보충설명

콘덴서와 시정수

by tgkang posted Mar 04, 2004
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콘덴서에 대한 좋은 글들이 많이 올려져 있지만 조금 보완하는 의미에서
콘덴서와 시정수 관계를 소개합니다.

회로에서 콘덴서는 주로 교류신호(오디오 신호)를 전달하는 역할을 하는데 단독으로는 이 일을 할 수 없습니다.
즉 콘덴서를 지난 교류신호가 바로 후단부에 위치한 리크저항을 만나서 이 저항을 통하여 접지로 방전이 되면서
리크저항 양단에 교류전압이 발생되고, 이 교류전압이 후단부에 있는 증폭회로의 신호로서 작용하게 됩니다.
이때 콘덴서의 교류신호가 저항을 통하여 접지로 방전되는 시간을 시정수라는 시간의 단위(ms= 1/1000 second)로 나타내고 있습니다.
저주파 회로(오디오 회로)에서 시정수는 T=C x Rg < 25ms 이 적용 됩니다.

예를 들어 0.2uF 용량의 카플링 콘덴서에 100k옴의 리크저항이 연결되어 있다면 이때 시정수를 윗식으로 계산해 보면 20ms 가 되고, 이 콘덴서 회로의 반응속도가 20ms 라는 뜻입니다.
여기서 리크저항의 수치를 50k옴으로 줄이면 시정수는 10ms가 되고, 이 콘덴서 회로의
반응속도는 10ms가 되어 속도가 배나 빨라지는 것을 알수 있습니다.

제가 여기 낮설은 용어와 식을 소개하는 것은 콘덴서의 재질이나 구조에 따라 반응속도 등의
특성 차이가 나지만, 실제 회로내에서 콘덴서와 저항이 연결되어 교류신호 전달회로로 작용할 때는
그 반응속도는 시정수의 변화에 가장 큰 영향을 받는다는 것을 설명 하기위해서 입니다.
재질별 콘덴서의 방응속도 차이를, 이 시정수의 변화에 따른 반응속도의 변화와 비교해 보면
아주 미미한 수치가 됩니다.

하지만 회로에 주어진 시정수를 마음대로 바꿀 수는 없습니다.
저주파 회로의 특성상, 대략 카플링 콘덴서= 0.01 uF 에서 0.1 uF 까지,
리크저항= 250k옴 에서 1M옴 까지 그 수치가 제한 됩니다.
그리고 시정수는 “T=C x Rg < 25ms”의 범위를 지켜야 합니다.

낮설은 전자회로 이야기는 그만두고, 간단히 결론을 말하자면, 빠른 음의 반응속도를 원하면 값비싼 고급 콘덴서로 바꾸는 것 보단, 기본회로를 크게 벗어나지 않는 범위 내에서 카플링 콘덴서나 리크저항의 수치를 약간 줄이는 것이 보다 효율적이고 경제적이란 뜻입니다.

그런데 응답속도와 달리, 음질(음색)은 콘덴서의 재질이나 구조에 많은 영향을 받으므로
회로적으로 해결하기는 어렵습니다.
이 콘덴서와 관련된 음질 업그레이드를 경제적으로 해결하기 위해 실장에서 자주 쓰이는 방법으로
두개의 콘덴서를 병렬로 연결하고 그 수치의 1/10 되는 다른 종류의 콘덴서를 하나 더 병렬로 연결 해주는
방법이 있습니다.

예를 들면 0.2uF 용량의 카플링 콘덴서가 필요할 때 유럽이나 미국산 오일 콘덴서 0.1uF를 두개 병렬로 묶고
오렌지드롭(MKP) 0.02uF를 하나 더 병렬로 연결해 줍니다.
이 경우 오일 콘덴서의 내부저항은 반으로 줄게 되어 둔탁한 맛이 많이 줄고 병렬로 연결된
오렌지드롭(MKP)이 고역쪽을 적당히 보상해 주어 음이 두께와 질감이 있으면서도 적당한 고역이 있어,
빈티지 장비와 메칭이 잘되는 음질을 얻을 수 있습니다.