재료

  • 3V class D amplifier module 1개
  • 12V class D amplifier module 1개
  • 12inch speaker cabinet 1개

주말에 잠시 남는 틈을 이용해서 12인치 드라이버가 들어있는 캐비넷을 USB 전원으로 드라이브할 수 있을지 테스트해보았다.


1) 배경 설명

기타용 스피커는 대개 30와트 출력을 받아내도록 되어있고 그 직경이 12인치인 것이 표준품이라고 볼 수 있다. 8, 10인치 드라이버도 있지만 공진주파수가 살짝 높아지면서 저음도 깎이기 때문에 기타 앰프 특유의 몸을 때리는 저음이 사라지게 되어 중간음역만 너무 강조된 느낌을 준다. 더구나 일반 가정용 라우드 스피커처럼 저음만 내보내도록 설정된 것도 아니고 풀레인지라 높은 음역대의 소리도 없고 저음역의 소리도 없는 맹꽁이같은 소릴 내보낸다. 따라서, 일단 캐비넷을 사용하기로 한 이상 8인치 10인치를 선택하는 것은 차라리 아예 아무것도 쓰지 않는 것만 못하다. 


2) 실험 내용

본래의 목적은 USB 파워 (5V, 대략 500mA)로 디지털 신호처리 부와 앰프를 모두 구동하는 것이었다. 앰프는 매우매우 값싼 class D amplifier module을 사용하기로 하였다. PAM8603이 흔히들 사용하는 모듈인데, 이것을 이용해서 USB 전원으로 사진의 12인치 16옴 드라이버를 구동할 수 있을지 테스트 해 보았다.




아쉽게도 결과는 좋지 못했다. 효율이 100%라고 가정할 때 출력은 대략 25/16 > 1.5와트 정도로 스피커 앞에서 기타를 치고 있는 사람을 만족시키는 것에는 적당할 것 같지만, 실제로 효율이 100%가 되지 않고 USB 출력의 파워가 그리 도움이 되지 못했는지 음량을 크게 하면 잡음이 심했다.

일반적으로 PC에서 공급되는 USB포트의 출력은 5V, 500mA이므로 2.5W이지만 그것보다 작다고 하더라도 PC가 나쁘다 이게 뭐냐 할 수는 없다.  전원이 스피커에 공급하는 순간 전력의 한계 (5V, 500mA라고 보면 2.5W 순간전력)가 명확하고, 그 한계를 넘어서면 saturate되기 때문에 그것은 곧바로 신호 왜곡으로 이어진다. 볼륨을  아무리 올려도 음량은 증가되지 않고 소리가 깨지는 비율이 더 많아지면서 점점 더 시끄러워지기만 한다. 적어도 거실 하날 촉촉히 적셔줄 정도의 음량이라면 5V USB 전원으로는 무리라는 결론을 내렸다.   


12V/15V 전원을 쓰는 경우에는 넓은 거실을 적절히 커버하는 결과를 얻을 수 있었다. 결국, 5V로 앰프시뮬레이터와 앰프/스피커 모두를 커버하겠다는 것은 착각이었을 알게 되었다. 미래에 5V로도 전류 지원이 빵빵한 배터리가 나오게 되면 한번 도전해보는 게 좋겠다. 


3) 설계 변경

스피커 캐비넷과 앰프 + 시그널 프로세서를 하나로 만들자는 이 프로젝트에서는 적정 수준의 출력 (프로젝트의 목표는 가정용: 방구석 뮤지션(bedroom musician이라고도 한다))을 아쉽게도 본래 목표였던 USB 전원으로 얻지 못해 12V로 변경을 하기로 한다. 12V로 만드는 경우 전원에 대한 여유도 더 많아지고 더 많은 출력을 쉽게 얻을 수 있으므로 더 나은 결정이라고 판단된다.

어쩔 수 없이 12-15V DC 전원을 이용하기로 한다. 이 전원은 PC용 스피커로 개조하기로 마음 먹은 2.1 채널 스피커에서 떼어넨 트랜스를 재활용한다. 정류회로 및 정전압 회로는 정류 다이오드 + Cap의 결합이므로 사실 매우 간단하다.  


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