6dbaudio 매칭 트랜스

[바람의나라]

6dbaudio 에서 사용하는 24m/m 닉켈코아 사용 매칭트랜스에 관한 상세한 내용을 소개하고 음향기기나 카오디오용으로 사용하기에 적합하게 다듬어가는 과정을 자세하게 소개하려합니다.

우선 매칭트랜스를 사용하는 이유는 반도체 제품에서 나오는 직진성이 강하고 경직되어있는 소리를  부드럽고 순한소리로 만들기 위함입니다.

또한 1차코일과 2차코일이 전기적으로 분리가되어있는 원리를 이용함으로써 그라운드 플로팅원리를 응용하여 자동차에서 문제가되는 그라운드루프 노이즈나 잡음제거에도 사용할수가있고 저음이나 고음을 제어하기가 수월하기 때문입니다.

매칭트랜스로 이용되는 재료는 약 3가지가 있습니다.

규소강판/닉켈코아/아몰퍼스합금 등의 3가지재료가 사용되어지고있으며 나열순서대로 특성이 올라갑니다.

따라서 가격도 많히 달라지는데 여러가지문제를 고려하여 닉켈코아를 주로 사용하고있습니다.

매칭트랜스로도 사용되어지고있지만 전기장치의 변압기용으로도 많히 사용되어지고있습니다.

매칭트랜스는 크기가 커질수록 베이스가 잘나옵니다.

특히나 사용재료가 규소강판 일때는 닉켈코아보다도 크기가 엄청커저야 닠켈코아를 사용했을때 만큼의 베이스가 나옵니다. 

이런이유로 크기를 가능하면 적게만들어야하고 가격도 너무 높지 않아야하기 때문에 닉켈코아 24m/m 를 선정하여 여러가지로 테스트하여 다듬어가고있는것입니다.

처음에는 바란스컨버터 용으로  1차임피던스 10 kohm 에 2차임피던스는 20kohm 으로 바란스신호를 만들수있도록 쎈타탭을

만들어 사용하여오다가  요즘에는 1차임피던스 10 kohm 2차 임피던스 40kohm 으로 제작하여 사용하고있습니다.

매칭트랜스는 입력이나 출력에 연결되어지는  임피던스에 따라서 주파수특성이 다르게 나타납니다.

왜냐면 트랜스자체의 임피던스가 높기때문에 여기에 병열로 무엇을 연결하느냐에 따라서 출력 특성이 다르게 나타나는것입니다.

위의 그림을 보세요 시그널제너레이터의 OUT 단자 600옴을 최대출력 2V를 1차코일에 바로 연결하여놓고 2차코일을 오실로스코프로 측정한그림입니다.

고역에서 약간의 피크만 생길뿐 구형파가 거의 원형그대로 출력되어지고있읍니다만

이번에는 1차코일에 10 kohm 1/2 패드를 사용하여 연결하고 2차코일에서 출력을 측정한그림인데 베이스양이 많히 줄어든것을 알수있을것입니다. 

윗쪽의 그림은 고역을 컷트하는 용량이 낮은 컨덴서 하나만으로도 보정이 가능한정도의 파형인데 비해서 아래그림은 약간커다란 RC필터를 이용하여 주파수보정을 해야할정도입니다.

두가지 그림을 비교해보면 입력임피던스가 낮으면 낮을수록 베이스음은 더 풍부해지는것을 알수가있으므로 회로설계할때에 이런점을 고려하여 시정수를 선정한다면 아마도 입력되는 주파수와 출력되어지는 주파수를 똑 같이 할수도 있겠다하는것이 제생각입니다. 

이번에는 입력임피던스 10kohm 에서 주파수 보정을 해보겠읍니다.

두번째그림에서 출력단에 103 쎄라믹 컨덴서를 병열로 추가하고 찍은사진입니다.

고역이 완전히 뭉개진것을볼수가 있습니다

여기에서 병열로 추가한 세라믹컨던서에 가변저항을 달아서 2차 임피던스를 가변해보면 답이 나올것입니다.

컨덴서 용량이 너무크면 가변저항을 달아도 보정이 어려울것이나  현재상태에서 보정범위에 들어오면 허용범위내에서 컨덴서 용량은 줄여주는 것이 고역특성개선에 효과적일것입니다.

처음에는 10 kohm 추가입니다.  

가변저항을 최고로 올려도 고역이 약간살아날뿐 원하는레벨까지는 안올라와서 이대로는 사용할수가 없고 이번에는 가변저항을 50kohm 으로 하여 보겠읍니다.

가변저항을 조절하자 중간쯤에서 보정이 완료되어졌읍니다.

입력신호와 비슷한 형태의 출력파형이 만들어진것입니다.

이렇게 RC 필터로 보정을 잘하면 그리고 회로설계시에 이런부분을 잘활용하면 입력신호과 같은 출력주파수를 얻을수있을것입니다.

또한 이보정회로의 영역범위를 최저와 최대를 응용하면 바로 톤 커느트롤이 될수있읍니다.

가변범위는 최대에서 최소까지가변해가면서 갭춰한 그림입니다.

이렇게하여 트랜스를 보정하여 사용하는방법을 설명해보았읍니다.

지금까지 여러가지 실험을 통해서 음향기기에 매칭트래스를사용한다고 해서 음질이 떨어지지는 않는다는것을 알수있었을것입니다. 

다만 설계하는이의 이해정도가 다를뿐이고 어떻게 적용을하느냐의 차이일뿐입니다. 

다음에는 트랜가 배음이나 하모닉에 어떤영향을 미치는지를 오디오 스펙트럼아나라이저를 이용하여 테스트해보겠읍니다.

지금까지의 실험은 PC기반 디지탈오실로스코프만을 사용하였는데  이번에서부터는 오디오용 스펙트럼아나라이저를 이용해야합니다.

모델은 HP3582A 입니다.

PC 인터페이스가 없어서 디카로찍어서 포토샵으로 작업하여 올립니다.

매칭트랜스를 사용하면 홀수고조파가 강해집니다.

위 사진은 PICOSCOPE 오실레이터의 1khz 500mV 사인파 파형을 바로입력하고 찍은사진입니다.

그다음은 매칭트랜스를 거치고난후에 찍은사진입니다.

위사진은 매칭트랜스를 거치고난후에 출력파형을 DSO 로 캡춰한 그림이고 아래사진은 오디오 스펙트럼아나라이저의 파형사진입니다. 

위와 아래의 두 사진을 비교해보시면 차이점을 알수있을것입니다.

두가지는 분명다릅니다.

아래사진에서 보면  기본파 1khz 상/하측파 이외에 3khz 영역에 고주파가 올라와있습니다.

그 양이 적든 많튼간에 홀수 고조파의 양이 많아진다는것입니다.

생성이되는것인지 아니면 양만 늘어나는것이지는 다시 실험해보겠읍니다.

위 사진은 맨처음 사진의 조건에서 수직감도조절스위치를 올려서 잡음까지 표시되게한다음찍은사진입니다.

오른쪽으로보면 기본파 1khz 외에 3khz 와 5khz 의 홀수고조파가 올라와있는데 2차고조파의 량이 더크게 올라와있군요.

이런점을 보면 매칭트랜스가 없던홀수고조파를 만들어내는것이 아니고 아마도 고조파의 크기에 여향을 미치서 소리를 풍성하게 만들어주는것이 아닌가합니다.