맹그러 (Maker)

1. 주파수변조 / 진폭변조 개념 파악

2. RF 임피던스 50/75Ω 과 임피던스 매칭 개념 파악

3. 측정을 위한 계측기 결선도

4. BTL 개념 (밸런스/언 밸런스 오디오 출력)

5. 전압 단위 개념 (Vrms=Vpp 변환 계산)

6. 오옴의 법칙 (V2/R=W 계산)

7. dB 단위 개념파악 (6dB의 의미)

8. 주파수 응답특성 개념파악

9. FM 에서 Pilot Signal 의 역할

10. 스테레오 에서 Separation 이란?

11. 라디오 에서 캐리어 주파수 란?

12. 변조율 개념 (변조율 이란?)

13. 엠파시스 / 디엠파시스 개념

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3. 측정환경 (Measurement Configration) -> 계측기 소개 와 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.

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.

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흔히들 타고 다니는 차량에 장착된 카 오디오 (AVN) 등의 오디오 품질에 대해서 엔지니어 적인 접근을 해보려고 한다. 웹 서핑을 해보면서 느끼는 점은 카 오디오 샵 등에서 기술한 노하우 또는 잡음에 대한 주관적인 해석이 주류를 이룬다. 

흔히들 귀에 들리는 다소 주관적이고 감성적인 느낌과 그를 바탕으로 한 그래프 와 데이타 등이 전부인 것 처럼 보인다. 그래서 나는 순수한 전자 엔지니어 적인 방식으로 계측기를 통한 정확한 수치와 그 측정을 통한 스펙적인 차이를 소개하려고 한다. 어렵고 긴 내용이 담길 것으로 예상 되어 사전 개념 파악부터 준비해야 할 사항 그리고 각 항목에 대한 뜻 과 의미까지 소개 해 보려고 한다.

(카 오디오 정밀측정 개념 잡기와 선행 학습)

오디오 정밀측정 이 왜 필요할 까요? 그건 제품(카 오디오)를 설계해서 차량에 장착이 되려면 이 제품에 대한 오디오 스펙을 제시해야 한다. 그 스펙은 고객사(오디오를 구입해서 장착하는 자동차 회사)에게 제시될 수도 있고, 어떤 제품을 분석해서 동일 또는 좀더 향상된 성능으로 제공 될 수도 있다.

그 차이 또는 동등수준의 품질을 객관적인 데이타로 제시 할 수 있어야 한다. 그러기에 개발 또는 제조사는 오디오 품질에 대해서 수치화 된 객관적인 데이타를 제시 할 수단으로 측정을 하게 된다.

(준비물)

1. 측정시료 (카 오디오 / Car AVN) : 오디오 품질을 측정하기 위한 대상이 당연히 필요하다. (AVN 은 Audio Video Navi 의 약자로 흔히들 순정 네비게이션을 칭한다.)

2. 안테나 Dummy (임피던스 매칭) : 오디오에 안테나 신호를 입력해야 되는데, 계측기와 임피던스 매칭을 위해 사용.

3. AUX 케이블 (RCA to 3.5Φ Jack) : 차량에 장착된 Multi media Box 에 입력되어 출력되는 음질 측정을 위해 사용.

4. 종류 별 미디어 : USB (음원) / 스마트폰 (BT 오디오) / 아이팟 (음원) / CD (CD 기능)

5. 계측장비 & 측정 첵크시트 : 오디오 측정을 하기 위한 계측기 가 있어야 한다. 그리고 그 수치를 기록하기 위한 측정 시트 또는 레포트 양식을 가리킨다.

(선행학습)

측정방법 또는 수치를 다루는데 다소 기술적인 용어가 사용될 수 있다. 이해도를 높히기 위한 용어 또는 기술적인 개념 정도는 사전 학습이 되어야 한다. 필요한 몇 가지 기술에 대해서는 다른 분 들에 블로그나 위키를 통해 학습이 필요 하고, 필요한 항목과 간단한 내용만 소개하고 넘어 가도록 하겠다.

1. 주파수변조 / 진폭변조 개념 파악

2. RF 임피던스 50/75Ω 과 임피던스 매칭 개념 파악

3. 측정을 위한 계측기 결선도

4. BTL 개념 (밸런스/언 밸런스 오디오 출력)

5. 전압 단위 개념 (Vrms=Vpp 변환 계산)

6. 오옴의 법칙 (V2/R=W 계산)

7. dB 단위 개념파악 (6dB의 의미)

8. 주파수 응답특성 개념파악

9. FM 에서 Pilot Signal 의 역할

10. 스테레오 에서 Separation 이란?

11. 라디오 에서 캐리어 주파수 란?

12. 변조율 개념 (변조율 이란?)

13. 엠파시스 / 디엠파시스 개념

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