(수정2) ARSTer를 이용한 새로운 음향기기 평가 방법 - 제2부

AudioRampStepTester_rev0.35-1_5bit.zip

AudioRampStepTester_v0.11_20170113.ino

(수정일자: 2018-02-23)

Ladder용 10K를 1K 로 교체

AudioRampStepTester_rev0.33_5bit PCB에서 C6(47pF)을 제거하시면 됩니다.

수정한 이유: 출력파형 개선.

첨부파일은 수정된 파일로 교체하였습니다.

[첨부파일]

- Kicad 파일 (AudioRampStepTester_rev0.35-1_5bit.zip)

- Arduino nano 용 .ino 파일

 

제 1부에서 제시한 정론의 요지는 음향기기는 어떠한 조건에서라도 입력신호의 파형이 변형 없이 출력으로 전달하는 것이다 라는 것을 전재로 관찰 포인트를 설명한 것입니다.

즉, 음향기기에 입력한 신호의 파형과 음향기기에서 출력되는 신호의 파형을 비교하여 변형 여부를 눈으로 확인할 수 있도록 하는 것입니다.

입력신호 파형과 출력신호 파형을 비교하기 위해서는 신호파형이 화면 상에서 정지하여 보일 것이 요구되며, 화면에서 확대 축소가 가능할 것이 필요하며, 시간축의 시간을 측정할 수 있고, 전압축의 전압을 측정할 수 있어야 합니다.

 

본 음향기기 평가 방법을 위해서 ARSTer 라는 시스템으로 구성하였습니다.

ARSTer(아스터; Audio Ramp Step Tester)는 오디오를 테스트하기 위한 신호발생기 ARSGer(아스저; Audio Ramp Step Generator)와 오실로스코프(Oscilloscope)로 구성됩니다.

[ARSGer 보드 3D 이미지]

[시작품 ARSGer 보드]

오실로스코프에서 두 파형을 비교하는 방법으로 음향기기를 평가하는 것입니다. 비교된 파형 이미지와 측정한 데이터를 평가 자료로 사용하게 됩니다.

[1체널의 ARSGer 출력 파형]

 

ARSGer의 출력신호는 0 레벨에서 시작하여 10단계의 상승 계단파와 이후 0 레벨로 하강하고 10단계의 하강 계단파와 이후 0 레벨로 상승하는 것을 1주기로 반복되는 신호입니다.

 

또한, ARSGer의 출력신호가 0 레벨에서 시작할 때 동기출력신호(Trigger-Out)가 동시에 출력되어 오실로스코프에서 파형이 정지해 보이도록 Trigger 입력으로 사용합니다.

 

ARSGer 보드에는 두개의 버튼 스위치가 있으며, 반복되는 1주기 주파수를 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz로 4 가지 모드로 전환할 수 있습니다.

주파수 모드를 전환할 때;

버튼 스위치 “Sw100hz” 또는 “Sw10khz”를 누른 상태를 유지하면서 Aduino nano 보드의 리셋 버튼을 누르면 주파수가 전환됩니다. (신호가 전환되어 출력될 때까지 버튼을 누른 상태로 유지해야 합니다)

Aduino nano 보드의 리셋 시 누르는 버튼 스위치와 전환되는 주파수와 LED 색의 관계는 아래와 같습니다.

버튼 스위치		주파수	LED 색
Sw100hz	Sw10khz
press	press	10 hz	All OFF
press	-	100 hz	Green
-	-	1 khz	Orange
-	press	10khz	Red

[버튼 스위치, 주파수, LED색]

 

ARSGer 보드상에는 2개의 가변저항이 내장되었으며, 1개의 가변저항기는 출력의 최대전압을 제한하도록 설정하며, 다른 가변저항기는 0%~ 100% 범위로 자유롭게 조정하여 사용할 수 있습니다.

ARSGer의 최대출력전압은 3Vpp이며, 내장된 오피앰프는 소켓을 사용하여 오피앰프를 교환 할 수 있게 하였습니다.

ARSGer의 보드 상에 두 종류의 그라운드(AGND, DGND)가 있으며, 두 그라운드는 직류 전압 레벨이 다름으로 어떠한 경우에라도 두 그라운드가 쇼트 되어서는 안됩니다. 만일 소트되는 경우에는 치명적인 데미지는 없지만 출력신호가 출력되지 않습니다.

 

[ARSTer 결선도]

 

ARSGer에서 발생한 출력신호를 오실로스코프의 CH1과 음향기기의 입력에 연결하고, 음향기기의 출력을 오실로스코프의 CH2에 입력합니다.

 

두 파형을 비교하면 변형되는 정도를 확인할 수 있으며, 시간측정 및 전압측정을 할 수 있으며, ARSGer에서 발생하는 신호의 주파수를 변경하여 저음대역에서의 변형 정도를 확인 할 수 있으며, 고음대역에서의 변형 정도를 확인할 수 있습니다.

[입력 파형과 동일한 레벨의 출력 파형의 비교]

 

[입력 파형과 증폭된 출력 파형의 비교]

 

여기서 음향기기의 사용 조건을 다양하게 변경하여 음향기기의 특성을 평가를 할 수 있습니다.

예를 들면, 부하를 8옴, 4옴, 2옴, 인덕턴스형 부하, 캐페시던스형 부하, 스피커 등으로 변경하여 출력파형을 비교함으로써 사운드를 예측할 수 있습니다.

[등가 부하로 사용하는 권선저항기]

 

첨부파일은 ARSGer 보드를 직접 DIY 할 수 있도록 PCB 제작에 필요한 Gerber 압축된 파일과 ARSGer 보드의 파트리스트, ARSGer 보드의 회로도와 신호를 발생하는 마이크로 콘트롤러 Arduino nano 용으로 코딩된 .ino 파일이 있습니다.

 

가능하면 다음 글을 작성해 보겠습니다.

“ARSTer를 이용한 새로운 음향기기 평가 방법 – 제3부”에서 만나요 !!!