Crossover "크로스오버" ??
사람의 귀는
매우 뛰어난 성능의 도구 입니다.
주파수와 전력 모두 상당히 놀라운 범위에서 작동하지만,
안타깝게도 귀의 전체 주파수와 전체 전력 범위를 커버할 수 있는 단일(Fullrange) 스피커를 만드는 것은 거의 불가능합니다.
저주파(튜바, 베이스 드럼, drumhead, 파이프 오르간) 신호의 경우,
많은 힘을 처리하고 많은 공기를 움직일 수 있게 하기 위해 우리는 상대적으로 크고 무거운 느린 우퍼를 만듭니다.
일반적으로 우퍼 사이즈가 클수록 더 많은 전력을 처리할 수 있고 더 많은 공기를 움직일 수 있습니다.
하지만, 더 높은 주파수에서 작동하려고 할 때 고주파 일수록 더 많은 왜곡이 발생합니다.
예를들어, 15인치 우퍼는 20Hz ~ 4,000Hz 까지 처리가 가능하지만, 1,000Hz 이상 고주파수에서 점진적으로 더 많은 왜곡을 보입니다.
우퍼가 안정적으로 처리할 수 있는 주파수는 일반적으로 1,500Hz 정도의 범위에서 제한됩니다.
드라이버는 플룻, 피콜로, 소프라노와 같은 고주파수를 재생하지만 공기를 많이 움직이거나 높은 전력의 힘을 처리할 수 없습니다.
드라이버가 처리할 수 없는 높은 전력의 저주파 신호를 투입하려고 하면 보이스코일이 타버릴 수 있기때문에,
드라이버에는 전력이 큰 저주파수가 유입되지 않도록 유지하는 것이 정말 중요합니다.
따라서 우리는,
저주파. 고출력 신호는 우퍼로, 고주파. 저출력 신호는 드라이버(or 트위터)로 분배해 줄 무언가가 필요하게 됩니다.
우퍼는 많은 소음과 왜곡을 생성하기 때문에 고주파 신호가 우퍼로 전달되는 것을 차단해야 하고,
저주파 신호가 드라이버(or 트위터)로 전달되는 것을 차단할 무언가가 필요합니다.
왜냐하면, 트위터가 저주파 음악을 재생하려고 시도하는 동안 보이스코일이 타버릴 가능성이 높기 때문입니다.
불필요한 신호가 유입되지 않도록 하기 위해,
우퍼 와 드라이버에 신호를 적절히 분배하는 회로가 반드시 필요하게 됩니다.
이 회로를 "Crossover" 또는 "Dividing Network" 라고 합니다.
아래 그림에서 주파수 차트 위에 배치된 피아노 건반을 볼 수 있습니다.
피아노는 약 27Hz에서 약 4,200Hz의 주파수를 생성합니다.
사람들은 일반적으로 약 20Hz에서 약 15,000Hz까지 들을 수 있으며,
젊다면 조금 더 많이, 소음에 많은 시간을 소음에 노출된 사람은 조금 더 적게 들을 수 도 있습니다.
인간의 청각은 약 300Hz ~ 3,000Hz 사이에서 가장 민감한 것으로 알려져 있습니다.
우리가 듣는 대부분의 음악이 발생하는 구간이며,
귀가 소리와 왜곡에 가장 민감한 곳 또한 약 300Hz에서 약 2,000Hz의 범위 입니다.
2-way(양방향) 시스템은 크로스오버 주파수가 약 300Hz ~2,000Hz에서 설정 됩니다.
우퍼와 드라이버의 재생 대역 특성상 어쩔수 없기도 하지만,
소리와 왜곡에 가장 민감한 영역 범위에 놓일 수 밖에 없다는 것은 매우 안타까운 일입니다.
크로스오버 없이 우퍼와 트위터를 연결하면 안되는 이유는?
트위터는 일정 주파수 이상의 고주파 신호만 처리가 가능하도록 설계되었기 때문입니다.
우퍼와 병렬 연결하면 처리 불가능한 저주파 신호가 트위터로 흘러 들어가 보이스코일이 열받아 사망에 이르게 됩니다.
우퍼가 손상될 위험은 없지만 ,
트위터는 손상될 위험이 높기 때문에, 크로스오버 없이 연결하면 안됩니다.
초 간단 크로스오버 (Simple Crossover) 는
우퍼는 바이패스 하고 트위터에만 콘덴서를 연결하는 방식입니다.
우퍼와 병렬로 연결한 후 콘덴서(하이 패스 필터)를 트위터와 직렬로 연결하여 사용할 수 있습니다.
콘덴서(하이 패스 필터)는 손상될 수 있는 저음 주파수를 제거하고 트위터가 안전하게 작동하도록 합니다.
가장 간단한 크로스오버 유형 입니다.
이 유형은, 우퍼는 앰프와 직결하여 재생 대역 최대 주파수가 생성되도록 열어두고,
최대 주파수 부근에서 트위터를 살짝 얹는 방식 입니다.
아래 그림의 HPF가 콘덴서(하이 패스 필터)이며 트위터를 보호하기 위해 트위터와 직렬로 장착된 모습 입니다.
실제, 일부 스피커에서는 비용을 절약하기 위해 인덕터를 생략하는 경우가 종종 있습니다.
(그림 1) 트위터와 직렬로 연결된 콘덴서가 있는 초 간단 크로스오버
하이 패스 필터 / R1은 트위터 임피던스 입니다.
알텍의 경우,
대표적인 우퍼 515 나 803, 416 은 스펙상 20Hz ~ 1,500Hz 정도 이지만,
실제 생성되는 최대 주파수는 4,000Hz 정도 되므로,
크로스오버 주파수를 3,000Hz 정도에 해당하는 용량의 콘덴서를 드라이버나 트위터에 직결할 수 있습니다.
High Pass Filter 특성을 이용하여 특성이 좋지 않은 우퍼의 고주파 일부 구간을 보완하고 트위터 재생 범위가 합쳐져 전체 대역을 커버하겠다는 의도 입니다.
이 경우 우퍼에는 음악신호 전체가 전달되기 때문에 우퍼에서 생성되는 고주파 신호의 왜곡을 피할 수 없게 됩니다.
하지만, 드라이버나 트위터는 콘덴서(High Pass Filter) 장착으로 저주파 신호를 6db/Octave 차단 함으로써 보호될 수 있고, 우퍼에서 들을 수 없는 고주파 신호를 포함 전체 대역을 들을 수 있게 됩니다.
☞ 콘덴서 용량은 아래 표 6dB Crossover Table 에서 드라이버(or 트위터) 임피던스와 크로스오버 주파수가 교차하는 지점에 해당하는 값을 적용하면 됩니다.
1st Order / 6 db Butterworth Crossover Table
알텍 모델 중 ''마드리드(872A)'' "산타나(879A)" 가 15"풀레인지 + 3"트위터 구성으로 같은 유형 입니다.
(그림. 2) Altec 879A "Santana"
알텍 마드리드와 산타나에 사용된 15"는 2중 꺾임 콘지와 다이아 콘 구조의 "420A 풀레인지" 입니다.
803 이나 416 우퍼와는 다른 주파수 특성을 가지고 있지만, 같은 방식의 구성 입니다.
크로스오버는
6dB 와 12dB 방식이 있습니다.
6dB 방식을 1차 크로스오버(1차필터 방식),
12dB 방식을 2차 크로스오버(2차필터 방식) 이라고 합니다.
18dB 24dB 30dB 36dB ... 등 고차필터 방식은 복잡하기도 하지만,
차수가 올라갈 수록 더 많은 신호 손실이 불가피하기 때문에 잘 사용하지 않는 방식이라 생략 하겠습니다.
2-way(양방향) 시스템을 위한
1차(6dB) 크로스오버 설계에 필요한 부품은 인덕터(L 코일) 1개와 Capacitor(C 콘덴서) 1개 입니다.
필터 용량을 구하기 위한 수학 공식은 다음과 같습니다.
L = R / 2πf (= 159 * R / fc)
C = 1 / 2πfR (= 159,000 / fc * R)
** 괄호( ) 공식은 미미한 편차가 있지만 거의 동일한 결과 값을 가집니다.
1930년에 Butterworth 가 발표한 수학 공식이다 라고 이해하시면 편합니다.
위의 공식에서
R은 스피커 임피던스,
f 와 "fc"는 크로스오버 주파수,
"π"는 3.14159... 입니다.
1st Order / 6 db Butterworth Crossover Table
1차(6dB) 크로스오버 설계
우퍼(416A 15") 임피던스 16옴, 드라이버(802-8D) 임피던스 8옴 이라 가정 하고,
크로스오버 주파수는 계산 편의상 1,000Hz로 설정하겠습니다.
먼저, 필요한 인덕터(L) 와 콘덴서(C) 용량은 얼마 인지 계산해 보겠습니다.
(☞ 빠르게 계산하고 싶으면 위의 표(6db Butterworth Crossover Table)에서 해당 값을 찾으시면 됩니다.)
수학 공식을 수행하면..
L = R / 2πf = 16옴 / 2π * 1000Hz = 0.00254648124... = 2.55mH
C = 1 / 2πfR = 1 / 2π *1000Hz * 8옴 = 0.00001989456 = 19.89µF 입니다.
2.55mH 인덕터(코일, L1) 1개와 20µF 콘덴서(C1) 1개를 구입하여 아래 (그림. 3)과 같이 연결하면 완성 입니다.
☞ 1mH(핸리) = 1 / 1,000H, 1µF(마이크로 페럿) = 1 / 1,000,000F 입니다.
(그림. 3) 1차(6dB) Crossover
실제 구성 부품은 일반적으로 계산 값의 ±5% 범위에 있으면 되므로 크게 민감하지 않아도 됩니다.
예를 들어, 실제로 위의 수학 공식을 수행하면 필요한 인덕터는 2.54648124mH 이지만.. 반올림하여 2.55mH입니다.
2.55mH를 구할 수 없는 경우 2.4mH ~ 2.7mH 를 사용해도 문제될 것은 전혀 없습니다.
음악이 재생될 때 우리의 귀는 그 차이를 느낄 수 없기 때문 입니다.
19.89µF 커패시터를 구할 수 없다면 10µF 2개를 구입하여 병렬 연결하여 20µF를 사용하면 됩니다.
옛날 구형 커패시터는 자체 용량의 약 10% 정도 오차가 있습니다.
민감한 분은 실제 용량에 맞게 크로스오버를 다시 디자인할 수도 있습니다.
900Hz 이나 1,100Hz 에서 짤라도 그 차이는 미미하기 때문에.. 반드시.. 1,000Hz에 딱 맞출 필요는 없습니다.
불행히도
1차 크로스오버를 사용하면,
의도하지 않은 상당한 양의 저주파 전력이 여전히 트위터(드라이버)로 공급되고,
상당한 양의 고주파 전력 또한 우퍼로 공급되는 것을 피할 수 없게 됩니다.
(표. 1) 1차(6dB) High pass filter(트위터 크로스오버) 기울기 그래프
크로스오버 주파수 1,000Hz 이하 적색 곡선 기울기가 차단되지 않은 저역 신호가 트위터로 전달된다는 것을 의미합니다.
1차(6dB) 크로스오버는 기울기는 옥타브당 6dB로 매우 얕습니다.
위 (표 1) 에서 보면,
High pass filter(콘덴서) 크로스오버가 1,000Hz인 경우,
1 옥타브 아래인 500Hz 저주파 신호 전력의 1/4, 약 25%가 드라이버로 공급되고,
2 옥타브 아래인 250Hz 저주파 신호 전력의 1/16, 약 6.25%가 드라이버로 공급됩니다.
250Hz는 드라이버가 감당하기에는 너무 큰 전력이기 때문에,
장시간 사용할 경우 드라이버 보이스코일이 열화 될 가능성이 있습니다.
(표 2) 1차(6dB) low pass filter(우퍼 크로스오버) 기울기 그래프
크로스오버 주파수 1,000Hz 이상 적색 곡선 기울기가 차단되지 않은 고주파 신호가 우퍼로 전달된다는 것을 의미합니다.
위 (표 2) 에서 보면,
Low pass filter(코일) 크로스오버가 1,000Hz인 경우,
1 옥타브 위인 2,000Hz 고주파 신호 전력의 1/4, 약 25%가,
2 옥타브 위인 4,000Hz 고주파 신호 전력의 1/16, 약 6.25%가 우퍼로 공급된다는 것을 의미합니다.
우퍼가 1,500Hz - 4,000Hz에서 성능이 좋지 않을 가능성이 매우 높은 이유 입니다.
우퍼는 크고 높은 전력을 처리 가능하도록 설계되었기 때문에 전력이 약한 고주파 신호가 들어 오더라도 자체 성능에 문제가 발생할 가능성은 없습니다.
(표 3) 2-way 1차 크로스오버 기울기 그래프
위 (표 3.)
1차 크로스오버는 크로스오버를 기준으로 위 아래 신호를 합산하면 앰프로 부터 입력된 신호의 크기와 동일 합니다.
하지만, 차단되는 기울기가 얕기 때문에 크로스오버 부근 200Hz ~ 4,000Hz 구간에서 신호가 겹쳐 사운드의 왜곡이 발생합니다.
그럼에도 불구하고 원래 입력 신호가 손실없이 합산되는 유일한 크로스오버이기 때문에,
일부 오디오 애호가들은 1차 크로스오버를 사용해야 한다고 주장 하며, 실제 제작하여 사용하기도 합니다.
시중에서 판매되는 저가형 스피커는 1차 크로스오버를 사용하기도 합니다.
수학 때문에 1차 크로스오버라고 부르지만 한눈에 보기에도 1차 크로스오버임을 알 수 있습니다.
1차 크로스오버에는 유닛당 하나의 커패시터 또는 인덕터가 있고,
2차 크로스오버에는 유닛당 2개, 3차 크로스오버에는 3개, 4차는 4개씩 있게 됩니다.
구성 부품이 드라이버와 직렬로 연결되어 있기 때문에 이를 직렬 크로스오버라고도 합니다.
인덕터(코일)는 1800년대에 인덕터를 연구했던 "Joseph Henry"의 이름을 따 "Henry"라는 단위로 측정됩니다.
우리가 사용하는 인덕터 단위는 1000분의 1 헨리에 해당하는 mH(milli-henry) 입니다.
커패시터(콘덴서)는 1800년대에 전자기학의 기본 법칙을 개발한 마이클 패러데이(Michael Faraday)의 이름을 따서 "패러드(Farad)"라는 단위로 측정됩니다.
우리가 사용하는 콘덴서 단위는 백만분의 1 (1 / 1,000,000) 패럿 크기에 해당하는 마이크로 패럿(micro-farad) 이며, μF 또는 uF 또는 mfd 로 표기합니다.
2차(12dB) 크로스오버 설계 및 분석
12dB 방식 2차 크로스오버는
1차 필터 뒷단에 2차 필터를 사용함으로써,
우퍼로 유입되는 고주파 신호와 드라이버로 유입되는 저주파 신호를 차단하여 드라이버가 손상될 가능성을 방지하고 사운드 왜곡을 줄이고자 하는 것이 목적 입니다.
(표 4.) 1차(적색) 6dB 와 2차(청색) 12dB 크로스오버 기울기 비교 그래프
1차 곡선에 비해 2차 곡선이 훨씬 가파르다는 것은 겹치는 구간이 줄어들었다 는 것을 의미합니다.
Altec A7 "Dividing Network" 구축을 위한
2차(12 dB 방식) 크로스오버 설계 및 분석
Altec A5 - N500, A7 - N800, 604 - N1000 N2000 모델이 여기에 해당 합니다.
1차 크로스오버와 마찬가지로,
우퍼 416A 15" 임피던스 16옴, 드라이버 802-8D 임피던스 8옴,
크로스오버 주파수는 계산 편의상 1,000Hz로 설정하겠습니다.
알택의 경우,
A5는 500Hz, A7은 800Hz, 604동축은 1200Hz 정도로 설정 하면 됩니다.
먼저,
우퍼에 사용 할 1차필터 인덕터(코일) 값 L1 과 2차필터 Capacitor(콘덴서) 값 C2,
그리고, 드라이버에 사용 할 1차필터 Capacitor(콘덴서) C1 과 2차필터 인덕터(코일) 값 L2,
구하는 공식은 다음과 같습니다.
L = R / 2π f Q (= 225 * R / fc)
C2 = Q / 2π f R (= 113,000 / (fc * R))
1차 크로스오버와 마찬가지로
R은 스피커 임피던스, f 와 "fc"는 크로스오버 주파수, "π"는 3.14159 입니다.
"Q" 는 매개변수로 0.7 을 적용 합니다.
Q = .707을 사용하는 경우 이는 버터워스 필터이며 가능한 가장 평탄한 주파수 응답을 갖습니다.
Q = .577을 사용하면 베셀 필터이며, 시스템이 가능한 한 가장 평탄한 시간 응답을 갖는다고 알려져 있습니다.
.707 보다 높은 Q를 사용하는 경우는 체비쇼프 필터이며 오디오 시스템에 적합하지 않은 것으로 알려져 있습니다.
매개변수 "Q" 는 2차 크로스오버 이상인 경우에만 갖습니다.
(그림 4) 2-way 12dB Dividing Network
주어진 조건으로 수학 공식을 수행하면,
우퍼는
L2 = R / 2π f Q ( = 225 * R / fc) = 16 / (2π * 1000 * .7) = 0.0036368 H = 3.63mH
C2 = Q / 2π f R ( = 113,000 / (fc * R)) = .7 / (2π * 1000 * 16) = 0.00000696303 F = 6.96µF,
드라이버는
C1 = Q / 2π f R = .7 / (2π * 1000 * 8) = 0.00001392607 F = 13.93µF
L1 = R / 2π f Q = 8 / (2π * 1000 * .7) = 0.00181891517 H = 1.82mH 입니다.
☞ 수학 공식을 통해 필터 값을 수할 수도 있지만, 아래 (표 5) Crossover Table 에서 쉽게 찾으시면 됩니다.
※ L1 L2 C1 C2 에 해당하는 코일과 콘덴서 용량을 구해 위 (그림 4.) 와 같이 연결하면,
12dB Crossover "1,000 Dividing Network" 완성 입니다.
(표 5) 2nd Order / 12 db Butterworth Crossover Table
같은 방법으로,
크로스오버 주파수를 500Hz로 설정하면 "500 Dividing Network",
800Hz 로 설정하면 "800 Dividing Network", 1,600Hz 는 "1,600 Dividing Network" 라 부릅니다.
1935년 "해리 킴벨" 박사가 '시어러 혼 시스템"에 적용하기 위해 Butterworth 이론에 근거하여 설계한
Lansing 최초의 네트워크 Model "500" 은 크로스오버 주파수 "500Hz" 로 위와 동일한 방식으로 제작 되었습니다.
1930년에 Butterworth가 처음으로 이 수학을 수행할 당시에도 음악 녹음 및 음악 재생이 있었지만,
현재와 같은 고충실도 사운드 재생은 전혀 없었습니다.
그래서 Butterworth는 자신의 수학 공식으로 인한 음악 재생산 결과가 어떻게 나타날지 알지 못했을 것입니다.
자신의 버터워스 이론에 근거한 로우 패스 필터와 하이 패스 필터가 하나로 합쳐지지 않는다고 언급한 적이 없기 때문입니다.
사실,
많은 오디오 애호가들은 2차 크로스오버가 최적이라고 생각하지만,
2차 크로스오버에는 항상 음악 신호가 약간 왜곡되어 있습니다.
언제나, 크로스오버 양쪽 출력의 합은 원래 입력 신호의 크기와 같지 않기 때문입니다.
매우 비슷할 수 있지만 결코 같지 않은 것이 현실입니다.
실제로,
이들을 더하면 크로스오버 주파수 에서 합계가 3dB 상승합니다.
아래 (표 6.) "Butterworth 및 Linkwitz-Riley 2차 필터의 Bode 플롯"이라고 하는 그래프에서 볼 수 있습니다.
Linkwitx-Riley는 아름다운 플랫 라인으로 요약되지만, Butterworth는 중간에 불룩 솟아있는 혹이 있습니다.
불룩 솟아 올랐다는 것은 크로스오버 부근 대역에서 신호 전력의 중첩으로 소리가 커진다는 것을 의미 합니다.
☞ Linkwitz-Riley 필터는 패시브 네트워크에서 사용하지 않기 때문에 언급하지 않겠습니다.
(표 6) Butterworth 및 Linkwitz-Riley 2차 필터의 Bode 플롯
2차 크로스오버가 1,000Hz인 경우 한 옥타브 아래인 500Hz에서는 드라이버 신호가 12dB 감소합니다.
이는 500Hz 음악 파워의 6%가 드라이버로 전달된다는 것을 의미합니다.
마찬가지로, 한 옥타브 위인 2,000Hz 에서는 음악 파워의 6%가 우퍼로 전달됩니다.
(표 6.) 에서 보이는 불룩 솟아있는 혹은,
크로스오버 주파수 전 후(375Hz ~ 3,000Hz) 3옥타브 구간에서 차단되지 않은 신호가 전달되어 발생되는 신호 전력의 중첩 현상 입니다.
중첩 현상이 발생하는 375Hz ~ 3,000Hz 구간은 보컬 영역에 해당하는 구간이므로 보컬 곡은 아주 멋지게 들리는 듯 합니다.
하지만, 중첩 현상이 없는 중저역 초저역 구간과 중고역 초고역 구간 음악 신호는 상대적으로 약하게 들릴 수 밖에 없게 됩니다.
결과적으로, 크로스오버 주파수 부근 3옥타브 구간에서 언제나, 항상 음악 신호가 왜곡 과장되어 있습니다.
우리가 듣는
알텍 N-500-C, N-800-D, N-1000-B 소리가 이것인데,
중역대의 신호 중첩 현상의 대표적인 특징이 '빅 마우스' 입니다.
Altec N-500-C 와 N-800-D
Altec N-500-C 와 N-800-D 의 "빅 마우스" 현상은 보이스 위주의 극장 사운드 용으로는 적합할 수 있었지만,
음악 감상 으로는 적합하지 않습니다.
다행히도,
Butterworth 필터 합계를 완벽한 평면선으로 만들 수는 없지만 비슷하게 설계할 수 있습니다.
저역 통과 필터를 약간 아래로, 고역 통과 필터를 약간 위로 이동하면 불룩한 혹을 최소화 할 수 있습니다.
방법은,
크로스오버 주파수에 보정 계수를 적용하여 "보정 크로스오버를 구축" 하는 것입니다.
2차 버터워스 필터의 크로스오버 주파수 보정 계수는 1.3 입니다.
참고로,
2차 베셀의 경우 보정 계수는 1.445입니다.
2차 Linkwitz-Riley의 경우 보정 계수는 1 이므로 보정이 필요하지 않습니다.
모든 2차 크로스오버에서 드라이버는 위상이 반전된다는 사실에 유의해야 합니다.
즉, 크로스오버 주파수를 1,000Hz 로 설정하고 싶다면,
저역 통과 주파수를 770Hz( = 1,000 / 1.3), 고역 통과 주파수는 1,300Hz( = 1,000 * 1.3) 로 설정
2개의 크로스오버를 적용하는 것입니다.
크로스오버를 중심으로 위 아래로 각각 0.3 옥타브 벌려서 신호 전력의 중첩을 줄이려는 노력 입니다.
2차(12dB) 보정 크로스오버 설계 및 분석
이전과 동일한 조건에서 L 과 C 값을 구하기 공식에 대입하면,
우퍼
L = R / 2π f Q = 16 / (2π (1,000/1.3) .7) = 0.00472445502 = 4.72mH
C = Q / 2π f R = .7 / (2π (1,000/1.3) 16) = 0.00000905195 = 9.05µF,
트위터는
L = R / 2π f Q = 8 / (2π (1,000*1.3) .7) = 0.00139916552 = 1.4mH
C = Q / 2π f R = .7 / (2π (1,000*1.3) 8) = 0.00001071236 = 10.71µF. 입니다.
☞ 수학 공식은 이해를 돕기 위한 것이며, 필요한 코일(L) 과 콘덴서(C) 용량은 위 (표 5) 에서 찾으면 됩니다.
인덕터는 일반적으로 정격 값에 매우 가깝게 측정되지만,
커패시터는 일반적으로 5%에서 10% 정도 편차가 있으므로 너무 정확한 값을 찾으려고 애쓰지 마시기 바랍니다.
+- 5% 범위 내에 있으면 그냥 사용하시면 됩니다.
이제, 해당 코일과 콘덴서를 구해 위 (그림 4) 와 같은 방법으로 연결하면 보정 크로스오버 완성 입니다.
2차(12dB) 보정 크로스오버는
크로스오버 주파수 부근 대역에서 완벽한 평면선이라 할 수는 없지만,
신호 중첩 현상은 현저하게 줄어들기 때문에 전통방식 보다는 훨씬 안정적인 음악을 들려줄 것입니다.
2차 크로스오버 회로의 특징은
1차 필터로 전달된 (+) 입력신호의 일부가 2차 필터를 통해 스피커 (-) 로 연결되어 버려졌다는 것입니다.
이는 (+)신호 전력의 일부가 우퍼 와 드라이버(트위터) 양쪽에서 손실이 생겼다는 것을 의미 합니다.
필터 이론의 목적에 따라 옥타브 당 6dB에서 12dB로 더 가파르게 차단 되었지만, 입력 신호 전력 크기에는 상당한 손실이 발생했다 할 수 있습니다.
따라서, 두 출력 신호의 합이 입력 신호의 크기와 동일하지 않습니다.
위 보정 계수(1.3) 적용 방식은
한마디로, '신호가 겹치지 않도록 크로스오버 주파수를 벌려 보자' 는 것입니다.
6년 전 까지 주로 제작하던 방식인데,
실제, 중역대의 겹치는 현상은 어느정도 해소 되지만 여전히 중첩 현상은 남아 있고, "빅 마우스" 와 같은 왜곡 현상 또한 항상 남아 있습니다.
그러면 더 벌리면 되지 않느냐? 하는 것는데,,
더 벌리면 중역대의 힘이 약화되는 현상이 발생합니다. 쉽게, 비어 버리는 현상이 나타납니다.
전통 방식 크로스오버 회로에서 보정계수는 1.35가 한계 입니다.
원하는 것이 전통방식의 2차 크로스오버 네트워크를 보완하고 싶다 하시는 분은 글 내용대로 제작 하시면 됩니다.
손실과 왜곡 없는 원래 음악 신호를 듣기 위해서는,
앰프로 부터 전달 받은 입력 신호의 크기와 2개 출력 신호의 합이 동일한 설계 방법을 찾아야 하고,
크로스오버 주파수 부근 3옥타브 구간 대역에서 발생하는 신호 중첩 현상을 해소해야 합니다.
다음 시간에는
네트워크 구성 요소에 대해 알아 보겠습니다.
Altec 연구소! Oldy!!
https://cafe.naver.com/oldygoody/969
네트워크 구성 요소 및 작동 원리
