그림 ⓐ 에서 처럼 어느 전압단위가 크고 작은지 만 기억하고, 만약 환산을 위해 계산을 해야 한다면 그림 ⓑ 를 이용해서 공식을 외우면 편 할것이다. 즉 Vrms 를 알고 싶은데, Vpp만 주어진다면 2√2를 나누면 되고, Vpp를 알고 싶을 땐 Vrms 와 2√2를 곱하면 되겠다.
6. 옴의 법칙 => V2/R
* 옴의 법칙은 사실 이공계 공부를 했거나, 전기전자 분야에 몸 담고 있다면 가장 기본적이고, 중요한 이론 이라는 것을 잘 알 것이다. 몸에 베어 있어야 하고, 보통에 계산은 암산으로 할 수 있어야 한다. 정밀측정에서는 바로 오디오 출력크기 [W]를 전압과 부하저항으로 계산을 한다. 그러기에 옴의 법칙에 근거한 환산은 기본적으로 해야 한다. 여기서도 피라미드 그림을 소개하고, 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
흔히들 V=IR 이렇게 공식을 외우고 있는 모습을 자주 목격한다. 전압의 기호는 ‘e’가 맞고. 단위는 [V] 로 표기 하는게 맞다. 결론은 E=IR 이렇게 표기 하는게 맞을 것이다. 아니라면?
여기서도 전류를 알고 싶은데, 전압과 저항만 있다면, 전류만 살짝 가려서 보이는 나누기 공식으로 암기하면 편할 듯 하다.
내가 어릴적 공부 할 때 이렇게 공식을 외웠다. 이렇게 굳이 외울 필요가 없이 흔하고 상식화 되어 있는 옴의 법칙을 이렇게 외울 필요는 없겠지만. 이런식의 법칙이 통하는 공식이 많다. 다른 공식들도 이런 모양으로 외우면 아마도 많은 도움이 될 듯 하다.
3. 측정환경 (Measurement Configration) -> 계측기 소개 와 결선도
우선 카 오디오 (AVN) 정밀측정을 위한 전체 결선도 를 설명하고, 각 계측기의 소개와 용도를 알아보려 한다. 물론 동일한 환경과 계측기가 사용된다는 보장은 없지만, 그래도 현장에서 아직까지 보편적이고 많이 사용되는 환경이며, 다소 계측기가 다르더라도 기본원리는 동일하다.
* 결선도
① 표준신호를 발생시켜 비교를 위한 계측기 일명 SSG (Standard Signal Generator) 가 있고 그 출력은 ② Antenna Dummy 로 연결된다.
이는 계측기의 50Ω 임피던스 출력과 셋트 ANT 입력단 75Ω 의 임피던스 매칭을 위해 사용된다. 의도치 않게 임피던스 매칭을 위해 사용되지만, 안테나 입력단에서 보면 평균적으로 -6dB의 감쇄가 일어난다. Antenna Dummy 를 지나 Car Audio (AVN) ③ ANT 입력으로 라디오 RF 신호가 입력되면 비로소 셋트는 동조가 가능하고, 이에 맞는 출력을 시킨다.
④ Vehicle Dummy Jig 로 전원공급 과 입출력을 주고 받는다. 이를 위해 ⑤ 전원입력이 되어야 한다. 전원은 30V 10A 정도의 용량을 갖추어야 한다. 전원은 리니어 타입으로 사용을 해야 한다. 고주파 노이즈가 섞인 SMPS 나 그외 스위칭 전원을 사용시 라디오/오디오 성능측정에 방해가 된다. Vehicle Dummy Jig 내부에는 파형 측정 시 스피커 임피던스를 대신 할 수 있는 Dummy Load 저항이 내장되어 있어야 한다. 측정시 오디오 출력은 적당한 Load가 걸려야 정확한 출력 또는 파형이 관측 될 수 있다.
⑥ BTL Adapter 의 용도는 셋트 (AVN) 의 출력이 스피커 단자 양쪽에 연결 가능한 밸런스 오디오 출력이다. 즉 SPK_Left+ / SPK_Left- 이렇게 두개의 밸런스 신호가 출력된다. 이 신호를 언밸런스 오디오 출력으로 변환해주는 장치이고, 측정을 위한 기준점 GND 를 만들어 내주기 위한 용도로 사용된다. 측정을 하지 않는 실제사용 조건에서는 이는 필요 없다.
⑦ AC Level Meter 는 오디오 출력을 전압으로 표시해주는 아날로그 전압계 이다. 이 신호와 병렬로 ⑧ Audio Analyzer 를 연결해 오디오신호 분석을 한다. 범용으로 사용 가능한 오디오 분석기 이며, 비교적 고가의 장비이다. 마지막으로 AC Level Meter 뒷면 출력포트에서 ⑨ Oscillo Scope 를 연결 한다. 이는 파형의 찌그러짐이나 클리핑 관측을 위해 사용된다. 오실로 스코프가 없이 크기만을 보면서 측정 하게되면 이상 파형으로 인한 측정값 왜곡이 생길 수 있어서 보조적인 역할로 사용된다.
4. BTL(Balanced Transformerless / Bridge Tied Load) 출력
1) Balanced vs Unbalanced
- 오디오 출력회로는 몇 가지가 있지만 여기서 얘기 하려는 오디오 출력회로는 Balanced Audio Output 이다. 트랜스 2차 코일을 이용해서 서로 상반된 극성의 출력회로를 만들어 스피커 양단에 연결시킨다. 그러므로써 단일전원 으로 최대의 출력을 낼 수 있고, 얘기치 않은 노이즈 글리치(Glitch) 로 부터 안정적인 오디오 출력을 뽑아 낼 수 있는 회로로 많이 사용된다.
- 트랜스 없이 밸런스 오디오출력을 내는 회로라는 뜻의 BTL 과 브리지 방식의 오디오 출력으로 콘덴서가 필요 없다는 의미의 두 가지 약자가 혼재되어 사용된다.
① 트랜스 밸런스 오디오 출력 ② 밸런스 오디오 출력회로 ③ 밸런스 오디오 노이즈 제거
2) Car Audio(AVN) 의 오디오 출력회로
- Car Audio 의 출력회로 역시 위 에서 얘기한 장점들 때문에 BTL 출력 방식을 사용한다.
① 단일전원 12V에서 최대 출력 약4배의 큰 출력을 얻을 수 있기 때문에 BTL 방식을 사용한다. 물론 트랜스포머 코일도 사용하지 않는 전용화 되어 나온 IC를 사용한다.
② 오디오 출력이 스피커에 연결되는 사이 Pop Noise 나 글리치(Glitch) 등의 노이즈로 부터 안정적인 출력특성을 내도록 Balanced Audio 방식을 사용한다. 이에 직관적인 이해는 ②번과 ③번 그림에 잘 나타나 있다. 노이즈의 특성은 단일 방향으로만 인가 된다는 것이 키 포인트 이다.
3) Car Audio 정밀측정 에서 BTL Adaptor 란?
- 오디오 출력을 측정하려면 오실로 스코프 또는 전압계 등이 연결되어, Level (또는 전압)을 측정해야 된다. Balanced Audio 출력에는 GND 가 없다. 이 GND를 연결 시키고, 전압을 측정하기 위해 Unbalanced Audio 출력으로 변환 해 주어야 하는 이유이다. 측정을 위해 사용되며 실 사용 조건에서는 필요가 없다.
BTL Adaptor의 원리를 표현한 회로이다.
Balanced Audio 입력을 Unbalanced Audio 로 변환 해주는 회로이며, 증폭도는 0dB 즉 증폭또는 감쇄가 없이 Add 기능만 있는 회로이다.
