기타 프리앰프의 증폭률은 얼마나 될까?

누군가 기타 프리앰프의 증폭률이 얼마나 되느냐 질문하기에 포스팅해본다.

진공관 앰프를 기준으로 보면, 증폭률은 plate resistor와 cathode resistor에 의해 주로 결정된다. 흔히 사용하는 12AX7의 최대 증폭률은 대개 100으로 보고 있는데, 이것은 특정 조건에서만 그러한 것이지 일반적인 조건에서는 하나의 증폭단이 잘해야 30-50배의 전압증폭을 하는 것으로 설계한다. 특히나 클린 톤을 지향하는 프리앰프의 경우는 증폭률을 10-20 수준으로 낮춰잡는 경우도 있다.

물론 입력 신호의 주파수는 충분히 낮다고 가정해야 한다. 일반적인 진공관은 가청 주파수를 포함한 낮은 주파수대 신호를 증폭하는 용도로 쓰이고 있고, TR처럼 고체상태의 물질안에서 전자가 몰려다니는 게 아니라 빈공간에서 전자가 이동하는 성질을 이용하고 있기 때문에 응답이 빠르지 않기 대문이다.

그렇다면 기타의 출력을 예를 들어 100mV라고 하고, 전압 증폭률이 30인 증폭단을 3개 정도 지났다고 보면, 30x30x30 = 27000배로 증폭하게 될텐데 100mV 입력이 2700 볼트로 출력이 되야 맞을 것 같은데, 실제로 그렇지 않고 찌그러짐에 의해서 아무리 많아봐야 0-B+ voltage (대략 300~400볼트 수준)에서 왔다갔다 하게 된다. 최종단에 cathode follower 같은 게 달려서 일종의 버퍼노릇을 하게 만들었다거나 하면 전압 스윙폭은 더 줄게 된다. 그러나, 입력 신호는 사실상 완전히 뭉개졌다고 봐야한다. 중간에 gain이 달려있다면 물론 증폭률을 조정할 수 있게 될 것이다.

프리앰프들은 매 증폭단의 출력을 적절히 분압하기도 하고, 저음과 고음을 깎아내는 일도 하고 있기 때문에 아무리 하이게인 프리앰프라고 하더라도 증폭률은 대개 이 수준이다. 찌그러짐 때문에 신호 진폭은 커지지 못하지만 찌그러짐의 정도는 엄청나다고 볼 수 있다. 또 전력 증폭이 아니라 전압 증폭이기 때문에 프리앰프에서 막대한 출력을 얻을 수 있다 생각하면 오산이다.

결론적으로 말하자면, 풀 게인 상태에서의 실제의 전압 증폭률은 엄청나게 크지만 찌그러짐에 의해서 전압 증폭의 한계가 정해져있고 다른 오디오 기기와의 매칭을 고려해서 최종단에서는 전압을 크게 분압해서 오디오 신호 수준의 전압 폭으로 맞춰주게 되어있다.

다시 말하자면 증폭률이 기여하는 바는 신호의 찌그러짐이 전부다. 그런데 단순히 증폭률만 크다고 해서 프리앰프가 좋은 소리를 낸다고 절대로 볼 수가 없다. 기타 신호를 받아서 그대로 증폭하면 저음이 많아서 대부분의 신호 다이내믹을 저음이 전부 차지해버린다. 그래서 어느 정도의 저음을 잘 깎아내야 한다. 또 고음은 찌그러지면 찌그러질 수록 소리가 지저분해지고 증폭률이 높아질 수록 발진의 가능성을 높여주기 때문에 고음도 깎아내야 한다. 진공관의 경우는 증폭률이 높아질 수록 고음의 응답특성이 나빠지기 때문에 어느 정도 이 문제에 대한 대응이 스스로 가능하다.