크로스오버 설계 및 제작 (9/15)

 

#1. 크로스오버 설계

 

이제 패시브 크로스오버 네트워크를 설계해야 한다.

 

크로스오버 네트워크를 간단하게 설명하자면...

저음을 담당하는 우퍼와 고음을 담당하는 트위터 출력을 잘 합쳐내는 회로이다.

반대로 이야기하면 우퍼의 고음을 들리지 않게, 트위터의 저음을 들리지 않게 만들면서, 둘이서 합쳐지는 지점은 자연스럽게 만드는 거지...

 

먼저 따져봐야 할 중요한 부분이 크로스오버 주파수 되겠다.

어디에서 자르는지가 중요하니깐,

지난번에 봤던 [그림 9-1]의 유닛별 SPL 및 임피던스 모양을 보고 크로스오버 포인트를 찾은 기준은 다음과 같다.

 

①  트위터의 임피던스 공진점이 800 Hz에 존재하므로, 1 kHz 이상은 되어야 한다.

②  [그림 8-3]의 비축 특성이 좋은 지점인 1 ~ 2 kHz가 좋을 것 같다.

 

그림  9- 1 :  유닛별 측정 데이터

 

그럼 1.5 kHz 정도로 하지 뭐...

하는 순간 아래 두 가지가 머리를 스친다.

 

①  [그림 9-1]에 표시한 화살표 (4 kHz) 부근을 잘 보자. 우퍼의 특성이 이 점을 지나면 엄청 가파르게 떨어진다 (12dB/Oct 이상으로 보임). RLC 필터로 만들고 싶어 하는 응답이 이건데… 이 포인트를 쓰면 RC 소자 없이도 가능하겠는걸?

②  이옹(李翁)께서 말씀하신다.. “음악의 중요 성분이 2~3 kHz 대역에서 많이 나오는데… 이 대역은 쇠붙이로 만든 트위터보다는 종이로 만든 우퍼가 훨씬 듣기 좋다..” 그럴싸하다..

 

팔랑귀는 크로스오버 포인트를 4 kHz로 갑자기 바꿔버린다.

 

그리고 열심히 네트워크를 설계한다.

최소한의 소자만을 이용한다는 생각으로…

왜냐?

앰프의 출력 신호를 RLC로 필터를 거는 작업이기 때문에 RLC 소자가 일단 비싸다.

정말 좋다고 하는 것들은 소자 하나에 30만원씩 하니깐…

사실은 이점이 4 kHz를 크로스오버 포인트로 잡은 가장 큰 이유다.

 

여러 가지 시도 후 최종적으로 설계된 네트워크 회로도는 [그림 9-2]와 같다.

 

그림 9-2: 크로스오버 네트워크 설계

 

우퍼는 아무런 소자를 부가하지 않고 그대로 직결해서 사용한다.

트위터는 LC 소자 하나씩을 사용해서 12 dB/Oct High pass filter를 만든다.

마지막 저항은 트위터의 음압레벨을 낮춰주는 역할을 한다.

 

내가 생각해도 너무 간단하다...

 

시뮬레이션 결과를 한번 보자. [그림 9-3] 참조.

 

그림 9-3: 크로스오버 설계 특성 시뮬레이션 결과

 

파란색 우퍼 신호는 그대로 있고, 연두색의 트위터 신호가 RLC 소자를 거치면서 초록색으로 바뀌었다.

그리고 이 둘을 합쳐보면… 빨간색 그래프…

캬캬캬… 좋다~~~!

 

 

#2. 크로스오버 제작

 

앞서 이야기한 바와 같이, 크로스오버 부품은 엄청 다양한 성능과 가격의 스펙트럼을 보유하고 있다.

각설하고, 내 판단에 이 정도면 되겠다 싶은 부품들을 주문했다.

 

[그림 9-4]를 보면, 총가격은 45,900원 푸하하~~!!!

이 정도면 되겠지 하고…

부품 오기만을 기다린다…

 

그림 9- 4:  부품 주문

 

사흘 만에 부품이 왔다.

집에서 뒹굴던 아크릴 판 두 개 쪼개서, 열심히 납땜을 한다.

처음을 제대로 된 소리를 들어 볼 생각에 두근거려 땀이 송골송골 맺힌다.

완성된 크로스오버는 [그림 9-5]와 같다.

 

그림 9-5: 완성된 크로스오버 네트워크

 

[그림 9-6]과 같이 스피커 내부에 단단하게 고정시키고, 연결한다…

 

그림 9-6: 크로스오버 스피커 장착

 

아… 떨린다…

이때가 제일 중요한데...

 

소리 안 나면 어쩌지?

 

소리가 이상하면 어쩌지? 

 

 

#3. 청음 및 측정

 

처음 플레이한 음악은 거미의 “You are my everything”

 

감동에 눈물을 흘릴 뻔했다…

까지는 아니지만…

그동안 우퍼 소리만 듣다가 트위터랑 같이 소리가 나니깐…

나름 감동이었다…

꺼이꺼이~~~!!

 

4kHz 부근이 잘 붙었는지 보기 위하여 스피커 측정을 해 본다.

[그림 9-7]의 좌/우 스피커 특성을 보면 4kHz 부근은 매끄럽게 잘 되었다.

 

그림 9-7: 스피커 특성 측정 결과