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발란스(Balanced)라는 말이 밑에서 올라와서
이번에는 이 발란스(Balanced)라는 것이 정확하게 무엇을 의미하는지
한번 토의해봤으면 좋겠네요.
그리고 하필이면 많은 좋은 단어들중에서
균형잡힌, 대칭이 맞는이라는 뜻의 balanced를 우리가 알고 있는
XLR 혹은 TRS잭에 쓰고 있는지에 대해서도요.

이번기회에 발란스 입,출력에 대해 확실하게 공부하고 가면 좋을 것 같습니다.

여러 고수님들의 의견을 기다립니다.

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조민제님의 댓글

  벨런스와 언벨런스의 구분은 언밸런스는 시그널과 그라운드로 구성되어있고 벨런스는 2개의 동일한 시그널와 그라운드로 구성되어있죠. 벨런스의 동일한 2개의 시그널는 위상이 반대로 되어있습니다. 벨런스에서 잡음이 적은 이유가 여기에 있는데요. 믹서등에서 서로 역상인 시그널을 동상으로 고쳐줘서 합치면 원래 소스는 더해지고 라인을 타고온 잡음들은 역상이 되어 켄슬되게 됩니다.

조민제님의 댓글

  2번 3번라인을 잘못땜해서 같이 이어버리면 소리가 없어져버리는 이유도 서로 역상이기때문에 캔슬이 되는것이죠. (제대로 설면한건지 모르겠네염...잘못된거 있으면 고쳐주세요~~~)

송가님의 댓글

  상당히 시간이 지났는데 좀 조용한 편이군요.^^ 월말이라 바쁘신 탓도 있겠구요. 밸런스와 언밸런스의 차이... 쉽지 않은 주제인것 같습니다. 일단 언발란스 라인이 가진 한계성을 보고자 합니다. 일단 전기의 성질상 두 도체에 전기가 흐르게 되면 capacitance 가 생깁니다. 다른 말로 전기가 저장되는 증상이 나타난다는 말이지요. 이렇게 되면 자연히 하이 프리퀀시가 감소하는 현상이 생깁니다. 왜냐구요?

일단 전기를 저장한다는 의미는 전기의 흐름을 방해한다는 이야기가 됩니다. 그 방해하는 정도를 재는 것을 capacitive reactance 라고 하는데 그 공식이 Xc=1/2ㅠfC 입니다. 즉 하이 프리퀀시일수록 방해가 적다는 말입니다. 해방된 민족이 된 하이프리퀀시는 라인이 길어지면 길어질 수록 쉽게 빠져나갑니다. 반대로 로우 프리퀀시는 방해꾼에게 잡혀서 쉽사리 빠져 나가지 못하지요. 때문에 언발란스라인은 짧을 수록 좋은 것이지요.

두번째는 언발란스 라인은 외부의 간섭을 그대로 출력합니다. 받은대로 전해 주는 정직한 라인입니다.^^  라인이 길면 간섭을 받을 가능성이 그만큼 커지는 거죠. 당연 짧을 수록 좋습니다.

밸런스 라인의 가장 큰 특징은 무엇보다 op-amp에 있습니다. Operational Amplifier 의 줄임말이죠. 다른 말로는 Differential Amp라고도 합니다. 줄여서 diff-amp라고 하죠. 밸런스 라인의 출력은 쉴드와 플러스 그리고 쉴드와 마이너스 라인의 출력을 옵엠프에서 결합해 주는 것입니다. 옵엠프는 두 라인 신호의 차이를 출력합니다. 만일 쉴드와 플라스 라인의 값이 +5 였다면 이론상 쉴드와 마이너스 라인의 값은 -5가 되어야 할 것입니다. 그러면 그 둘의 차이는 10 입니다. 또 둘이 똑같이 0 이라면 엠프의 출력또한 0 이 됩니다. (사인 그래프를 상상하시기를...) 이런 관계로 잡음이 섞여 들어와 간섭이 생길 경우 두라인에 동일하게 간섭이 생기기 때문에 출력에는 아무 이상이 없는 것입니다. 둘의 값차이가 변하지 않는 한 출력은 이상이 없습니다.

옵엠프의 이런 성질을 가리켜 Common Mode Rejection 이라고 하지요. 그리고 옵엠프가 얼마나 이짓을 잘하느냐가 Common Mode Rejection Ratio (CMRR) 라고 합니다. 따라서 좋은 옵엠프는 잡음을 효과적으로 없앨 수 있겠지요.

덧붙여서 모든 밸런스 라인이 플러스 마이너스에 아주 똑같은 신호가 역상으로 가는 것은 아니라고 합니다. 그렇게 똑같은 신호를 보내주는 것을 트루 밸런스라고 부른답니다. 나머지는 비스무리하게 보내는 것이라고 보면 되겠지요. 글코 밸런스라고 해서 하이프리퀀시를 잃어버리는 일이 없는 것은 아닙니다. 밸런스도 길어지면 아무래도 시그널 로스가 생기기 마련이지요. 다만 언밸런스보다 훨 낫다는 야그입니다. 아무쪼록 이해에 도움이 되셨기를 바랍니다.^^

제 설명 중 틀린 점이 있다면 지체말고 지적해 주시기를 바랍니다.^^

소리 바치 ™ 서쿠니님의 댓글

  박수  짝짝짝짝짝짝짝 ~~~  제가 하고 싶은 말을 하셨군요.  ㅠㅠ 조금만 더 있으면 그림까지 준비해서 올릴 생각이었는데..  송가님 너무하심....  ^^;  감사합니다.

송가님의 댓글

  다시 보니까 옵엠프에 대한 설명이 허접하군요 ㅜㅜ} ... 보충 설명입니다.

오디오 시그널이 밸런스 라인을 타고 갈때 민재님이 설명해 주신대로 플러스와 마이너스에 (이론상) 같은 시그널이 각각 역상으로 갑니다. 옵엠프는 그라운드와 플러스그리고 그라운드와 마이너스의 전압차이로 입력을 삼습니다. 입력된 전압차이는 옵엠프에서 증폭시켜서 출력을 하게 됩니다. 이때 출력단에는 입력단과 마찬가지로 두개의 아웃풋으로 나갑니다. 하나는 그대로 또하나는 역상으로... 입력된 시그널은 옵엠프안에서 X자로 크로스되기 때문에 결론적으로 역상인 시그널은 출력단에서 증폭됩니다. 이것을 나타내자면

A ---- [ 옵엠프 ] --- A' B
          [ 옵엠프 ]                                 
B ---- [ 옵엠프 ] --- A  B'

A 와 B는 동일하지만 역상이된 신호를 의미합니다.
여기서 A', B' 는 옵엠프 안에서 복사되어 역상된 신호를 나타냅니다. 결론적으로 A'= B, A = B' 라는 야그가 되지요. 그런데 만일 노이즈가 들어왔다면 둘다 똑같이 옇향을 미치므로...

C --- [ 옵엠프 ] --- C' C
        [ 옵엠프 ]
C --- [ 옵엠프 ] --- C  C'

여기서 C'는 역상된 C 입니다. 따라서 역상과 정상의 신호가 만나 캔슬이 됩니다. 다른말로 두 시그널의 전압차가 0이기 때문에 출력도 0가 됩니다. 아주 이상적인 옵엠프는 서로 다른 역상의 시그널은 최대한 증폭하고 서로 같은 시그널 (노이즈)은 출력하지 않는 것이겠지만 현실상 거진 불가능합니다.

통상적으로 좋은 옵엠프는 출력은 몇천볼트이고요, 노이즈는 1볼트 미만인 상태입니다. 이 둘의 비율을 계산한 것이 바로 CMRR 입니다. 당연 비율이 높을 수록 좋은 옵엠프이지요. 이번엔 설명이 잘 되었나 모르겠습니다.^^

이상경님의 댓글

  저도 얼마전에 믹서의 블럭 다이어 그램을 보다가 이상한 부분이 있어서 좀 살펴 봤는데요.
발란스 입력 단자는 대부분 송가님께서 말씀하신 트루 발란스로 되어 있는데 출력 단에서의 발란스는 항상 트루 발란스가 아니더라구요.
일반적으로 보면 발란스 신호라 함은 원래의 신호(+)와 그 역위상의 신호(-)가 같이 가는 것으로 알고 있는데 그렇게 하려면 발란스 신호로 바꿔주는(?) 오피 앰프가 있어야 하는데 오피앰프가 없는것이 많더라구요...
가장 흔하게 찾아볼 수 있는 멕키 1604의 블럭 다이어그램을 보면 메인 출력L,R,Mono를 제외하고 나머지 출력들은 전부 트루 발란스가 아니라는 것입니다. 이것 역시 입력단이 발란스라면 노이즈 켄슬의 효과는 있겠지만  이 두가지의 차이점에 대해서 혹시 아는 분이 있으시다면 답변 부탁드리겠습니다.
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