맹그러 (Maker)

RMS Voltage / Peak to Peak Voltage

카오디오 / Car AVN 오디오 측정시 많이 사용하는 입/출력 전압에 대한 기준 값 입니다.

뜬금없이 RMS 값을 언급하게 된 계기는 보통 측정을 할 때 2 [Vrms] 라고 하면, 보통 교육받은 데로 Vpp 는 얼마지 하고 무덤덤 하게 넘어가게 됩니다. 

보통은 전압에 단위를 생략하고 사용을 하게 되는데, 엔지니어는 고민을 하게 됩니다. 이게 Vpp (Peak to Peak) 인데 단위가 생략 된 것인지 아니면 일반적으로 사용하는 Vrms (실효치) 에서 단위가 생략된 것 인지~

보통 전압을 측정 하는 전압계는 RMS 값을 표시 하게 됩니다. 피크 투 피크 전압인지 엔지니어가 아니고는 일반적으로 전압계가 표시 하는 데로 읽고 말을 하게 됩니다.

위에서 잠깐 얘기한 데로 1 [Vrms] ~ 4 [Vrms] 의 Vpp 값을 계산 해보면 다음과 같다.

1) 1 [Vrms] = 1 * 2√2 = 2.828 [Vpp]

2) 2 [Vrms] = 2 * 2√2 = 5.656 [Vpp]

3) 3 [Vrms] = 3 * 2√2 = 8.485 [Vpp]

4) 4 [Vrms] = 4 * 2√2 = 11.313 [Vpp]

* 오디오 입력 또는 출력 Range 를 보게되면 해당 오디오 블럭에 사용되는 전압을 대략 짐작 할 수 있다.

 위에서 Vpp 를 설명하게 된 이유 입니다. 보통은 오디오 입력 스펙으로 몇 볼트 [Vrms] 로 주어지게 됩니다. 그리고 출력도 마찬가지로 RMS 값으로 처리가 됩니다. 그러면 엔지니어는 습관적으로 Peak to Peak (Vpp) 값으로 얼른 환산을 해 봐야 전원/전압 이 몇 볼트로 설계해야 되는구나 이렇게 감을 잡아야 합니다.

 예를 들어 오디오 입력 범위가 2 [Vrms] 이고 출력이 4 [Vrms] 이렇게 주어진다면, 오디오 입력단 설계 시 전원은 최소6[V] 이상 되어야 클리핑 없는 오디오 신호를 처리 할 수 있습니다. 물론 입력 임피던스를 조절해서 입력 신호 크기를 조절 할 수 있습니다. 출력단 회로도 마찬가지로 4 [Vrms] 라 하면 전원 전압은 최소 12[V]의 전압이 필요하게 됩니다.

 요즘은 IC 가 잘 만들어지다 보니, 적은 입력전압 으로도 위에서 얘기한 입력/출력을 사용 가능한 것 도 있습니다. 그러나 간혹 이런 전압 크기에 대한 개념이 없이 설계를 하게 되면 보통의 작은입력 신호 Level 에서도 크리핑이 생기는 경우를 많이 봤습니다.

* 카 오디오 측정 시 표준출력 2 [Vrms]

 측정 시 표준 출력 으로 2 [Vrms] 로 맞추기 위해 볼륨 조절을 하게 됩니다. 바로 1[W] 출력을 맞추는 것입니다. ex) 1 [W] = 2 [Vrms]2 / 4 [Ω] 그렇다면 왜? 1[W] 가 표준 일까요? 정답은 Level Meter (전압계)의 Full Range 가 4[Vrms] 이고, 12[Vpp]의 사용전압 부근이라 클리핑이 발생 할 수 있는 최고 지점 입니다. 다시 말해서 클리핑이 발생할 수 있는 범위 까지를 100%로 보면 2[Vrms] 위치가 딱 중간지점 즉, 가장 안정된 출력특성을 보이는 지점 입니다.

* AC220V [rms] 도 rms 가 생략된 단위

 보통은 AC 220V라고들 많이 얘기하고 휴대용 멀티미터를 가지고 측정을 해봐도, 숫자 AC220V 라고만 측정이 됩니다. 착각을 일으키는게 이 값은 [Vpp]하고는 차이가 많이 납니다. 그럼 Vpp로 환산을 하면 얼마나 될까요? 220 [Vrms] = 220 * 2√2 = 622 [Vpp] 가 됩니다. 저처럼 깜작 놀라는 분이 있을지 모를 일 이지만~

 주의사항 : 이걸 확인해 본다고, 오실로 스코프를 가지고 전원 콘센트에 프로브를 들이대는 분이 없기를 바랄뿐. 이 예기를 후배들에게 해주고 몇 일이 지나면 꼭 망가지는 스코프가 나옵니다. 이건 우연인지 아님 기후인지 모를 일이지만 말입니다.

* 결론은 엔지니어라면 적어도 단위 또는 생략된 단위에 대해서는 항상 고려해야 하고, 되도록이면 숫자뒤에 단위는 꼭 붙여서 사용하는 습관이 필요 합니다.

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