가성비 책상용 스피커 DIY

크로스오버 네트워크 제작 (7/9)

대갈공명 2023. 1. 11. 22:51
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#1. 부품 값 측정

 

주문한 크로스오버 부품이 도착했다.

역시 국내 주문이 빠르다... 쩝.

 

가장 먼저 해야 할 일은 부품의 정확한 R, L, C 값을 측정하는 것이다.

나에게는 가공할 무기인 "LCR 미터"가 있지 않은가? ㅋㅋㅋㅋ

 

시멘트 저항, 전해 커패시터는 표기된 값과 거의 일치했다.

가장 근접한 값을 가지는 한 쌍씩을 고른다.

 

그런데...

우려했던 쵸크 코일이...

생각보다 값이 달랐다.

 

구매할 때는...

2mH로 표기되어 있었는데...

전체를 측정해 본 결과는...

2.5 ~ 2.9 mHz로 제각각이었다.

 

뒤늦게 데이터시트를 찾아본다.

인덕턴스 값은 최소 1.5mH라는 말만 나온다... ㅠㅠ ([그림 1] 참조)

2.7mH짜리로 짝을 맞추서 부품을 추려본다.

 

[그림 1] 쵸크코일 데이터시트

 

또한, 나의 크로스오버 네트워크에는 2mH 두 개, 1mH 한 개의 코일이 들어간다.

원래 생각에는 1mH를 만들기 위해 두 개의 2mH 코일을 병렬연결 해서 사용하기로 했었다.

그런데... 코일들 간의 자기장 간섭도 우려되고 해서...

 2.7mH 코일에 감겨있는 도선을 한줄씩 풀어내었다.

이렇게 하면 당연히 L 값이 감소하리라...

실제로 그러했다...

[그림 2]의 왼쪽 코일은 원래 2.7mH 값을 가지는 코일...

오른쪽 코일은 도선을 풀고, 측정하고... 를 반복해서...

1mH 값을 가지도록 수정한 코일 되겠다.

 

[그림 2] 원형 철심코일 (좌: 2.7mH, 우: 1mH)

 

#2. 크로스오버 제작

 

선정된 부품을 활용하여 제작한 크로스오버 네트워크의 전면은 [그림 4], 후면은 [그림 5]와 같다.

코일들 간의 간섭을 최대한 배제하기 위해 링크를 참고하여 코일들 배치에 최대한 신경 쓰면서 만들었다.

사용된 도선은 AWG18 되겠다.

 

[그림 4] 제작한 크로스오버 네트워크 - 전면
[그림 5] 제작한 크로스오버 네트워크 - 후면

제작한 크로스오버 네트워크를 스피커 내부에 장착한다. ([그림 5] 참조)

장착하기 전에 그림에서 보는 바와 같이...

신슐레이터 흡음재 10T 짜리를 내부 벽면에 꼼꼼하게 붙여준다.

 

[그림 5] 크로스오버 네트워크 장착

 

#3. SPL 측정

 

뚜껑을 단단하게 닫고...

SPL 결과를 측정한다.

 

일단, 50cm 거리에서 유닛별 및 합성 원거리(Far-field) 측정 결과는 [그림 6]과 같다.

[그림 7]의 설계 내역과 비교해 보면...

크로스오버 주파수(2.5kHz) 및 필터링된 모양이 거의 일치함을 알 수 있다.

이제 세 번째 스피커를 만들었더니...

이 정도는 한방에 되는 것 같다.

뿌듯하다.

 

[그림 6] 측정한 크로스오버 특성 (연두: 아래 Woofer, 초록: 위 Woofer, 주황: Tweeter, 빨강: 합성)
[그림 7] 설계한 크로스오버 특성 (연두: 아래 Woofer, 초록: 위 Woofer, 주황: Tweeter, 빨강: 합성)

 

Impulse Response 및 Step Response를 보자.

임펄스 응답은 기존에 비해 많이 좋아진 상태를 보였고...

스텝 응답을 자세히 보면...

트위터/우퍼 위상 정렬이 악간 어긋나 있는 상태임을 알 수 있다.

나름 맞춘다고 맞췄는데... 쩝

 

[그림 8] Impulse 및 Step 응답

 

#4. 문제점 발생

 

그런데...

청음을 하다 보니...

심각한 문제가 발생했다.

 

바로...

"저음이 강한 노래의 경우, 저음에 많은 왜곡이 들린다"

는 점이었다.

생각보다 많이 거슬리는 잡음이었다.

 

측정된 그래프를 다시 한번 꼼꼼하게 살펴본다.

[그림 8]의 왜곡 그래프를 보면...

우퍼의 경우에...

THD가 10%에 육박할 정도의 좋지 않은 결과가 나왔다.

하모닉(Harmonic) 성분이 엄청나게 많이 나오는 상황이다.

 

이런 경우는 처음인데...

 

난감하네~~~~~~!

 

어떻하지?

 

[그림 8] 왜곡(Distortion) 측정 결과

 

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