는 파워 앰프 출력단에 대한 것을 말하고 있다.

진공관에서 그리드에 전류가 흘러 들어가는 영역을 사용하지 않는 경우, 급의 이름에 숫자 1을 붙여(A1급 등), 그리드에 전류가 흘러 들어가는 영역까지 사용하는 경우에는 급의 이름에 숫자 2를 붙여(A2급 등) 구별하는 경우가 있다. 진공관 앰프는 출력이 그다지 크지 않은 것이 많다는 점, 부귀환량이 적어 왜곡을 상쇄시키기 어렵다는 점 때문에 출력단도 A급인 것이 많다.

E급(앞서 언급한 Lo-D와는 무관) · F급도 디지털 기반 기술이지만 고주파 응용이 주이며 오디오와는 현재 관계가 없다. G급 · H급은 기술적으로 앞서 언급한 유사 A급과 유사한 절전 방식이며, 주로 휴대용 오디오 등에서 D급 다음의 주제가 되고 있다.

5. 1. D급

D급 앰프는 디지털 앰프라고도 불리며, 전력 효율이 매우 높다. SACD의 DSD를 직접 재생하는 등 하이파이 오디오에도 널리 사용되고 있다.[1]

5. 2. 유사 A급 (Pseudo Class A)

고전적인 A급 앰프는 왜곡이 적지만 발열이 많아, 파워 앰프 출력단에 사용하면 대출력을 기대하기 어려웠다. 하지만 이러한 발열 문제를 해결했다는 A급 앰프가 1970년대 말부터 1980년대에 걸쳐 유행하여, 대출력과 낮은 왜율을 내세웠다.[23]

이 방식은 푸시풀로 컷오프하는 쪽 소자의 바이어스를 변경하거나 파형을 변형시켜, 바이어스 전류가 작아도 컷오프되지 않도록 한 것이다. 바이어스 전류가 작으므로 발열은 적고, 컷오프되지 않으므로 정의에 의해 A급이 된다. 제조사는 신 A급 등으로 불렀지만, 사용자들로부터는 유사 A급 또는 가짜 A급이라고 불리기도 했다.

'''유사 A급 각 사의 호칭 예'''

제조사호칭
테크닉스(Technics)・파나소닉(Panasonic)A+ 급 (Class A+), Class AA, MOS Class AA, New Class A
덴온(Denon)→현: 데논(Denon)퓨어 A급, 논스위칭 A급, New Super Optical Class A
야마하(Yamaha)HCA 회로, Dual Amp Class A
일본 빅터(Victor)슈퍼 A, 어드밴스드 슈퍼 A, 디지털 퓨어 A
일본 마란츠(Marantz)쿼터 A
파이오니아(Pioneer)→현: 온쿄&파이오니아(Onkyo & Pioneer)논스위칭・서킷
기타다수


6. 한국의 오디오 앰프 산업

한국의 오디오 앰프 산업은 1970년대부터 본격적으로 성장하기 시작했다. 현재는 다양한 국내 브랜드와 해외 브랜드가 경쟁하고 있다. 특히, 디지털 앰프와 AV 앰프 분야에서 기술력을 확보하고 있으며, 홈 오디오 시장뿐만 아니라 전문 음향 시장에서도 활약하고 있다.

7. 앰프 설계 파라미터

앰프의 주요 설계 매개변수는 주파수 응답, 이득, 잡음, 왜율이다. 이들은 상호 의존적이며, 이득을 증가시키면 잡음과 왜율이 바람직하지 않게 증가하는 경우가 많다. 부귀환은 실제로 이득을 감소시키지만, 왜율 또한 줄인다. 대부분의 오디오 앰프는 AB급에서 작동하는 선형 증폭기이다.

1970년대까지 대부분의 앰프는 진공관을 사용했다. 1970년대 동안, 진공관 앰프는 무게가 가볍고, 신뢰성이 높으며 유지 보수가 적은 트랜지스터 기반 앰프로 점차 대체되었다. 그럼에도 불구하고, 진공관 프리앰프는 홈 하이파이 애호가, 음향 엔지니어, 음악 프로듀서(마이크 신호를 "따뜻하게" 만들기 위해 스튜디오 녹음에서 진공관 프리앰프를 사용) 및 전기 기타 연주자, 전기 베이시스트, 해먼드 오르간 연주자와 같은 틈새 시장에서 여전히 판매되고 있으며, 이 중 소수는 진공관 프리앰프, 진공관 전력 앰프, 진공관 이펙터를 계속 사용한다. 하이파이 애호가와 라이브 사운드 또는 스튜디오에서 트랙을 모니터링하는 음향 엔지니어는 일반적으로 왜율이 가장 낮은 앰프를 찾지만, 블루스, 록 음악, 헤비 메탈 음악과 같은 장르의 전기 악기 연주자는 진공관 앰프가 심하게 밀어붙여질 때 발생하는 자연스러운 오버드라이브를 좋아하기 때문에 진공관 앰프를 사용한다.

D급 증폭기는 AB급 증폭기보다 훨씬 효율적이며, 소비자 가전 오디오 제품, 베이스 앰프, 음향 보강 시스템 장비에 널리 사용되고 있으며, D급 증폭기는 무게가 훨씬 가볍고 열을 훨씬 적게 발생시킨다.

7. 1. 주파수 응답

앰프가 증폭할 수 있는 주파수 범위를 주파수 응답이라고 한다. 앰프 설계 시 주요 고려 사항 중 하나는 주파수 응답이며, 이 외에도 이득, 잡음, 왜율 등이 있다. 이들은 서로 영향을 주는데, 이득을 높이면 잡음과 왜율이 증가하는 경향이 있다. 부귀환은 이득을 줄이지만 왜율도 함께 줄여준다.[12] 1970년, 마티 오탈라는 과도 상호 변조 왜곡(TIM)이라는 새로운 형태의 왜곡을 발견했다.[13] TIM 왜곡은 앰프 출력 전압이 급격히 증가할 때 발생한다.[14]

TIM 왜곡은 정적인 사인파 측정으로는 감지하기 어려워 1970년 이전 설계 엔지니어들은 이를 인지하지 못했다. 이 왜곡은 솔리드 스테이트 앰프의 개방 루프 주파수 응답 감소로 인해 발생한다. 이후 연구를 통해 슬루율 증가, 프리앰프 주파수 대역폭 감소, 앰프 입력단에 래그 보상 회로 삽입 등의 해결책이 제시되었다.[15][16][17] 현대의 고품질 앰프는 개방 루프 응답이 최소 20 kHz이므로 TIM 왜곡이 발생하지 않는다.

7. 2. 이득 (Gain)

앰프(음향기기)의 주요 설계 매개변수에는 주파수 응답, 이득, 잡음, 왜율이 있다. 이들은 서로 의존적인 관계를 가지는데, 이득을 증가시키면 잡음과 왜율이 함께 증가하는 경우가 많다. 부귀환은 이득을 감소시키지만, 왜율 또한 줄이는 효과가 있다.[12]

7. 3. 잡음 (Noise)

앰프는 주파수 응답, 이득, 잡음, 왜율과 같은 주요 설계 매개변수를 가진다. 이들은 서로 의존적인 관계를 가지는데, 이득을 늘리면 잡음과 왜율이 증가하는 경향이 있다. 부귀환은 이득을 감소시키지만 왜율도 함께 줄여준다.[12]

7. 4. 왜율 (Distortion)

왜율은 입력 신호와 출력 신호 간의 차이를 의미하며, 앰프의 선형성을 나타내는 지표이다. 이득을 증가시키면 잡음과 왜율이 함께 증가하는 경향이 있는데, 부귀환은 이득을 감소시키면서 왜율도 줄이는 역할을 한다.[12] 1970년, 마티 오탈라는 이전에는 관찰되지 않았던 과도 상호 변조 왜곡(TIM)을 발견했으며,[13] 이는 앰프 출력 전압이 급격히 증가할 때 발생한다.[14] 정적인 사인파 측정으로는 감지하기 어려웠던 TIM 왜곡은 솔리드 스테이트 앰프의 개방 루프 주파수 응답 감소에서 비롯된다는 것이 밝혀졌다. 이후 슬루율 증가, 프리앰프 주파수 대역폭 감소, 앰프 입력단에 래그 보상 회로 삽입 등의 해결책이 제시되었다.[15][16][17] 고급 설계에서는 피터 백산달의 정리가 활용되었는데,[18] 이 정리는 앰프의 입력 왜곡과 출력 왜곡 간의 비율을 비교하여 왜곡 과정을 평가하는 데 도움을 주었다.

8. 활용 분야

Pyle 2채널 파워 앰프


앰프는 PA 시스템, 극장 및 콘서트 음향 강화 시스템, 하이파이 또는 홈 시네마 시스템과 같은 가정용 시스템에 주로 활용된다. 기타 앰프 및 전기 키보드 앰프와 같은 악기 앰프에도 오디오 파워 앰프가 사용된다. 경우에 따라 악기 앰프의 파워 앰프는 프리앰프, 톤 컨트롤 및 전자 효과가 포함된 단일 앰프 "헤드"에 통합되기도 한다. 이러한 구성 요소는 "콤보 앰프"를 만들기 위해 나무 스피커 캐비닛에 장착될 수 있다. 독특한 공연 요구 사항이나 매우 강력한 증폭이 필요한 음악가는 별도의 랙마운트 프리앰프, 이퀄라이저 및 19인치 로드 케이스에 장착된 파워 앰프를 사용하여 사용자 지정 설정을 만들 수 있다.

파워 앰프는 하이파이 오디오 애호가, PA 시스템 및 음향 강화 시스템 디자이너가 사용하는 독립형 장치로 제공된다. 하이파이 사용자는 왼쪽 및 오른쪽 스피커를 구동하기 위한 스테레오 파워 앰프와 서브우퍼를 구동하기 위한 단일 채널(모노) 파워 앰프를 가질 수 있다.

TV, 붐박스, 홈 시네마 음향 시스템, 카시오 및 야마하 전자 키보드, "콤보" 기타 앰프 및 카 스테레오와 같은 대부분의 소비자 가전 음향 제품에는 메인 제품의 섀시 내부에 파워 앰프가 통합되어 있다.

8. 1. 홈 오디오 시스템

1970년대까지 대부분의 앰프는 진공관을 사용했다. 1970년대 동안, 진공관 앰프는 무게가 가볍고, 신뢰성이 높으며 유지 보수가 적은 트랜지스터 기반 앰프로 점차 대체되었다. 그럼에도 불구하고, 진공관 프리앰프는 홈 하이파이 애호가, 음향 엔지니어 및 음악 프로듀서(마이크 신호를 "따뜻하게" 만들기 위해 스튜디오 녹음에서 진공관 프리앰프를 사용)와 같은 틈새 시장에서 여전히 판매되고 있으며, 이 중 소수는 진공관 프리앰프, 진공관 전력 앰프 및 진공관 이펙터를 계속 사용한다. 하이파이 애호가들은 일반적으로 왜율이 가장 낮은 앰프를 선호한다.[1]

8. 2. 음향 강화 시스템

팝 콘서트 무대 한쪽에 위치한 중형 음향 강화 시스템의 후면 패널. 이 셋업에는 음향 엔지니어 (뒤에 서 있음)를 위한 믹싱 콘솔과 오른쪽에 부분적으로 19인치 랙에 쌓여 있는 파워 앰프가 포함되어 있다.


주요 응용 분야로는 PA 시스템, 극장 및 콘서트 음향 강화 시스템이 있다. 음향 강화 설정에 사용되는 파워 앰프의 수는 공연장의 크기에 따라 다르다. 작은 카페에는 두 개의 PA 스피커를 구동하는 단일 파워 앰프가 있을 수 있다. 나이트클럽에는 메인 스피커용 파워 앰프가 여러 개, 모니터 스피커 (밴드를 향함)용 파워 앰프가 하나 이상, 서브우퍼용 추가 파워 앰프가 있을 수 있다. 스타디움 콘서트에는 랙에 장착된 많은 수의 파워 앰프가 있을 수 있다.[1]

8. 3. 악기 앰프

전자 기타, 베이스 기타, 키보드 등 전자 악기의 소리를 증폭하는 데에는 악기 앰프가 사용된다.[1] 악기 앰프의 파워 앰프는 프리앰프, 톤 컨트롤, 전자 효과가 포함된 단일 앰프 "헤드"에 통합되기도 한다.[1] 이러한 구성 요소는 "콤보 앰프"를 만들기 위해 나무 스피커 캐비닛에 장착될 수 있다.[1] 독특한 공연 요구 사항이나 매우 강력한 증폭이 필요한 음악가는 별도의 랙마운트 프리앰프, 이퀄라이저 및 19인치 로드 케이스에 장착된 파워 앰프를 사용하여 사용자 지정 설정을 만들 수 있다.[1]

1970년대까지 대부분의 앰프는 진공관을 사용했지만, 1970년대 동안 무게가 가볍고, 신뢰성이 높으며 유지 보수가 적은 트랜지스터 기반 앰프로 점차 대체되었다.[1] 그럼에도 불구하고, 전기 기타 연주자, 전기 베이시스트, 해먼드 오르간 연주자와 같은 틈새 시장에서는 진공관 프리앰프, 진공관 전력 앰프 및 진공관 이펙터를 계속 사용하기도 한다.[1] 블루스, 록 음악, 헤비 메탈 음악과 같은 장르의 전기 악기 연주자는 진공관 앰프가 심하게 밀어붙여질 때 발생하는 자연스러운 오버드라이브를 좋아하기 때문에 진공관 앰프를 사용한다.[1]

9. 저명한 브랜드

오디오 앰프는 다양한 브랜드가 있으며, 각 브랜드는 고유의 기술과 음색을 가지고 있다. 크게 고급 앰프를 주로 판매하는 브랜드와 보급형부터 고급형까지 폭넓게 판매하는 브랜드로 나눌 수 있다.

앰프를 판매했던 기업 및 브랜드는 다음과 같다.

기업 및 브랜드비고
산수이 전기(SANSUI ELECTRIC)과거에는 고급 앰프의 명문이었으나, 2014년 7월 파산.[1]
도시바(Toshiba)1989년에 오렉스(Aurex) 브랜드의 오디오 제품에서 일단 철수했지만, 2016년에 동사의 자회사인 도시바 엘이 트레이딩(Toshiba Elitrading)이 프리미엄 제너럴 오디오(General Audio) 브랜드로 오렉스 브랜드를 부활.[1]
히타치 제작소(Hitachi)로-D(Lo-D) 브랜드. 현재는 동사의 자회사인 히타치 리빙 서플라이(Hitachi Living Supply)가 판매하고 있는 제너럴 오디오 브랜드로 전개.[1]
A&D아카이 전기(Akai)와 미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric)에 의한 합작 브랜드[1]
JBL카 오디오용 차량 탑재형 앰프는 아직 판매하고 있다.[1]
나카미치(Nakamichi)도산으로 휴지[1]
미쓰비시 전기(Mitsubishi Electric)다이아톤(Diatone) 브랜드 (2013년 현재 카 오디오용 스피커, 이른바 고급 오디오의 스피커를 판매하고 있다)[1]
산요 전기(Sanyo Electric)오토(Otto) 브랜드[1]
교세라(Kyocera)[1]


9. 1. 고급 브랜드

9. 2. 보급/고급 브랜드

다음은 보급형부터 고급형까지 다양한 앰프 제품을 생산하는 브랜드이다.

  • 온쿄&파이오니아[1]
  • 온쿄(Onkyo)[1]
  • 파이오니아(Pioneer) - 카 오디오, PC용 광학 드라이브, DJ 관련 기기를 제외하고 2015년 3월부터 온쿄의 완전 자회사인 온쿄&파이오니아로 이관[1]
  • JVC켄우드(JVCKENWOOD) (구 일본 빅터(Victor·JVC)·구 켄우드(Kenwood))[1]
  • 샤프(Sharp)[1]
  • 소니(Sony)[1]
  • 티악(TEAC)[1]
  • D&M 홀딩스(D&M Holdings)[1]
  • 데논 컨슈머 마케팅(Denon Consumer Marketing) (데논(Denon)·구 덴온(일본 컬럼비아))[1]
  • 마란츠 컨슈머 마케팅(Marantz Consumer Marketing) (마란츠(Marantz)·구 일본 마란츠)[1]
  • 누포스(NuForce)[1]
  • 야마하(Yamaha) (구 일본 악기 제조)[1]
  • 로텔(Rotel)[1]
  • 라스템 시스템즈(Rasteem Systems)[1]
  • 플라잉 몰(Flying Mole) - 도산으로 휴지했지만 부활[1]
  • EK 재팬(EK JAPAN)[1]
  • 퓨어 스피드(PURE SPEED) (SAYA(사야))[1]
  • 닛샤(Nissha)[1]
  • 맥톤(MACTONE)[1]
  • 파나소닉(Panasonic) - 2005년 말에 테크닉스(Technics) 브랜드의 단품 오디오 컴포넌트에서 일단 철수했지만 2015년에 테크닉스 브랜드가 부활. 이 외에 업무용 브랜드 RAMSA에서 설비용 앰프를 판매 중.[1]

참조

[1] 웹사이트 1 – Integrated Amplifier (All Versions) https://bestforacar.[...] 2011-01-16
[2] 웹사이트 The Transistor in a Century of Electronics https://web.archive.[...]
[3] 특허 Oxidation of semiconductive surfaces for controlled diffusion https://patents.goog[...]
[4] 학술지 Surface Protection and Selective Masking during Diffusion in Silicon https://iopscience.i[...] 1957
[5] 서적 History of Semiconductor Engineering Springer Science & Business Media 2007
[6] 학술지 Silicon-Silicon Dioxide Surface Device https://doi.org/10.1[...] 1961
[7] 서적 History of Semiconductor Engineering Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007
[8] 학술지 The mechanisms for silicon oxidation in steam and oxygen https://linkinghub.e[...] 1960
[9] 서적 High Performance Audio Power Amplifiers https://cucdaycongsu[...] Elsevier 1996
[10] 서적 High Performance Audio Power Amplifiers Newnes 1996
[11] 서적 Amps! The Other Half of Rock 'n' Roll https://books.google[...] Hal Leonard Corporation 1993
[12] 학술지 Transient distortion in transistorized audio power amplifiers
[13] 학술지 An overview of SID and TIM 1979-06
[14] 학술지 Circuit Design Modifications for Minimizing Transient Intermodulation Distortion in Audio Amplifiers http://www.aes.org/e[...] 1972-06
[15] 학술지 Distribution of the Phonograph Signal Rate of Change https://www.aes.org/[...] 1980-05
[16] 학술지 Psychoacoustic Detection Threshold of Transient Intermodulation Distortion https://www.aes.org/[...] 1980-03
[17] 서적 The Art of Linear Electronics Butterworth-Heinemann
[18] 웹사이트 Audio power amplifier design http://hifisonix.com[...] 1979-02
[19] 문서 機器の出力レベルとインピーダンスがラインにほぼ統一された現在、プリアンプによる音質の劣化を嫌い、CDプレーヤー等を直接メインアンプに接続する場合もある。ただしボリュームが無いメインアンプではこういう使い方はできない。
[20] 문서 たとえばTAS5709
[21] 간행물 トランジスタ技術』 2008年3月号 CQ出版社
[22] 문서 B 級といってもバイアス電流は厳密に 0 ではなく、また AB 級といってもバイアス電流はさほど大きくないので（大きくすれば電力効率が落ち発熱が多くなる）、 B 級、 AB 級といっても大差ないことが多い。
[23] 문서 実際には同時期に歪打ち消し技術も流行しており、低歪率が何によるものかは留意する必要がある。


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