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ARTA 소프트웨어용 테스트 픽스처 만들기

글쓴이 : SOONDORI

크로아티아 ARTALAB社가 만든 ARTA(Audio Real Time Analysis) FFT 프로그램으로 스피커 반응, 앰프 반응을 테스트할 수 있다. 저장과 호출의 제한을 제외하고는 대부분의 기능을 무료로 사용할 수 있다는 게 큰 강점. (유료 버전의 가격은 약 10만 원쯤)

* URL : https://artalabs.hr/index.htm

몇 가지 사전준비가 필요한데…

■ Loop Back Calibration

사운드 카드 출력을 입력으로 되돌려서 PC나 사운드 카드, 단자 및 케이블 등의 운용 변수를 파악하고 계산 시 보정 자료로 활용한다. 3.5파이 케이블 하나만 있으면 끝.

■ 감쇠기를 겸하는 사운드 카드 보호회로

인티앰프에서 유입된 전기적 충격에 의해 PC 내장 사운드 카드가 고장 난 경험이 있고 이후로는 PC 보호용 알리익스프레스 USB 사운드 카드를 쓰고 있는데… 마침 제작자 Ivo Mateljan 씨께서 아래와 같은 감쇄/보호회로를 적용하는 게 좋다고 하신다.

(▲ 4.1V 제너전압을 넘는 과전압 즉, 섬세한 사운드 카드가 수용할 수 없을 정도의 과한 출력이나 DC Offset 오류 등이 있을 때 과전류를 바이패스함으로써 장치를 보호한다)

■ 단 채널 테스트 

앰프 두 채널을 동시에 테스트하면 좋겠지만, 여건상 하나씩, 하나씩. 워낙 결핍이 많은 DIY 세상에는 언감생심으로 뭐든 되기만 하면 좋은 일.

위 그림에서, <Left Out>으로 나온 PC 프로그램의 테스트 신호는 <D.U.T.>로 표현된 앰프의 RCA 입력으로 전달되고 동시에 <Right Input>으로 되먹임된다. DUT 전달 신호는 적당히 증폭된 다음, <Device Output>으로 정의된 스피커 터미널로 나올 것이다. 터미널에는 당연히 일반 저항 즉, 더미 부하가 물려 있다고 보고… 그 신호를 앰프 출력 감지 라인인 <Left Input>으로 받는 구조.

이상에서, 사운드 카드 출력과 입력을 동시에 검측함으로써 블랙박스나 다름없는 앰프의 다양한 반응을 살펴볼 수 있다. 임펄스 응답, 주파수 재생 특성, THD+N, 기타.

■ Test Fixture 설계

테스트 픽스처는 반복 실험을 위한 어떤 유형물 고정 장치를 말한다. 내부는 별것 없음. 작은 엔클로저 안에 L-패드 감쇠기용 저항 몇 개와 입력/출력 단자를 적당히 배치하는 수준.

그리고… 다음과 같은, 변형된 <3.5파이-to-RCA 케이블>이 필요하다. (R 채널은 쓰지 않고) L 채널을 <되먹임용 3.5파이 단자>와 <앰프 출력 감지용 RCA 단자>로 병렬 분리.

■ Test Fixture 제작

즉흥적으로 위치를 잡고 구멍을 뚫고… 그저 느낌 가는 대로. 위 스케치의 R3는 삭제함.

가만있자… 감쇠비는 얼마나 될까?

8오움 부하저항이 연결된 상태에서 볼륨을 조절하여 스피커 출력을 1V_RMS로 맞추었을 때, 10K오움과 1K오움으로 구성된 L-Pad 감쇠기 통과 후 전압은 0.1064V_RMS가 된다.

기준점으로 삼을 겸 몇 가지 사항을 정리해보면,

○ 전압 감쇠는 20 × Log(V_out/V_in) = 20 × Log(0.1064V/1.0V) = 20 × -0.78515615195 ≒ -15.7dB.

○ 일반 저항 8오움에 1Khz Sine파 1V_RMS가 걸린 상황의 출력은, P(W) = V_RMS^2 ÷ R = 1.0^2 ÷ 8 = 0.125W@8오움/1Khz. (이 조건에서 볼륨 각도는 9시 미만)

○ V_rms = 1/SQRT(2) × V_pp = 0.707 × V_pp이므로, V_pp = V_rms ÷ 0.707 = 1.4144272V. 여기서, PP(Peak to Peak)는 파형의 상하 끝점(Peak) 사이 거리나 다름없으니 절반으로 나누면 0점 기준으로 -0.707V ~ +0.707V 사이에서 등락하는 것. -19.4dB 감쇠기를 거치면 -70.7mV ~ +70.7mV에서 등락.

쓰고 있는 USB 사운드 카드의 MIC 입력 한도가 얼마인지는 모르겠지만… 꼴랑 ±70mV에 MIC 회로가 손상될 일은 없음? 그럴 것 같다. 뭐… 영~ 거시기하면 볼륨을 더 줄이면 그만이고.

* 관련 글 : 유료 ARTA 소프트웨어 활용하기


꼬맹이 DIY 장치 만들기는 생각보다 재미있다. 다음에는 스피커 테스트용을 만들어 보는 것으로…

 

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