DIY PACK SELF LEARNING – DIY PACK 1

안녕하세요? 인터넷 세상에 엄청나게 많은 전자 회로, 전자 제품에 대한 정보가 있고 구글 번역기, 챗GPT 등 여러 가지 수단을 통해 아무 때나 쉽게, 그것을 가져올 수 있습니다. 그런데 큰 틀에 대한 이해가 불충분하면 가져온 정보는 정보가 아닌 게 되어 버립니다. 한편으로 V ＝ I × R 이라는, 아주 기본적인 공식을 이해하고 암기해야 한다고 말합니다. 매일 쓰는 게 아니므로 잊기 십상이고 또... 민감한 복리 이자 계산 공식도 아닌 것을 암기했다고 한 들 당장에 무엇에 쓰겠습니까? 그럼에도 불구하고 매일매일 전자 회로와 전자 제품의 세상 속에서 살고 있고 앞으로도 그럴 수밖에 없으니 적당한 수준의 전자 회로 이해와 가정 내에서 쓸 실전적 대응력을 갖추는 것은 결코 무의미한 일이 아니라고 생각합니다. 논리로 읽고 논리로 이해하고 금방 잊는 것보다는 손으로 무엇을 직접 만지고 만들고, 그런 다음에 왜 그럴까를 궁리하고, 그럼으로써 더 오래 기억하고, 그래서 다음에 만나게 되는 어떤 상황에 적당히 대응하는 실전형 지식을 쌓아가는 학습이 DIYer에게는 더 효과적이라고 생각하였고, 그런 판단하에, 묻지 마 스타일로, 간단한 회로를 직접 만들어 보고 인터넷 정보 열람이나 DIY 활동을 통해서 추가 학습을 진행할 수 있는 셀프 학습의 계기를 마련하자는 취지에서 <DIY PACK 꾸러미 학습>을 제안하게 되었습니다. 그렇게 조금만 경험해 보면, 빈티지 오디오 세상을 조금 다르게 볼 수 있을 뿐만 아니라 흔히 만나게 되는 가전제품의 고장, 오작동, 주기적인 관리 작업 등 여러 가지 상황에 당황하지 않고 적절히 대응할 수 있을 것으로 기대합니다. 앞서 간단한 표로 제시하였던 12주 차의 SELF 학습은, 1) 제공된 바인더 매뉴얼의 요약 안내에 따라, 택배 발송된 DIY PACK 박스에서 부품을 꺼내고, 직접 땜을 해가며 회로를 제작합니다. * DIY PACK은 적당히 묶어 차수별로 여러 번 발송하겠습니다. 본 건은 처음 시도하는 것이므로 그게 더 안전하겠지요? 2) 페이지별 설명 자료, 부품 설명, 회로 설명 등 알아두면 좋을 내용은, 주차 진도에 맞추어 이곳에 미리 등록해 두겠습니다. 심각한 내용은 취급하지 않습니다. 오로지 최소한으로만. 훗날 어떤 단어 하나가 기억난다면 이곳에서 재열람하면 되고 아예 넓은 인터넷 세상에 관련 단어를 입력하면 될 것이지요. 3) 학습 결과물을 찍은 사진, 영상 등 자료를 게시판에 공유하고 상호 평가를 진행합니다. 4) 질문과 답변 등 소소한 대화를 진행하고 해당 주차 학습을 종료합니다. 모든 과정이 다 끝나면, (여러 만능 기판이 주렁주렁 연결된 어수선함은 있겠지만) AC 220V 벽면 콘센트에 연결된 라디오에서 음악 소리가 나오게 됩니다. 사실 그 자작 시스템 안에는, 흔히 빈티지 오디오를 바라볼 때 상상할 수 있는 모든 요소 기술, 흔한 가정용 전자 제품의 근간이 되는 것은 다 담겨 있습니다. "DIY 활동이 왕성한 나라가 강국이다" 이것은 과거와 현재 그리고 미래의 문화 담론과도 연결되는 키워드이기도 합니다. DIY PACK.1에 담긴 부품과 사용자 매뉴얼에 묶인 보조 콘텐츠의 목록은 다음과 같습니다. 신청자에게 열람 패스워드가 제공됩니다. 들어가는 말씀 Week1~Week5용 DIY PACK.1 구성 안내 (공개) [Week 1] 실납의 특성 그리고 인두의 온도와 W (공개) [Week 1] 인두와 실납을 움직이는 순서 (공개) [Week 1] 배선하는 방법 네 가지 [Week 1] 테프론 선이 아닌, 케이블 선을 땜하는 방법 [Week 1] 만능기판의 단자 처리와 케이블 연결점 보강 [Week 1] 기타 참고 정보 (공개) [Week 2] 아날로그 멀티미터와 디지털 멀티미터 [Week 2] 거대한 의미를 내포한 최소한의 공식, V = I × R [Week 2] 멀티미터로 일반 저항 검사하기 (공개) [Week 2] 멀티미터로 다이오드, LED 검사하기 [Week 2] 멀티미터로 커패시터 검사하기 (공개) [Week 2] 멀티미터로 트랜지스터 검사하기 [Week 2] 멀티미터로 가변저항 검사하기 [Week 2] 멀티미터로 스피커 유닛 검사하기 [Week 2] 기타 참고 정보 [Week 3] 발광 다이오드, LED [Week 3] 디스플레이 LED [Week 3] LED와 전류 제한 저항 [Week 3] 기타 참고 정보 [Week 2] 12 페이지~13 페이지 설명 자료 [Week 3] 15 페이지 설명 자료 [Week 3] 16 페이지 설명 자료 (공개) [Week 3] 17 페이지 설명 자료 [Week 3] 18 페이지 설명 자료 [Week 3] 19 페이지~20 페이지 설명 자료 [Week 4] 22 페이지~24 페이지 설명 자료 [Week 4] 25 페이지 설명 자료 [Week 4] 26 페이지~27 페이지 설명 자료 [Week 5] 29 페이지~30 페이지 설명 자료 (공개) [Week 5] 31 페이지~33 페이지 설명 자료 (공개) 종합 정리, Week 1 ~ Week 5 Week 5~Week 9용 DIY PACK.1 구성 안내 (공개) [Week 6] 6 페이지~7 페이지 설명 자료 [Week 6] 8 페이지~9 페이지 설명 자료 [Week 6] 10 페이지 설명 자료 [Week 7] 제너 다이오드와 정전압 [Week 7] 12 페이지~13 페이지 설명 자료 [Week 7] 14 페이지 설명 자료 [Week 7] 15 페이지 설명 자료 [Week 8] IC 핀의 식별 방법 [Week 8] 17 페이지~18 페이지 설명 자료 [Week 8] 3.5 파이 플러그 제작 방법 [Week 9] AM 수신 원리 [Week 9] AM 프론트엔드 만들기 (공개) [Week 9] 22 페이지~23 페이지 설명 자료 [Week 9] 회로 통합 [Week 9] 기타 참고 정보 종합 정리, Week 6 ~ Week 9 Week 10~Week 12용 DIY PACK.1 구성 안내 (공개) [Week 10] FM 수신 원리 [Week 10] FM 코일 만들기 (공개) [Week 10] 동박 기판 만들기 [Week 10] 프리앰프 회로 만들기 [Week 11] 안테나 속성 [Week 11] RF 임피던스 매칭 [Week 12] 음성 주파수 분할 [Week 12] 스피커 네트워크 시뮬레이션 [Week 10] 6 페이지~7 페이지 설명 자료 [Week 11] 9 페이지~ 11 페이지 설명 자료 [Week 11] 12 페이지 설명 자료 [Week 12] 14 페이지~16 페이지 설명 자료 [Week 12] 17 페이지 설명 자료 [Week 12] 19 페이지~22 페이지 설명 자료 (공개) [Week 12] 기타 참고 정보 종합 정리, Week 10 ~ Week 12

1. 10주 차가 넘어가는 시점에서, 이제는 간단한 심볼은 인식할 수 있다고 판단하여, 그리고 DIYer에게 걸맞은 무료 프로그램을 소개하려는 의도로, 다음 회로를 그렸습니다. Pre-Amplifier라는 수식어를 붙였는데 사실, 조금 거창한 느낌입니다? 실은 매우 단순한 1석(石) 증폭기이고 프론트 엔드 신호를 기준으로 후단(後段) 증폭 회로, IC 앰프를 기준으로는 전단(前段, Pre-Stage) 회로입니다. 모든 게 다 부르기 나름이지요. 열심히 만든 FM 프론트엔드의 코일 등 부정합 때문에, 거주지가 워낙에 FM 수신이 안 되는 곳이라서 소리가 작게 들릴 때 사용할 수 있는 일종의 선택 사항이자 옵션 활동입니다.  프론트엔드 출력을 키우는 다른 방법이 있지만, 구현이 복잡하여 실패할 확률이 높고 DIY 학습의 본질을 넘어서는 것으로 판단하였습니다. 위 회로도를 작성한 프로그램에 대해서는 다음 글을 참고해 주세요. * 관련 글 : DIYer를 위한 회로 시뮬레이션 (1), QUCS Studio 2. 테스트 회로의 기본은, <어떤 일을 하는 부품>을 스피커 유닛으로 간주한 '[Week 5] 29 페이지~30 페이지 설명 자료'의 것과 같습니다. 가만 보면 스피커가 놓인 위치는 전류 흐름이 시작되는 곳입니다. 마침 그 위치에 560오움이 자리하고 있습니다. 3. 이제, 세부 사항에 대해 정리합니다. 1) 트랜지스터는, (1:4000 증폭도의 2SD1640이 아닌) 작고 검정색이고 NPN이면 됩니다. (PNP형을 쓴다면 전원 극성만 반대로 하면 될 것입니다) 2) 작은 크기의 신호를 다룰 것이므로 작은 용량의 커패시터를 사용합니다. 1uF, 2.2uF, 3.3uF, 4.7uF, 10uF, 22uF, 100uF, 1000uF... 그렇게 모든 커패시터를 쓸 수 있지만, 가급적 10uF 이하의 것을 사용해 주세요. (본래는 이 회로 앞과 뒤에 있는 다른 회로의 상수. 취급 주파수 등 변수를 가지고 용량을 결정해야 합니다. 어떻게 해도 1~10uF이 나올 것이고 커플링 용도로 더 큰 것을 쓴다고 해서 소리가 안 들리는 일은 없습니다. 커플링 용량은 ~까지를 뜻하는 Limit로 생각해 주세요) 한편으로 두 개 전해 커패시터의 극성을 보면, +가 회로 안쪽으로 들어와 있습니다. 이유에 대해서는 다음 글을 참고하세요. http://audiopub.co.kr/diy-pack-self-learning-talks/?uid=633&mod=document&pageid=1 3) 언급한 대로 R1은 560오움이고 이것은 P3로 표시된 전원 +전압을 기준으로, 스피커 유닛처럼 신호 등락점을 만드는 것으로 생각하는 게 좋겠습니다. "이제까지 콜렉터를 모두 건전지 +단자, 전원회로 +에 직접 연결하였는데 왜 560오움을 붙이는가?" 라고 생각할 수 있습니다. 반대로 생각해서, 만일 560오움이 없다면 어떻게 될까요? P2와 C2 커패시터는 그냥 P3에 매달려 있는 것이 되고 전원 라인은 신호 등락을 취급하는 곳이 아니기에, 트랜지스터로부터 제대로 된 등락 신호를 건네받을 수 없게 됩니다. 4) R2 저항은 어떤 전류량을 설정하고 증폭도를 가지고 계산하면 됩니다. 560오움이 있으니까 560오움 아래쪽 리드의 전압은 5V보다 작아질 것입니다. 4. 위 회로도에서는 20K오움을 임의로 붙였습니다. 사실 560오움도 아무렇게나 정한 것입니다. 왜 이렇게 아무렇게나 지정했을까요? 1) 회로의 전과 후에 커플링 커패시터가 쓰이고 있습니다. DC를 막고 등락 신호만 넘겨받고 넘겨주면 되는 회로이기 때문입니다. 2) 계산식과 무관하게, 붙어 있는 부품에 의해서 전체 전류가 적게 흐르든 작게 흐르든 어떤 평형상태를 유지할 것입니다. 사실, 가끔 이렇게 즉흥적인 DIY 대응을 하기도 합니다. 대상 회로 정확한 변수를 모른다면, 표준형 회로를 가지고 부품값을 임의로 조정하고 "알아서 균형점을 맞추겠지" 하며 쓴다는 것이지요. 3) 참고로, 위 회로는 정확하게 정상 작동합니다. "모로 가도 서울만 가면 된다" 사례였습니다. DIY 세상에서 '절대'는 없습니다. 늘 뭔가 부족하고 늘 상황은 황당하고... 그래서 임기응변 위주로 갈 수밖에 없지요. "안 되면 하나 더 만들지!"그렇게 마음 편하게 생각하는 게 오랜 시간 DIY를 즐길 수 있는 중요한 조건이라고 생각합니다. ■ 핵심 정리 1. 이제, 트랜지스터 심볼, 저항 심볼, 커패시터 심볼을 인식할 수 있습니다. 2. 세상에는 다양한 유료, 무료 SPICE 프로그램이 있습니다. 본래는 전문적인 시뮬레이션 툴이지만, 가볍게 포토샵을 쓰는 느낌으로 나만의 회로도를 그릴 수 있으니 프로그램을 깔고 한번 일람만 해보세요. 마우스 클릭을 한 번 한 것과 안 한 것은 차이가 큽니다. 3. 부족한 게 많은 DIY 세상에서는 적당한 현실 절충과 Plan B 마련, 그리고 낙관적인 마인드가 매우 중요합니다.

1. 테스트 회로를  어느 정도 숙지한 상태에서, 1) DIY PACK.1의 동박 기판을 적당 크기로 자릅니다. 2) 판단에 따르되, 유성 마커로 회로를 그려 놓을 수도 있습니다. 3) 땜과 땜이 만나는 곳을 생각하여 작은 동박 절편을 붙여 줍니다. 위치를 가늠하고 기판에 본드를 먼저 바른 다음, 핀셋으로 절편을 붙이는 게 편합니다. ※ 붓이 달린 순간접착제를 사용해 주세요. 대단히 편합니다. 그리고 작업 중 가끔 절편이 떨어질 경우 대응하는데도 효과적입니다. 4) 회로에서 GND 즉, - 전압이 연결되는 구간의 동박 절편을 테프론 선으로 일괄 연결해 줍니다. 5) 부품을 붙이되 열에 강한 것부터 시작합니다. 예를 들어, 코일은 열에 강합니다. 저항도 강한 편입니다. 어쨌든 트랜지스터는 맨 나중에 붙이는 게 좋습니다. (▲ 참고로 병렬 저항을 만들려면 위와 같은 방법으로 작업해 주세요. 하나의 두 리드를 다른 하나의 리드에 가볍게 말고 땜해주었습니다. 전체를 잡고 작업한 다음, 수평 리드를 제거합니다) 2. 왜 동박 기판을 썼을까요? 그것은 테스트 회로가 100Mhz 내외의, 아주 높은 주파수를 다루기 때문입니다. 이런 주파수를 RF(Radio Frequency)라고 하고 AF(Audio Frequency)보다 취급이 훨씬 까다롭습니다. 인티앰프가 주로 다루는 주파수 대역 즉, AF이었다면 굳이 동박을 쓸 필요가 없습니다. 대비 사례로서, 만능기판을 쓰면 인접 도넛 구멍이 아주 작은 극소형 안테나 역할을 하면서 망나니같은 RF 신호가 마음대로 점핑하고 전체 회로가 교란되기 십상입니다. 만능 기판으로 만든 FM 회로가 동작할 수도 있습니다만, 오류가 생길 가능성이 높다면 안 쓰는 게 맞겠지요? 그러면 동박 면을 뒤집은 이유는 무엇일까요? 동박 쪽 면을 쓰면 아래와 같은 사유로 오류가 생길 수 있습니다. "~수 있습니다"는 가능성의 문제입니다만, 이것도 역시 가능성이 절반 이상이라면 안 쓰는 게 맞습니다. (▲ Case A : 동박 절편과 GND 면의 정전 용량을 측정하면, 100pF, 1000pF, 10000pF 등 상당한 값이 나옵니다. Case B : 이격거리가 두 배이고 기생 정전 용량이 더 많이, 급격히 감소합니다) 3. 이해 편의를 위해 제시하는바, 다음 사례에서는 동박  면이 위로 가도록 만들었습니다. * 관련 글 : 아날로그 TV용 방구석 전파 송출기 (2) 이것은 '나몰라 무조건 RF 방사!'를 하는 회로입니다. 그러므로 동박 면의 기생 커패시턴스를 무시해도 됩니다. 마침 아무데나 GND 연결이 가능하니까 땜작업이 편합니다. 4. 다음은 2종 실물 튜너 사진으로, 오른쪽은 롯데전자 튜너의 프론트엔드이고 왼쪽은 삼성전자 튜너의 프론트엔드 하단 면입니다. 가만히 보면, 하단 기판 면에 넓게, GND 라인을 형성하여 프론트엔드에서 나오는 방사 주파수를 차단하고 있습니다. 즉, 기판 동박으로 쉴드처리합니다. 더불어 프론트엔드 모듈의 PCB를 어느 정도 높이로 유지하여 해당 모듈과 메인보드 사이의 기생 용량을 감소시키고 있습니다. 기생 용량은 회로 설계자에게 큰 고민입니다. 심지어 DIY PACK.1에 담긴 일반저항에도 아주 아주 작은 기생 커패시턴스가 존재한다는 사실을 기억해 주세요. 말씀은, <기생 커패시턴스>는 전자회로에서 절대 배제시킬 수 없는 물리적 성분입니다. 어쩔 수 없이 인정하고 그것을 어떻게 최소화할까를 고민해야 하는 것이지요. ■ 핵심 정리 1. 만능 기판, 동박 기판, 상용 프론트엔드 등 모든 전자회로에서 동박 면과 다른 동박 면 사이에, 패턴과 패턴 사이에, 태프론 선과 만능기판 땜 사이에 <기생 커패시턴스>라는 것이 존재합니다. 얼마인지는 모릅니다. 그러나 분명히 그곳에 있습니다. 2. 체감할 수 없고 계측기가 있어도 구조상 측정하기가 어려운  0.01pF, 0.1pF, 몇 pF조차, 100Mhz 내외의 높은 주파수를 다루는 회로에 아주 큰 영향을 줄 수 있습니다. 그것이 RF와 AF가 다른 가장 큰 차이점입니다. 3. '기생'이라고 함은 의도하지 않았다는 뜻이므로 제거됨이 마땅하지만, 현실에서는 절대 그럴 수 없습니다. 그래서 의미가 없을 정도까지 최소화시켜야 합니다. 4. 전문 설계자나 FM 튜너를 만드는 회사는, 눈에 안 보이는 PCB의 변칙적 변수까지 검토하여 대책을 마련합니다. 일반 튜너, HAM 무전기, 핸드폰을 만드는 회사는 오디오 시스템을 만드는 회사보다 월등하게 기술 수준이 높습니다.

1. 앞서, 전자회로가 안테나를 통해 전파를 방사할 때, 대부분은 잘 방사되지만, 일부는 제 자리에 있거나 전자 회로 쪽으로 되돌아가고 그것 때문에 전파 방사 효율이 100%가 될 수 없으며 안테나의 쌍대성 속성에 의해서 전파 방사는 곧 전파 수신이라는 이야기를 적었습니다. 그런 안테나 반응을 확인하기 위해서 아래와 같은 정재파비(SWR; Standing Wave Raio) 미터를 사용합니다. 단, 이것이 FM 안테나용이 아니라는 것에 유의해 주세요. 참고 사례가 그렇다는 것입니다. 2. 반도체 레이어를 여러 겹 합쳐 놓으면 각 레이어 사이에 <기생 커패시턴스> 즉, 불요하거나 의도하지 않은 그리고 어떤 이에게는 요긴한 극소 정전 용량이 생깁니다. 물리현상이기 때문에 "반드시 그렇다"라고 단정해도 됩니다. (▲ 벽돌 세 개를 쌓은 것 같은 그림은, 오로지 개념 설명용입니다. 실제로는 이렇게 차곡차곡 쌓여있지 않습니다) 대부분의 경우는 불요하고 문제를 발생시키는 범인이지요. 예를 들어 Ghz 단위로 사각형 펄스를 만들어야 하는데 그 <기생 커패시턴스> 때문에 정확한 사각형이 아니라 느슨한 모습의 사각형 또는 어찌 보면 완만한 사인파와 같은 펄스가 만들어집니다. 링잉(Ring)이라는 잔류 공진이 만들어지기도 하며... 아무튼 다음 단에 있는 회로에게는 부담 요인이자 오작동 요인입니다. 그와 달리, [Week 10] FM 프론트엔드(라디오)는 트랜지스터에 내재된 <기생 커패시턴스>를 인정하고, 그것을 코일(L)과 가변 커패시시터(트리머, C)에 대한 플러스 알파 변수로 삼아 LC 공진 회로를 구성합니다. 아래 그림에서 좌측은 테스트 회로의 일부인데 트랜지스터의 기생 커패시턴스를 개념화하면 오른쪽과 같습니다. New_Capacitor가 곧 트랜지스터 내부의 기생 커패시턴스입니다. 반도체 층 사이에 있는 정전용량. 참고로 트랜지스터는 동작 조건에 따라서 <기생 커패시턴스>가 달라집니다. 반도체 층 안에서 생긴 것이니까 당연한 일입니다. 예를 들어, 테스트 회로에서 5V, 6V, 7V...  전압을 달리할 때 선국 상태가 달라지는 것을 확인할 수 있습니다. 그것은 상용 회로로 쓸 수 없다는 뜻이 됩니다. 물론 초간단 회로라서 그렇습니다. 3. '[Week 10] 6 페이지~7 페이지 설명 자료'에서, '데스 벨리에서 고개 내밀로 운전하기'로 대략적인 동작 원리를 정리했습니다만, 이번에는 사용 부품을 중심으로 어떻게 FM 신호를 처리한다는 것인지를 적으려고 합니다. 인두를 처음 잡은 분도 계시는데, 이런 내용은 지나치게 과합니다. 그냥 "이런 게 있는 모양이다" 정도로, 마음 편하게 읽으시고 부담을 느끼면 즉시 덮으십시오. 학습의 목적과 가치는 FM 프론트엔드를 가볍게라도 직접 접해보았다는 데 있습니다. 아래는 QUCS를 이용해서 그린 테스트 회로입니다다. 관련 글 : DIYer를 위한 회로 시뮬레이션 (1), QUCS Studio - 좌측에서 전파가 들어옵니다. 높은 진동수의 'DC가 아닌 신호'이므로 C1을 자연스럽게 통과합니다. - C10과 TR1의 <반도체 층 정전용량> 그리고 L1이, <LC 발진회로>를 구성하고 (예)93.1Mhz를 수신하기 위해 그것보다 조금 낮은 주파수 또는 조금 높은 주파수를 생성합니다. 그 편차는 곧 '데스벨리에서 고개 내밀기' 동작과 같습니다. TR1의 어떤 속성이 개입하는지에 대해서는 위 2항에 정리해 놓았습니다. - TR2는 모든 신호를 증폭합니다. 그러면 TR2의 콜렉터와 R1이 만나는 곳 그리고 C4, C5가 만나는 곳에서 '고개를 내민 만큼'이 전압으로 변환됩니다. 사실 C4, C5는 평범한 커플링이 아니고 <주파수-전압 변환>에 개입하는 주요 처리 인자입니다. - 아무튼, C4, C5를 통해서 a) 왼쪽편에서 맴돌고 있던 방송국 전파, 자체 생성한 높은 주파수 그것의 고조파 등 온갖 맥동 에너지와, b) 방금 검파된 신호가 마구 뒤섞여 오른쪽으로 넘어갑니다. - 그곳에 R3와 C6가 있습니다. 그 둘은 Low Pass Filter라는, 어떤 설정 주파수 이하만 통과시키고 나머지를 버리는 처리기입니다. 음성신호와 Mhz 단위의 잡탕 신호가 뒤죽박죽으로 넘어온다고 했는데, 음성신호만 Cut! 하면 나머지는 사라집니다. - R4라는 부하저항을 거쳐 출력 단자로 전달됩니다. 그것을 IC 앰프가 받으면 되는 것이지요. - R1은 두 트랜지스터의 베이스 전류를 통제하는 인자 즉, 바이어스 저항입니다. - R1과 C2는 LC 발진회로의 높은 주파수 신호가 오른쪽으로 타고 넘어가지 않도록 Cut! 합니다. 만일, C2를 제거하면 발진주파수가 마음대로 돌고 돌고 돌면서 테스트 회로는 오작동합니다. - R2와 C3는 오른쪽 전원 라인에서 오는 잡신호를 정리하고  더 조용한 DC 전압을 만들어내는 역할을 합니다. 이 테스트 회로는 간단한 만큼 불안정하기 때문에 만일, 전원 전압이 흔들리면, 안정적이지 않으면 TR1, TR2의 동작이 불안정해질 것이고 그러면 LC 발진회로도 불안정해지면서... 전체 회로가 제대로 작동하지 않습니다. 4. 테스트 회로는 매우 간단하여 원리를 이해하고 구현하는 데는 유용하지만, 상용 회로로 쓰기에는 모자라람이 너무 많습니다. 예를 들어 아래 영상에서, 주변 금속이나 부품의 위치 등에 얼마나 민감하게 반응하는지 즉, 얼마나 불안정한지를 확인해보세요. 왜 불안정한 회로를 테스트 회로로 채택하였는가를 묻는다면 답은, "가장 간단해서" 입니다. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-How much a metal affects RF.mp4"] (▲ 이 회로는 개서된 것입니다. 초기 버전에 비해, 1) 작은 가변 트리머를 큰 것으로 바꾸었습니다. 조작이 편합니다. 작용은 동일합니다. 오히려 금속 돌출부가 커져서 상황이 나빠질 수도 있습니다, 2) 프리앰프가 FM 프론트엔드의 신호를 키워서 IC 앰프에 전달하고 있습니다) 이상에서, 부정적인 요소를 내세우는 이유는, 조립 과정의 오류, 변수에 의해 FM 방송 듣기에 실패할 수 있고 그렇더라도 학습자 잘못이 아니라는 점을 강조하기 위해서 입니다. 게다가 거주지 전파 환경이라는 것도 있습니다. 강(强) 전계와 약(弱) 전계에 대한 테스트 회로의 반응은 현격히 다릅니다. 실험해보니까 그렇습니다. 노파심에 한번 더 적습니다. 최소한의 성공 요건은,  가변 커패시터를 돌렸을 때 '치~치~'하는 소리가 들리면서 재생음이 바뀌는 정도면 됩니다. 물론, 음 품질 불문하고 아니운서 목소리나 음악이 들린다면 100프로 성공이지요.

19 페이지~22 페이지는 학습한 내용을 어떻게 실물 오디오 기기에 투영하는가를 보여주는 단서들입니다. 복잡한 것은 늘, '간단한 것의 재조합'이라는 점을 기억해 주세요. 1. 인켈 AD-400의 내부 ◆ DIY PACK 관련 키워드 : 강압 트랜스포머, 정류, 퍙활 커패시터, 제너 다이오드, 정전압 회로, 트랜지스터와 증폭, IC 앰프, 볼륨 컨트롤 - 강압 트랜스포머 AC 110V/220V를 입력으로 받고 수십 V AC를 출력합니다. 가장 높은 전압은 파워앰프 회로를 구동하는 30V~60V 정도의 AC 전압이고 나머지는 내부 프리앰프, 톤 컨트롤 영역에 전력을 공급하는 더 낮은, 예를 들어 10~20V 이하의 AC 전압입니다. 파워앰프 회로에서는 수 A 전류를 취급하기 때문에 굵은 2차 권선을 써야 하고 구리 선과 자기장 강화를 위한 철제 판이 더 많이 들어가기 때문에 무겁습니다. 그럼에도 전체적인 설계 구조는 DIY PACK.1의 300mA급 트랜스포머와 다를 것은 없습니다. - 평활 커태시터와 전원 회로 2차 측 AC를 DC로 변환하고 보푸라기 전압 즉, Ripple을 제거합니다. 수 A 전류가 흐르기 때문에 대용량 브릿지 다이오드를 쓰거나 대용량 정류 다이오드를 4개 써서 전파(全波) 정류하고 있습니다. 평활 커패시터는 공급 전류량을 주된 변수로 하여 계산식, 제조 비용 등을 종합하고 용량을 결정합니다. 전류량이 크니까 설계 용량이 커지고 아무래도 덩치가 커진 커패시터를 쓸 수밖에 없겠지요? * 관련 글 : 평활 콘덴서 용량에 대한 이야기 - 포노 앰프 기본은 '[Week 10] 프리앰프 회로 만들기'의 것과 다르지 않습니다. 차이점은, LP 녹음 시 인위적으로 설정된 고음과 저음의 밸런스를 원음의 상태로 복구하는 Equalizer 기능과 네거티브 피드백에 의해서 앰프 회로의 재생  평탄도를 높이는 회로가 부가되었다는 것뿐입니다. - Sanyo 파워팩 IC와 방열판 일본 산요가 꾀를 내서 파워앰프의 핵심 구성요소를 커다란 플라스틱 패키지 안에 집적해 놓았습니다. 뒤에는 방열판에 붙는 금속부도 있습니다. 요즘 나오는 IC보다 훨씬 비쌉니다. * 관련 글 : 인켈 RD-2620 디지털 리시버 (5), 산요 STK IC를 절개하고 관찰하기 수십 W에서 100W까지 다양한 출력 등급이 있는 산요 파워팩의 본질은 LM386 IC와 다르지 않습니다. 참고로, 시중에 나도는 산요 파워팩 신품이나 마치 구 품인 듯 보이는 IC 모두는 99.9프로 중국제 가짜라는 점을 기억해 주세요.  정말 심하게 속고 속이는 목적물이 산요 STK 파워팩 IC입니다. 그만큼 상당히 좋은 IC입니다. 2. 로텔 RT-830AL 아날로그 튜너의 내부 ◆ DIY PACK 관련 키워드 : 강압 트랜스포머, 정류, 퍙활 커패시터, 제너 다이오드, 정전압 회로, 코일과 커패시터에 의한 동조, FM 검파, AM 검파, 트랜지스터와 증폭, 필터링 회로 - 강압 트랜스포머 소모 전류량이 인티앰프보다 현격히 작기 때문에 DIY PACK.1에 들어있는 크기의 트랜스포머를 쓰고 있습니다. - AM/FM 프론트엔드 당연히 제대로 제작하였습니다. 금속제 에어 바리콘(Air Varicon)을 쓰고, 좋은 조건에서 검파할 수 있도록 안테나 신호를 여러 단계에서 증폭합니다. 더불어 수신 주파수를 내부 주파수로 변환하고 다양한 신호 처리를 진행하고 있습니다. - FM 검파 회로 전문적으로 검파처리하는 IC와 직교검파(Quadrature Detection)라는 보편적인 기술을 조합했습니다. 그리고 전문 제작사가 만든, 금속 CAN 안에 코일과 페라이트 코어가 들어 있는 전문 부품을 쓰고 있습니다. - AM 검파 회로 회로가 복잡한 만큼 제대로 AM 방송을 들을 수 있습니다. 그런데 원리 자체는, '[Week 9] AM 프론트엔드 만들기'의 것과 다를 게 없습니다.  결국은 다이오드로 검파하지요. - DIY PACK.1과 관련없는 MPX 회로 MPX는 하나의 신호를 여러 개로 분리한다는 뜻을 내포한 Multi-Plexer의 줄임말입니다. "하나의 신호"라고 함은 검파 직후 신호가 Mono이기 때문이고, "여러 개"라는 것은 스테레오 왼쪽과 오른쪽을 말하는 것입니다. MPX를 다른 말로 표현하면, "수신된 방송의 모노 신호에서 좌우 분리된 음성 신호를 추출하는 장치 또는 회로를 말한다"가 됩니다. 좌우를 분리하는 잣대는 방송국이 FM 송출 전파에 담아서 보내주는 19Khz라는 특정한 시그널입니다. 19Khz를 못 듣는다고 생각하여 그렇게 정했습니다. 물론, 어떤 사람은 들을 수 있지요? FM 규격이 정해지던 시점에 기술적 틈새를 찾느라고 a) 재생 주파수는 30~15Khz로 한정한 다음, b) 19Khz를 스테레오 신호 유/무의 잣대로 쓰게 된 것입니다. 3. 여러 가지 스피커 이미지는 생략합니다. ◆ DIY PACK 관련 키워드 : 고음과 저음의 분리, 2 웨이 네트워크 "커패시터는 저음을 싫어한다", "코일은 저음을 싫어한다" 두 가지로 음을 분리하였습니다. 상용 시스템의 뒷 커버를 열거나 앞쪽 유닛을 분리하고 안을 들여다보면, 코일과 커패시터가  얹힌 보드를 보게 될 것입니다. 그것이 <스피커 네트워크 보드>입니다. 네트워크라는 단어를 쓴 것은, 고음의 경로, 중음의 경로, 저음의 경로, 음을 작게 만드는 경로, 그냥 신호를 그대로 보내는 경로 등 여러 분할 경로가 그 안에 있기 때문입니다. (▲ 노란색은 장수명의 필름 커패시터입니다.  흰색은 수명이 정해져 있지 않은, 왠만하면 영원히 쓸 수 있는 시멘트 저항입니다. 그리고 보빈에 감긴 코일 두 개가 보입니다. 구리 선이므로 부품 수명과 상관이 없습니다. 그리고 시멘트 저항과 코일 사이에, "저음을 싫어하는 작은 전해 커패시터"가 있습니다) * 관련 글 : 에어로 Theo 5.2 스피커, 속내 관찰하기 실제로 오래된 빈티지 스피커를 쓰고 있다면, 우퍼 유닛을 잠시 탈거하고 (엔클로저 뒷판을 탈거할 수 있다면 그것을 분리) 네트워크 보드를 꺼낸 후 수명이 정해진 전해 커패시터를 신품으로 교체하는 것이 좋습니다. 만일 같은 용량, 같은 내압의 필름 캐패시터로 바꾸면 조금 색다른 음색을 즐길 수도 있을 것입니다. 사족으로서, 만일, 아무래도 고음과 저역의 밸런스가 안 맞는다고 판단한다면 다음과 같은 회로를 부가하여, (오로지 트위터(고음)의 음량을 감쇄하는 조건으로) DIY 조율할 수도 있습니다. * Web Tool URL : http://www.sengpielaudio.com/calculator-Lpad.htm 어떤 경우에도 원형성을 깨는 수준까지 DIY를 하지 않는 게 좋습니다. 청감은 늘 바뀝니다. 절대로 객관적이지 않습니다. 그러므로 설계자가 정한 수치를 흐트러뜨리면 안될 것이지요. 오늘은 좋았지만, 며칠 후에는 마음에 안 들고 그런데 오리지널 수치를 기억할 수 없다면 난감한 상황이 벌어질 것입니다. 나침판이 없는 항해와 같은 것이 되지요.

1. 사용자 매뉴얼에 다음과 같이 적었습니다. "이 구성을 비유적으로 표현하자면, "AC 220V를 쓰는 FM 라디오입니다" 부족하지만, 구성 자체는 그렇습니다. 이제 전체 구성 요소를 하나씩 되짚어 보겠습니다. 무엇을 학습하였는지 생각해 보세요. 1) 정전압 전원 회로 - AC 강압 트랜스포머의 사용, 안전을 위한 배선 방법 - 다이오드를 이용한 정류 그리고 커패시터에 의한 평활 작용 - 브릿지 다이오드 사용 - 제너 다이오드 사용 - LM78** 시리즈 IC의 소개와 LM7805 IC를 이용한 회로 구성 2) IC 앰프 회로 - 트랜지스터와 증폭, 바이어스 저항의 설정 - 그런 트랜지스터가 여러 개 들어간 전문적인 앰프 IC 학습 - 볼륨 조절 기능이 부가된 회로 구현 3) 1석(石) 트랜지스터 앰프 제작 4) 2 웨이 스피커 제작 - 고음과 저음의 분리 방법 - Butterworth 1차 네트워크 제작 5) FM 프론트엔드(라디오) - 구리 선 코일의 특성 그리고 제작 - 동박 기판을 사용한 이유와 회로 제작 - 슬로프 검파 회로 구현 - 수신기 성능을 좌우하는 변수 6) FM 안테나 - 주파수와 파장 그리고 고조파(Harmonic)의 이해 - 재단 상수의 결정 - 실물 제작 이상의 조합은, 상용 FM 튜너와 인티앰프 그리고 가정용 스피커로 음악 방송을 듣는 것과 완벽하게 같습니다.  그렇다면 눈앞 오디오 시스템을 위 항목을 투영해서  해석할 수도 있는 것이지요. 어떤 것을 투영해서 해석할 수 있다면, 이후 관리 행위를 할 수 있다는 것이 됩니다. 2. AM 회로의 경우 LC 공진 회로의 L 즉, 안테나 코일을 작은 페라이트 코어에 구리 선이 감긴 인덕터(Inductor)라는 부품으로 대체해서 사용했습니;다. 제대로 된 AM 방송을 들으려면, a) 긴 막대형 페라이트 코어 또는 종이나 플라스틱 막대기에 작은 직경의 에나멜선을 촘촘하게 감고 b) 가변 커패시터(트리머)보다 가변 폭이 더 큰 폴리바리콘, 에어바리콘을 쓰는 게 좋습니다. 신품 AM 에어 바리콘은 소매가로 4~5만 원 정도 합니다. 요즘에는 질 좋은 폴리바리콘과 에어바리콘을 구하기 어렵습니다. c) AM 라디오 공작 키트에는 필요한 부품이 다 들어가 있습니다. 키트 판매처는 다음과 같습니다. 세운상가 5층에  '홍인전자'는, AM에 관한 한 국내에 유일하게 남아 있는 오래된 회사입니다. * 관련 글 : 홍인전자, ‘새로나’ 라디오 키트 3. FM 회로의 경우는 코일이 성패를 좌우하는 1차 변수입니다.  눈으로 보기에 두 개 코일이 완벽하게 같은 것 같지만, 100Mhz에서 각기 다르게 반응합니다. 그러므로, 1) 코일 간극을 조절하고 트리머를 돌려도 반응이 신통치 않다면 코일을 다시 감아주세요. 2) 국내 방송을 못 들었지만, 치~하는 FM 특유의 음을 들었다면, 회로 자체는 동작하고 있는 것입니다. 두세 번 코일을 조정하거나 재제작해 보고 아니라면, 자칫 스트레스를 받을 수 있으니 그 상태로 학습을 끝내고 다음 단계로 진입하는 게 좋습니다. 3) 다음은 성공이 보장되는 해법입니다. 나중에 여건이 된다면 시도해 보십시오. 물론, IC를 쓰기 때문에 <맨 밑바닥의 원론적 학습> 대상물이 될 수는 없습니다. - 드림 키트 * 관련 글 : 드림키트, Single Chip FM 라디오 키트 - 홍인전자 키트 4. 인터넷 세상에 있는 IC 튜너 제작 사례는 여러 개 코일이 들어가는 경우가 대부분입니다. 높은 주파수를 다루는 FM은 그런 코일을 만들고 조정하는 것이 힘들기 때문에 잘 판단해야겠습니다. 어떤 소스 회로가 여러 사이트에 복사된 후 각기 다른 설명이 달려 있는 경우도 있습니다. 그런데 가만 보면, 다수 DIYer에게 공히 같은 결과를 담보하는 '구현 테스트'를 한 것 같지 않은 사례도 있었습니다. 동작되었음을 증명하는 테스트 보드 사진이나 영상이 제시되는지를 확인하세요. ■ 핵심 정리 1. 학습한 것의 핵심을 복기했습니다.  2. 키트를 구입해서 만들어 보는 것도 좋은 학습 수단입니다.

1. '[Week 12] 네트워크 시뮬레이션'에서 결정한 대로 7Khz짜리 크로스오버 네트워크 보드를 만듭니다. 먼저, 코일이 있어야합니다. 아래와 같이 중간에 아무 것도 없는 코일을 에어코일(Air Coil)이라고 합니다. 이런 것을 동네 편의점에서 팔면 얼마나 좋겠습니까? 어떻게 하면 될까요? 1) 플라스틱 보빈을 구해서 직접 감는다 다 좋은데, 필요한 직경, 형상, 구조의 보빈을 구매하기가 쉽지 않습니다. 왜냐하면 요즘은 그런 부품을 찾는 이가 없고, 너무 싼 구조물이라 가격을 매기기도 어려워서 흔히 상상하는 유통 경로에서는 판매하지 않습니다. 대체로 제조자 간 거래 시 부품을 주고받는 정도의 물품이 되었답니다. 굳이 찾자고 하면 알리익스프레스를 뒤지는 게 현실적인 답이기도 하지요. 2) 보빈을 대체할, 유사 구조물을 찾거나 만든다. 3) 아예 보빈 없이 감는다 사실, 보빈이 없어도 코일을 감을 수 있습니다. 오로지 아이디어 싸움이지요. 2. DIY PACK.1에 포함된, 원형 보빈이 아니며 용도가 다른 플라스틱 사각 구조물을 이용해서 에어 코일을 감도록 합니다. 1) 제공된 사각 보빈에 DIY PACK.1의 0.4mm 에나멜선 약  5.4m를 모두 감습니다. 2) 에나멜선 끝부분에 마중물 땜을 하고 보빈 핀에 연결합니다. 그러면 아래와 같은 모습이 되겠지요? 코일과 3.3uF 커패시터를 가지고 테스트 보드를 제작합니다. 이번에는 경험삼아 <가위로 오릴 수 있는 만능기판>을 사용합니다. 그리고 기판 위쪽에 부품을 붙여 보세요.  사례에 따를 일이지만, 이런 방법이 편할 때가 있습니다. 크로스오버 점이 어디쯤인지를 Xsim 프로그램으로 확인해보았습니다. 유닛 정보가 입력되지 않았기 때문에 프로그램의이 상의 표준 모델로 시뮬레이션한 결과입니다. 단순 참고용으로만 활용해 주세요. 3. 앞서, "저음을 좋아하는 코일은 고음을 싫어하고, 고음을 좋아하는 커패시터는 저음을 싫어한다" 논리가 있었습니다. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/diy pack.1-week 12-Speaker X-Over Test.mp4"] (▲ 비교용으로 제작된 영상이므로, 음의 품질은 무시하고 전/후 음색의 변화에만 집중해 주세요) 위 영상은, (예)~15Khz 정도까지는 능히 음을 재생할 수 있는 '미드/우퍼 유닛'을 사용하는데 네트워크 코일의 고음 블로킹 효과 때문에 (예) 10Khz 이상의 주파수 구간에서 급격히 고음 강도가 줄어드는 모습을 보여주고 있습니다. 그림으로 표현하면 다음과 같습니다. 이상은, 아주 간단한 네트워크이지만, 실용적으로는 충분히 유효합니다. 그리고 두 유닛을 적당한 엔클로저 안에 집어넣으면 더 훌륭한 소리를 들을 수 있습니다. 다만, 엔클로저 체적 등 <시스템으로서의 무엇을 만들기 위한 물리 변수>의 설정은 절대로 "아무렇게나"로 안 됩니다. 계산과, 시뮬레이션과, 계측과, 청감에 의한 보정이 종합되어야 합니다.  사족으로, 원론적인 방법을 써가며 시스템을 만드는 사례를 접하기가  어렵습니다. 누군가 "계측하지 않아도 충분히 좋은 소리를 만들 수 있다"고 한다면, 곧바로 뒤돌아서십시오. 그것은 기술도 아니고 노하우도 아닙니다. 그냥 주먹구구로 그렇게 된 것일 뿐입니다. 4. 아래는 원형 보빈도 없고 보빈 대체물도 없을 때 임기응변으로 처리할 수 있는 아이디어입니다. 작업 준비물은, 거실 바닥을 보호하는 다*소 표 부직포 조각 2개, 본드, 볼펜 그리고 수 m 단위의 에나멜 선입니다. 순서는 다음과 같습니다. 1) 코일 끝에 미리 마중물 땜을 해도 됩니다. 2) 부직포 조각을 떼어내면 투명 필름을 조금 얻을 수 있습니다. 그것을 작게 자르고 부직포가 붙어 있던 면 즉, 매끄러운 면을 볼펜 쪽으로 하고 가볍게 한 번만 감습니다. 필름의 폭은 2cm라고 하겠습니다. 3) 이번에는 부직포의 접 착면을 볼펜 쪽으로 하고, 일부를 필름에 겹치게 하여 필름을 고정합니다. 두 부직포의 간격은 1.5cm로 합니다. 그러면 가로폭 1.5cm짜리 임시 보빈(Bobin)이 만들어진  셈입니다. 4) 너무 강하게 당기지 말고, 그저 에나멜선이 좌우로 흔들리 않는 정도에서 촘촘하게 감아줍니다. 결국은 빼내야 하니까요. 5) 다 감았으면 부직포를 제거하고 접착 방지 필름에 붙여서 잘 보관합니다. 언젠가 다른 일로 사용하게 될 것이지요? 7) 필름이 붙어 있는 상태로 코일 덩어리를 천천히 볼펜에서 빼냅니다. 접착 방지 필름의 미끄러운 면이 볼펜 쪽을 향하고 있기 때문에 비교적 쉽게 빠집니다. 8) 상황을 보아가며 순간접착제, 돼지본드, 기타 본드, 스카치테이프 등 여하한 것으로 코일 양 끝을 적당히 고정해 주세요. 9) (본드가 다 굳은 후) 미리 마중물 땜을 한 게 아니라면 땜 작업을 해주세요. 10) 손으로 감았기 때문에 기계로 감은 것과는 전혀 다른 모습이 됩니다. 20~20Khz라는 워낙 낮은 주파수를 취급하니까 큰 상관은 없습니다. ■ 핵심 정리 1. 직접 감은 코일과 커패시터로 음 분할 원리를 확인하였습니다. 2. 기초 네트워크 구현 경험으로, 여러 상용 스피커 시스템을 조망해 보세요. 그러면 보이지 않는 것을 평가할 수 있는 나름의 기준점을 갖게 될 것입니다.

1. 어떤 금속으로 모노 폴(Mono Pole) 안테나를 만든다고 가정하겠습니다. 자유 공간(Free Space*)를 빛의 속도로 날아온 전파가 금속에 도달하면 갑자기 속도가 느려집니다. 이 기현상을, 새벽 전철을 타는 경우와 출퇴근 시간에 전철을 타는 경우에 비유하면 될까요? * 기술 용어입니다. 공기 중, 우주, 건물 안 등 전파가 날아가는 데 아무런 제약이 없는, 완벽한 가상의 공간을 이야기하지요. 그러면 "모든 금속이 초고속으로 전파를 운반한다"를 생각하며 계산한 것은 약간 다르게 재평가되어야겠습니다? 그리고 그에 따라 최적 파장과 그 파장에서 도출되었을 안테나 길이도 달라져야 하겠고요? 2. 어떤 변수가 DIY 안테나 길이에 관여하는지를 살펴보겠습니다. 1)  '[Week 11] 안테나 속성'에서, (예) 93.1Mhz KBS 클래식을 자주 듣는다고 가정하고 파생 고조파의 차수별 파장을 계산해 보았습니다. 이 글에서는, 3.2m, 1.6m, 1.1m, 81cm, 64cm... 점점 작아지는 수치를 안테나의 <개념적 길이>라고 부르겠습니다. 2)  그 <개념적 길이>에, 전파 맥동이 금속 도체 안에서 느려지는 현상, 흔한 접속부 저항 등 모든 것을 종합하는 어떤 상수를 곱하기로 합니다. 이 글에서는 그 상수를 <재단 상수>라고 부르겠습니다. 수식으로 예시하자면, DIY 모노 폴 안테나의 유효 길이 = 빛의 속도(299,792,458m/S) ÷ 전(全) 파장 또는 (전파장이 아니라면) 차수별 고조파의 파장(hz) × 재단 상수(0.0~1.0) 요지는, (예) 1.1m@93.1Mhz 안테나를 만들려고 할 때 1.1m보다는 조금 짧게 잘라야 한다는 것입니다. 3) 그러면 <재단 상수>은 얼마로 하는 게 좋을까요? 우선, 어떤 분의 실험칙은 다음과 같습니다. 그런데 어떤 케이블로 연결하는가에 따라서도 상수 값이 크게 변합니다? 그러므로 명확하고 간단하게 정의할 수 없다는 것이 됩니다. o.66~o.8 for typical coaxial cables, semi-air spaced 0.8~0.95, open wire feeder 0.95~0.98 b) 과거 DIY 안테나를 만들면서 몇 가지 변수를 더하여 상정한 <재단 상수>는, 전(全) 파장 기준 0.9435, 수신 특성이 좋은 5/8 파장 기준으로 0.5654였습니다. c) "여러 가지를 언급하면 도대체 무엇을 어떻게 하라는 이야기인가?" 네. 혼란스러우니까, <개념적 길이>보다 더 짧게 만든다는 것만 기억할 수 있도록 <재단 상수>를 0.9로 하겠습니다. (▲ 7년쯤 전에, <재단 상수>가 안테나 성능에 어떤 영향을 주는지를 관찰해보았던 자료입니다. 산출된 72.5cm를 기준으로 조금씩 더 잘랐을 때 안테나 반응을 보면, SWR이라는 값이 점점 커지고 있습니다. 작을수록 좋은 것이니까 안테나 성능이 점점 나빠진다고 볼 수 있지요) d) DIY PACK.1에 담긴 안테나 봉의 길이는 약 80cm입니다. 그 길이로는 안테나 콘넥터 안에 삽입될 약간의 길이를 더하여, 93.1Mhz 기준 64cm에 0.9를 곱한 유효 길이 58cm짜리 FM 안테나를 만들 수 있습니다. DIY 안테나 완성 후, 다음 그림을 참고하여 끝부분을 쇠톱으로 절단해 주세요. 그 끝에 일체 금속 돌출부가 없고, 360도 면이 균등한 상태인 것이 좋습니다. 금속 돌기가 있으면 그것이 전파 수신에 장애 요소로 작용합니다. ※ 11주 차 주제는, 'DIY 제작 방법론 소개'에 촛점이 두어져 있습니다. 혹시라도 큰 기대가 있을까 봐 적습니다만, 58cm짜리 안테나로는 혁신적인 FM 수신 성능을 얻어낼 수 없습니다. 거의 막선 안테나보다 조금 나은 수준일 것이지요. 추후 더 큰 파장에 수용할 수 있도록, 안테나 길이를 늘여서 제작해 보세요. 그리고 임피던스 매칭 회로를 더해보는 것도 좋습니다. 그렇게 하면 확실히, 아무렇게나 늘어놓고 여기저기 움직여야 하는 '막선 안테나'를  능가할 것입니다. * 관련 글 : MONOPOLE 안테나 만들기 #3, 조립과 재단 3. 이제까지 언급된 것을 기준으로, 안테나의 안과 밖을 시각화해 보겠습니다. - (좌측, 분리) 안테나 시스템 접속되지 않았으므로 무효인 상태. - (우측, 결합) 결합하는 순간, 접속재 외피 모두가 그라운드(GND)에 연결되고 오디오 시스템의 구성 요소가 됩니다. 참고로 안테나 성능에는 다음 요소도 개입합니다. - 봉의 직경 : 봉이 굵으면 전파가 더 잘 전달됩니다. 그런데 그렇게 할 수 있겠습니까? 부식, 강성 유지, 제조 비용 등 생각할 게 많습니다. - 재료의 속성 : 알루미늄과 철, 황동, 구리, 은, 금 등 사용 소재에 따라 성능이 달라집니다. 그렇다고 안테나를 전기 전도성이 우수한 순은으로 만들 수 있겠습니까? 4. 열심히 만든  DIY 안테나의 속성을 측정할 방법은 없을까요? 전문 계측기가 없다면, "없습니다" 다만, 다음과 같은 방법으로 가능합니다. 1) FM 튜너 시그널 미터의 전/후 움직임을 살피는 방법이 있습니다. 2) 아래와 같은 장비를 쓰는 방법이 있습니다. 3) 안테나의 쌍대성이 기대어, 다음과 같은 테스트 조건을 만들고 저렴한 SWR 미터의 반응을  살펴볼 수도 있습니다. (▲ 중간에 있는 Monacor SWR 미터는, 오래전에 이베이에서 2만 원 주고 구입했습니다. 요즘은 싸고 더 강력한 제품을 알리익스프레스에서 쉽게 구매할 수 있습니다.) 이 테스트 시스템 구성은, 그냥 논리가 그렇다는 정도로만 기억을 해주세요. FM 프론트 엔드 회로가 콜피츠 발진기를 내장한 회로였기에 100Mhz를 만드는 것은 만들겠지만, HAM용 SWR 미터가 요구하는 (예) 0.5W, 1W급을  만드는 것은 조금 차원이 다른 문제입니다. 그렇게 보면 사실, HAM 활동을 할 게 아닌데 SWR 미터를 산다는 것도 부담입니다. 4) 네트워크 애널라이저라는 것을 쓰면 되는데 벤치형은 대단히 비쌉니다. 그래서, 스미스 차트, S11, S21 등 전파의 방출과 수신, 임피던스 등 다양한 것을 측정하는 10만 원 이하 중국제 장치를 쓸 수도 있습니다. 단, 현시점에서는 그냥 그런 것도 있다는 정도로만 읽어주세요. 마지막으로, 본 학습을 종료하고 시간이 될 때 다음 글을 열람해 주세요. * 관련 글 : MONOPOLE 안테나 만들기 #1, 기초학습 ■ 핵심 정리 1. 듣고자 하는 방송국 주파수에 따라 파장이 결정되고 파장에 의해 안테나의 유효길이가 결정됩니다. 2. 제작할 때는 도체에서 느려지는 전파의 속도를 고려하여 (임의로 정한 용어) <재단 상수>를 반영합니다. 만일, 재단 상수를 1.0으로 본다면 즉, 자르지 않겠다면, 타겟 주파수보다 조금 높은 쪽에 최적화된 안테나를 만드는 것이 됩니다. 3. 안테나는 독립적인 소스 기기입니다. 그래서 성능 평가를 해야 하지만, 특별한 장비가 없는 DIY 세상에서는 어려움이 많습니다. 그저 FM 튜너의 시그널 미터를 보고 판단하거나 소리를 듣고 가늠하는 게 최선이겠습니다. 4. 처음인 데다가 장비가 없으므로 이 DIY PACK.1의 학습은 <모노 폴 안테나를 만드는 방법>에 국한하는 게 좋겠습니다.  훗날 다양한 인터넷 정보를 학습한 다음, 제대로 된 1.6m짜리 DIY 안테나를 제작해 보세요.

1. 다음은 아주 오래전에 만들었던 DIY 안테나의 국부 촬영 사진입니다. 샘플로 제시하는바, 시각적으로 무엇이 필요한지만 확인해 주세요. 참고로 안테나 봉의 고정에 2액 형 에폭시를 사용했었습니다만, 99프로가 남아서 폐기하게 됩니다. 그래서 이번 DIY PACK.1에서는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 돼지본드, 목공풀, 기타 접착제를 쓰는 것으로 합니다. 단, 순간접착제는 사용하지 않습니다. 2. 사용자 매뉴얼 내용에 따르는 제작 절차는 다음과 같습니다. 1) 쇠톱으로 아래와 같이 연결선을 묶어둘 작은 홈을 가공합니다. - Round Cut #1은 둘레를 따라서 홈을 가공하는 것입니다. - Cut #2는 사각으로 선형 홈을 만드는 것입니다. 2) 테프론 선 한 가닥을 Round Cut #1 주위에 감고 몇 번 꼬아주고 Cut #2 홈을 따라서 한쪽으로 빼냅니다. 두껍게 감으면, 수축 튜브로 감싼 전체를 BNC 콘넥터 안쪽으로 밀어 넣기 힘들어질 수 있다는 점에 유의해 주세요, 아래와 같은 정도면 됩니다. 3) <큰 직경 수축 튜브>로 감싸기 전, 안테나 봉 겉면에 본드를 조금 발라줍니다. 그리고 헤어드라이어(최대 온도) 또는 라이터 불로 수축 튜브를 가열해 주세요. 태우는 것이 아니라 뜨겁게 만드는 것입니다. 4) BNC 콘넥터 숫놈의 구성품을 분리합니다. 다음과 같습니다. 5) 안테나를 콘넥터를 안쪽으로 넣어 보고 판단에 따라 불요 수축 튜브는 잘라냅니다. 6) 콘텍터 안쪽 작은 핀에 마중물 땜을 합니다. 오래 가열하면 작은 절연 플라스틱이 녹습니다. 온도조절 가능한 인두라면 평소처럼 350도 정도로 설정해 주세요. 틈이 좁으니까 세심하게 작업해야 합니다. 7) 이제 전체를 안쪽으로 밀어 넣고 이곳저곳의 공간과 틈에 돼지본드를 주입합니다. 본드를 바르고 잠시 기다리고, 콘넥터와 봉이 정확히 수평, 수직을 유지하는지 확인하고, 필요하면 각도 교정하고, 다시 본드를 주입하는 식으로 천천히 제작해 주세요. 8) 10분쯤 지나고, 안테나 전체를 거꾸로 세워서 수직 방향의 힘 즉, 중력이 작용하는 곳에 놓고 단단하게 굳을 때까지 기다립니다. ※ 아직 안테나 연결선을 땜하지 않았습니다. 이 단계에서 땜을 하면 만지다가 끊어집니다. 9) 돼지본드가 굳은 후 성긴 부분이 있을 것입니다. 드라이버로 쑥~! 밀어주세요. 그러면 빈 공간이 생기는데 그곳에 목공 본드를 밀어 넣어 주세요. 편심이 있는지를 확인하면서 완전히 굳기를 기다립니다. 10) (충분히 시간이 흘러) 본드가 굳었고 콘덱터와 안테나 봉에 사이에 흔들림이 없다면 이제, 연결선을 땜합니다. 11) 숫놈 콘넥터를 조립하기 전, 위에 보이는 <내부 콘넥터 부품 면>에 목공풀을 두툼하게 발라주세요. 그런 다음에 <외부 콘넥터 부품>을 결합합니다. 그리고나서 축 방향으로 보면 약간 비어있는 공간이 보일 것입니다. 그곳에 목공풀을 강제로 밀어 넣어 주세요. 11) '[Week 11] 12 페이지 설명 자료'를 참고하여 안테나 봉의 반대편을 쇠톱으로 절단합니다. 그리고 혹시 모를 사고를 방지하기 위해서 작은 직경의 적색 수축 튜브를 조금 잘라서 안테나 끝에 씌워줍니다. 아래는 마무리 작업 등을 담은 영상입니다. [video width=800 height=450 src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/diy pack.1-week 11-page 9-Finishing Antenna.mp4"] (▲ 절단 후 잔류 돌기가 없어야 합니다. 있다면 제거해 주세요. || 라이터를 쓸 경우, 수축 튜브가 타지 않도록 라이터를 빠르게 좌우로 이동합니다. || 헤어드라이어를 쓸 때는 가장 높은 온도를 선택합니다) 2. 이제부터 완성된 안테나와 FM 프론트엔드(라디오)의 연결에는 암놈 소켓을 사용합니다. 안테나를 제대로 쓰려면 암놈 콘넥터를 금속 함체에 고정하고 RF용 쉴드 케이블로 암놈 콘덱터 중심 단자를 프론트엔드의 ANT 단자에 연결하는 것이 좋습니다. 프론드엔드 GND 단자는 쉴드 캐이블 와피를 통해서 암놈 콘넥터 외부 하우징에 연결됩니다. 적당한 함체가 있다고 가정할 때, 전체 연결 구조 그리고 전파의 흐름은 다음과 같습니다. 자세히 보면, 1) 안테나 콘넥터의 끝부분까지 모든 부품의 외피가 전자회로의 접지(GND) 라인에 연결되어 쉴드 역할을 하고 있습니다. 2) 그러면 방송국 전파는 오로지 금속 막대기를 통해서만 유입될 것입니다. 3) 접속재와 접속재, 단자와 단자에 접점 저항이 존재하지만, 일단 무시합니다. 그런데, 안테나 봉과 그것을 감싼 콘덱터 외피 사이 즉, 본드로 채워진 곳에 모종의 정전 용량이 존재하겠지요? 그런 모든 게 안테나 임피던스와 성능에 영향을 주게 됩니다. 마지막으로, DIY PACK.1에 금속 차폐 함체가 없으니까 일반 전선으로 연결합니다. 손으로 안테나 외피를 잡으면 그것이 프론트엔드 동작에 영향을 주게 될 것이므로 손을 떼고 적당히 <수직 거치>합니다. 만에 하나 외부 연결선을 꼬아 놓으면 두 선 사이의 기생 정전용량에 의해 수신 오류가 생길 수도 있습니다. FM은, 높은 주파수로 발진하는 회로는 늘 눈에 안 보이는, 생각하지도 못 했던 정전 용량 때문에 고생하게 된다는 점을 기억해 주세요. ■ 핵심 정리 1. 주위에서 쉽게 구할 수 있는 소재로 모노-폴 안테나를 만드는 방법을 알아보았습니다. 2. 단순해 보여서 경시되는 측면에 있는 FM 안테나는 CDP나 카세트 데크처럼 매우 중요한 오디오 세상의 소스 기기입니다. 3. 다른 형태의 안테나도 많습니다. 각각의 특징, 강점, 제작 방법 등에 대한 자료는 인터넷에 있습니다.  4. Mhz, Ghz를 다루는 <RF 세상>은 20Khz 이하를 다루는 <AF 세상>보다 기술 수준이 더 높습니다. 안테나는 그런 RF 세상의 것입니다. 막대기라고 함부로 대하면 안 됩니다.

* DIY PACK.1의 직경 0.6mm짜리 에나멜선을 사용합니다. 0.6mm을 선택한 이유는, 쉽게 손으로 감을 수 있습니다, 대략 형태가 유지됩니다. 대비되는 0.4mm는 감은 뒤 힘이 없고 1mm는 굵어서 부담스럽습니다. 1. 다음과 같이 감아주세요. 마지막 순간까지, 취급 편의를 위해 마커 펜(매직 펜)에서 코일을 빼내지 않습니다. 1)  (대부분 집 서랍 안에 있을 것으로 예상합니다) 아래와 같은 유성 마커 펜 또는 그에 준하는 것을 준비합니다. ※ 사용된 마커 펜의 직경은 약 9mm입니다. 가급적 이 규격을 지켜주세요. 2)  말려 있는 에나멜 선에서 한 뼘 정도를 곧게 폅니다. 3) 조밀하게 4회를 감습니다. (코일 양 끝이 한쪽 방향을 향해야 하므로 사실은 4회 반이 됩니다) 3) 코일의 양 끝이 1cm 정도 되도록 자릅니다. 4) 코일 끝 수 mm를 커터 칼로 잘 긁어줍니다. 마중물 땜을 위해 얇은 에나멜 코팅을 제거하는 것이므로 360도를 돌려가며 긁어야 합니다. 5) 펜에 감긴 코일을 잘 붙잡고 마중물 땜을 합니다. 6) 펜에서 코일을 빼냅니다. 그렇게 만들어진 코일의 값은 0.1uH 정도가 됩니다. 2. 다음은 건전지를 가지고 코일을 감고 반응을 테스트한 결과입니다. 참고용으로만 읽어주세요. 위 사진에서, 5번 감은 A는 60Mhz 대역 수신에 적당하고 4번 감은 B는 80~90Mhz에 적당하며 3번 감은 C는 100Mhz를 초과하는 영역에 적당합니다. 적게 감을 수록 코일 값이 작아지고 그러면 더 높은 주파수 취급에 맞으니까 당연한 일입니다. 그런데, 이 결과는 테스트 회로를 기준으로 그렇다는 것이고 일반적 기준점이 될 수는 없습니다. 중요한 것은 1번 더 감고 덜 감고가 상당히 큰 차이를 보여준다는 사실입니다. "코일은 그냥 구리선 돌돌 말은 것 아닌가?"라고 쉽게 생각할 수 있지만, 금속 구리선이 돌돌 말리고 누군가 코일이라고 부르는 순간, 현실은 전혀 아닌 게 됩니다. 3. 제작 코일에 공진공식을 활용한 어떤 값의 가변 커패시터(트리머)를 붙여주면 FM 선국을 할 수 있습니다.  WEB TOOL을 사용해서 어느 정도면 좋을지를 확인해 보았습니다. https://www.omnicalculator.com/physics/resonant-frequency-lc 0.1uH에 30pF를 입력했더니 91.9Mhz가 나왔습니다. FM 대역에 속하는 값이지요? 4. 그런데 항상 이상과 현실, 계산과 현실은 다릅니다. 테스트 회로에서도 트랜지스터 등 다른 부품의 영향에 의해서 위 계산식대로 동작하지 않습니다. 그래서 권선 수를 달리하고 직경을 달리하고 학습 참가자를 위한 규격화를 위해서 여러 번, 여러 형태의 것을 만들어야 했습니다. 모두가 갖고 있는 물체를 생각해야 하지요? 기타 여러 물체에 감고 회로 반응을 테스트하였습니다. 반복 재현성 관점에서 최적안이 매직펜이었고요. 코일이 어떻게 쓰이는가, 어떻게 반응하는가는 관련 글에서 정리합니다. ■ 핵심 정리 1. 테스트 회로용 코일의 제작 방법을 알아보았습니다. 2. 구리선을 감은 단순 구조물을 Coil이라고 합니다. 그렇게 구리선이 전자부품이 되는 순간, 매우 오묘한 존재가 됩니다. 고주파를 다루는 코일은 전문 업체가 따로 있을 정도입니다. 아무나 만들 수 있지만, 또 아무나 만들 수 없습니다.

1. 앞서, IC 앰프의 출력 신호를, 고음을 싫어하는 코일과 고음을 좋아하는 커패시터를 이용해서 분리하기로 했습니다. 그렇게 하기 위해서, 코일과 커패시터는 어떤 값을 써야 하는지를 생각해야 합니다. 당연히 '아무렇게나'가 아니고, 어떤 공학적 기준에 따라 값을 결정하게 되는데 두 가지 방법론이 있습니다. 첫 번째는 WEB TOOL을 이용하는 간이형이고 두 번째는 유닛의 계측 데이터 또는 그에 준하는 정보를 이용하거나 표준 유닛 모델을 이용해서 시뮬레이션하는 것입니다. 1) WEB TOOL 샘플 URL은 다음과 같습니다. https://www.diyaudioandvideo.com/Calculator/SpeakerCrossover/ 입력 방법은, Step 1) 갖고 있는 스피커 유닛의 윗면에 기록된 임피던스 값을 입력합니다. Step 2) "흔히 크로스오버 주파수를 2~3Khz 정도로 한다"고 했습니다. 중간값인 2.5Khz를 입력합니다. 3) Crossover Type에서 다양한 항목이 나열됩니다. - 1st, 2nd, 3rd, 4th, 6th는 차수(次數, Order)라는 것을 지칭하는 말입니다. 주파수 분할 강도를 얼마나 세게 할 것인가를 나타내는 지표로 간주하면 됩니다. 예를 들어 다음과 같고 차수가 커질수록 점점 더, 싹둑! 무 자르기가 됩니다. 1차가 완만한 산등성이 같다면 5차, 50차, 500차는 잘리는 면이 낭떨어지가 됩니다. 그리고 그렇게 싹둑! 자르기를 하면 무조건 좋을까요? 전혀 아닙니다. 유닛 등 사용 부품의 특성과 설계 사상에 따라서 슬로프 기울기를 결정할 일이고 위상(Phase)라는 것, 상쇄 간섭(=두 신호의 위상이 반대로 겹치면 세기가 작아지는 현상)과 보강 간섭(=커지는 현상) 등을 고려해야 하고, 더 생각할 것과 더 타협할 것이 아주 많이 있습니다. 그래서, 누군가 "차수 높은 네트워크가 차수 낮은 네트워크보다 무조건 좋다"고 한다면 그 말은 문제가 있습니다. - Linkwitz-Riley, Butterworth 등은 알고리즘을 설계한 분의 이름입니다.  수치 계산 방식을 분류하는 것으로 이해하면 무난하고 보통은 버터워스 방식을 쓰면 됩니다. 이제 '2차' 그리고 '버터워스'를 쓰겠습니다. <Calculate> 버튼을 클릭합니다. 4) 다음과 같은 결과가 나왔습니다. 5) 뭔지 모르겠지만, 코일과 커패시터가 각각 두 개씩 필여하다고 합니다. DIYer에게는 많이 부담스럽지요? 그래서 다시 계산 화면으로 돌아갑니다. 그리고 이번에는 '1차' 그리고 '버터워스' 방식을 선택합니다. 부품을 두 개만 쓰는 결과 값이 나왔으니 일단은 부담이 없습니다. 마침 DIY PACK.1에 7.95uF이 없습니다. 그런 정교한 값은 부품 시장에도 없습니다. 그러므로 10uF을 쓰거나 아니면 더 작은 커패시터를 병렬 연결하거나 아니면 조금 큰 커패시터를 몇 개 직렬로 연결해서 쓰면 될 것입니다. 코일은 DIY PACK.1에 담긴 보빈에, 함께 제공되는 에나멜선을 감아서 만들면 됩니다. 2) DIYer를 위한 PC 프로그램 프로그램은 매우 다양합니다. 다음은 X-Sim 프로그램으로서 조작 방법은 아래 콘텐츠 내용으로 갈음합니다. * 콘텐츠 글 : DIYer를 위한 스피커 네트워크 시뮬레이션 (1), XSim 참고로 이 프로그램은, 1) 실시간으로 그래프를 그려주기 때문에 코일과 커패시터 값을 적당히 입력하면서 그것이 재생 주파수 대역 등 산출 결과에 어떤 영향을 주는지를 직접 확인해 볼 수 있습니다. 2) 이 프로그램은 유닛 측정 데이터를 입력으로 하여 현실적인 시뮬레이션 결과를 도출하지만, 그런 게 없으므로 프로그램의 표준 유닛 모델을 써서 처리합니다. 아래에 보이는, 유닛 형상 아이콘을 클릭하지 않는 이상은, 표준 유닛 모델 사용이 디폴트입니다. ※ 개인 판단에 따라 프로그램을 깔고 사용해도 좋지만, 이번 셀프 학습에서는 소개만 하고 사용하지 않습니다. 2. 이상에서, PC에 무엇을 입력하고 결과값을 받아보는 일은 부담이 없습니다. 그런데 현실적인 조건도 생각해야 합니다. 마음껏 코일을 감으려면 적당한 직경과 두께와 반경의 보빈이 있어야 합니다. 보빈의 가격이 너무 싼 탓인지 아니면 찾는 이가 없어서인지 쉽게 구할 수 없습니다. 또한 계측 장비도 없이 어떤 값을 맞추는 것은 불가능에 가깝게 됩니다. 그래서, 다음과 같이 사각 보빈의 크기를 우선하여 설계를 바꿉니다. 1) 0.4mm 직경 에나멜선5.4m를 사각 보빈에 감기. 2) 코일값은 약 170uH(0.17mH). (실측한 값입니다) 그 조건으로 시뮬레이션을 다시 한 결과는 다음과 같습니다. 음 분리의 기준점은 7.5Khz으로 올라갔고 마침 2.2uF~3.3uF 커패시터를 쓰면 되겠습니다. 검증을 위해 Xsim이라는 프로그램으로 시뮬레이션 해보았고 3.3uF를 쓰는 것으로 하였습니다. 그 결과 X-Over 점이 약 6.7Khz로 조금 낮아졌습니다. 물론, 큰 의미는 없습니다. 이제 코일 제작 변수를 다음과 같이 정리합니다. 1) DIY PACK.1에 담긴 0.4mm 에나멜선 5.4m를 사각 보빈에 감는다 2) 고음 커패시터는 2.2uF 또는 3.3uF을 쓴다. 3) X-Over점은 7Khz로 본다.

1. 작은 공작용 스피커 유닛이 연결된 IC 앰프에, 3.5파이 플러그를 땜하고, 그것을 또 PC에 연결했습니다. 그러면 소리가 나옵니다. Flac, MP3 음원은 양질의 가청 주파수 대역 신호를 담고 있습니다. 그런데 작은 스피커 유닛은 매우 답답한 음을 재생합니다. 역시 싼 게 비지떡입니다. 그래서 조금 더 좋은 특성을 가진 스피커 유닛을 쓰기로 했습니다. 직경이 크고 보기에도 듬직한 자석이 붙어 있고 무게도 비할 수 없을 정도로 무거운 유닛을 쓰면 풍부한 소리를 들을 수 있습니다. 그리하고도 불만이 있다면, 저음을 잘 재생하는 커다란 구경의 유닛과 높은음을 더 잘 재생하는 유닛을 가져오고  <주파수 분할 재생 스피커 시스템>을 붙여주면 됩니다. 얼마만큼을 분할하는가에 따라서 숫자에 'Way'를 붙여가며 2 Ways, 3 ways, 4 ways... 그런 식으로 명명합니다. 여기서 Way는 앰프 출력 신호가 분할, 분류되어 흐르는 전기 흐름의 경로입니다. 2. "분할 재생", "분할, 분류되어서 흐른다"는 표현에 걸맞은 구현 방법은 다음과 같습니다. 1) 코일은 높은 주파수로 진동하는 신호를 싫어합니다. 2) 커패시터는 낮은 주파수로 진동하는 신호를 싫어합니다. 견원지간처럼, 둘의 성격 차이가 매우 크다는 점을 이용하여 다음 회로를 꾸밀 수 있습니다. 그렇게 두 갈림길을 만드는 회로를 꾸미고 직경이 다른 두 개의 유닛에 연결하고 엔클로저라(Enclosure)로 통칭하는 격납 공간 안에 두 유닛을 가둬두면 아래와 같은 모습의 스피커 시스템이 됩니다. (▲ Tweeter는 고음 전담 유닛입니다. 따로 그런 제품이 있는 게 아니고 설계자가 그렇게 정하면 됩니다. MID는 중간인 Mid Range의 줄임말이고 Woofer는 저역 전담 유닛을 말합니다. 그렇게 Tweeter, Mid Range, Woofer 세 개가 독립적으로 배치된다면 3-Ways 스피커 시스템이 됩니다. 위 스피커는 Tweeter와 MID 겸용 우퍼의 조합이므로 2 웨이입니다) 두 개 부품으로 출력 신호를 분할했는데, 그러면 그 두 개 부품의 값은 어떻게 정할 것이냐를 생각해야겠지요? 그것은 다음과 같은 절차로 결정합니다. Step 1) 사용할 유닛의 여러 속성을 계측합니다. 아니면 제작사가 출고 전에 만든 계측 데이터를 받습니다. Step 2) 계측 데이터를 시뮬레이션 프로그램에 입력합니다. Step 3) 결과를 보고 엔클로저 등 구조물을 만들고 유닛을 장착한 다음에 전체를 대상으로 다시 계측합니다. Step 4) 평가한 후 부품 값을 변경하거나 엔클로저를 수정하거나 기타 조치를 취합니다. Step 5) 그렇게 반복 작업을 거쳐서 최종분을 만듭니다. 현재 조건에서는 그렇게 할 수 없습니다. 그러므로, 1) 흔히 쓰는 크로스오버 주파수(Cross-Over Frequency 또는 줄임말로 X-Over로 표현)를 가지고 일방적으로 음을 두 개 구간으로 분리합니다. 그 잣대는 흔히 2~3Khz입니다. 유닛 속성을 모르고, 계측 데이터도 없는 조건에서, 오로지 크로스오버 주파수 잣대 하나만 가지고 네트워크를 만드는 것이지요. 2) 계측 데이터가 있으면 매우 좋고 아니라면 가상의 표준 유닛을 상정하여 조금 더 정밀하게 시뮬레이션 할 수도 있습니다. 1)과 2)은 '[Week 12] 네트워크 시뮬레이션'에서 정리합니다. 3. 다음은 참고용으로서, Yamaha NS-1000M 스피커 시스템의 네트워크입니다. Tweeter, Midrange, Woofer가 분리되어 있고 점선 안에 코일과 커패시터 여러 개가 사용되었습니다. 그런데 Tweeter 라인 초입에 C-4 2.7uF 커패시터가, Woofer  라인 초입에 L-1 5mH가  위치합니다. 그것은 앞서 언급된 2 웨이 구성 사례와 크게 다르지 않습니다. 미드레인지와 나머지 부품(회로)는 더 분파적이고 더 섬세한 어떤 일을 하는 것이니 구조 이해를 위해서는 무시해도 됩니다. * 관련 글 : Yamaha, NS-1000M 스피커 ■ 핵심 정리 1. 코일은 높은 주파수를 싫어합니다. 2. 커패시터는 낮은 주파수를 싫어합니다. 3. 양자를 조합하면 IC 앰프의 출력 신호를 고음과 고음이 아닌 것으로 분리할 수 있습니다. 4. 조합한 회로를 <크로스오버 네트워크(Cross-Over Network)> 또는 <스피커 네트워크> 또는 X-Over로 표현합니다.

※ '실전형'이라는 단어에 걸맞지 않은 내용입니다. 그러므로 한 번만 읽고 넘어가도 좋습니다. 다만, '일반 저항'과 조금 다른 개념의 '임피던스'라는 것이 있고 주파수 개념이 들어가 있는 것이기에 안테나, 오디오, 스피커 등에서 널리 쓰인다는 사실만 기억을 해주세요. 1. Impossible의 Im-은 불가능이라는 뜻입니다. -pede는 기어간다는 뜻이니까 둘을 합성하여 무엇이 기어가지 못하게 만드는 어떤 것을 상정하고, Impedance라는 말을 만들었습니다. 유사 용어로 전류 흐름을 막거나 줄이는 저항(Resistance)이 있습니다. 저항이라는 개념을 현실화한 것이 유형물인 일반 저항, 가변 저항 등이고요. 아무튼, 두 가지 모두는, 남을 불편하게 만든다는 점은 같지만, 용도는 약간 다릅니다. ○ 저항 : '브이 이꼬르 아이알' 공식이 통용되는 모든 전자회로에서 사용하고 DC나 AC 전류의 흐름을 막는 요소를 지칭하며 멀티미터로 측정할 수 있습니다. ○ 임피던스 : 대략은 일반 저항과 같은 컨셉이지만, 주파수 변동 개념을 혼합했습니다. 흔히 'Z'로 표시하고 공식은 다음과 같습니다. R은 저항이려니 하면 그만인데, X_L은 무엇이고 X_C는 무엇입니까? 그것은 주파수 변동에 관여하는 코일 성분(=유형물 코일이 아닙니다)과 커패시터 성분(=유형물 커패시터가 아닙니다)의 복합 작용입니다. 각각을 X_L, X_C로 기표하는데 사람이 체감할 수 없습니다. X_L, X_C의 안쪽으로 들어가면 머리 복잡한 내용이 나오기 때문에 여기에서는 다음과 같이  최대한 간단하게 정의하겠습니다. "임피던스는 저항과 코일과 커패시터와 주파수가 개입된 어떤 가상의 저항값이다" "가상의 저항값이므로 눈에 보이는 현물 일반 저항과는 다르다" "주파수를 다루기 때문에 아무렇게나 등락하는 요소 즉, Signal을 다룰 때 유효하다" "등락 신호를 다루는 기기로 앰프, 튜너, 스피커, 안테나 등 여러 가지가 있다" 일반적으로 눈으로 감지하거나 상상할 수 없기 때문에 어떤 요소 항목을 가지고 계산하거나 아니면 특별한 계측 장비를 사용하여 값을 정합니다. DIY 세상의 멀티미터는 임피던스를 감지하거나 측정할 수 없고, 아래와 같은 특수 장비가 필요합니다. 이해 도모를 위해 예를 들어보겠습니다. 1) 스피커 유닛은 진동합니다. 그러므로 유닛은 주파수를 취급하는 장치입니다. 2) DIY PACK.1에 담긴 스피커의 윗면에 8오움이 찍혀 있습니다. '[Week 2] 멀티미터로 스피커 유닛 검사하기'에서 실험했던 것처럼 멀티미터로 측정한 저항값은 8오움이 아니었습니다. 작거나 큰 값이었겠지요? 3) IC 앰프를 만들 때, 3.5 파이 플러그를 스마트폰에 연결하였습니까? 스마트폰이 출력 라인 물림을 인지하였습니까? 아니었다면, 그것은 스마트폰이 기대했던 임피던스값이 아니었기 때문입니다. 4) 그러면 이제, DIY PACK.1에 추가된 두 스피커 유닛의 저항값과 유닛 주위에 적혀 있는 수치를 비교해 보세요. 같습니까? 다릅니까? 5) 그러면 이렇게 생각할 수 있는 것이지요. - 진동을 다루는 장치, 주파수를 다루는 장치에서 어떤 속성을 대변하기 위해 임피던스라는 것을 쓰고 그 값을 제품에 프린팅해 놓았다. - 주파수가 개입된 값이므로, 흔히 멀티미터 <저항 측정 모드>의 측정값과는 다르다. 그러면 왜 측정하지도, 계산하지도 못할 것을 만들었을까요? 대략은 "조금 더 광범위하게, 복수 회로를 서로 연결할 때 의 적합성을 잘 검토할 수 있기 때문이다"정도로 정리하겠습니다. 예를 들어서, 일종의 소스 기기인 인테나의 임피던스가 있으면 연결되는 튜너 입력 단자에도 그에 상응하는 입력 임피던스가 있습니다. 턴테이블의 출력 임피던스가 있으면 신호를 입력받는 인티앰프에 입력 임피던스가 있습니다. 각각은 같은 값이어야 합니다. 또는 무엇이 무엇보다 작은 게 좋다 또는 무엇이 무엇보다 큰 게 좋다는 준칙이 정해져 있습니다. 혼란스럽기 때문에 FM 라디오를 만드는 것에 국한해서 정리하되 아래 두 문장만 잠시 기억해 주세요. 1) 안테나 임피던스는 FM 라디오의 입력 입피던스와 같은 게 좋습니다. 2) FM 라디오(프론트엔드)의 출력 임피던스는 IC 앰프의 입력 임피던스보다 작은 게 좋습니다. 2. 아래 그림에서, 자동차가 상징하는 전파가 적당 강도로 FM 수신기로 흘러 들어갑니다. 그렇게 전파가 흘러 들어가는 경로와 단자 접속부에 집중해서 생각해 보면, 다음 세 가지 조합이 나오겠지요? 안테나 임피던스 < 튜너 임피던스 안테나 임피던스 > 튜너 임피던스 안테나 임피던스 = 튜너 임피던스 주파수가 개입된다고 했으니까 93.1Mhz를 청취하는 상황이라고 가정하겠습니다. 상상해보면,  FM 라디오 안으로 진입한 93.1Mhz 전파는 체구가 그대로이거나 작아지거나 둘 중 하나가  될 것입니다. (개념상 더 커질 수는 없겠지요?) 작아졌다면 그 이유는 선로에 전달 손실이 생겼거나 일부가 반사 효과에 의해 안테나로 되돌아간 것이겠습니다. 이 그림만 보면, 안테나와 튜너 입력 임피던스를 맞춤으로써 체구 유지 즉, 가뜩이나 미약한 에너지를 손실 없이 쓰는 게 됩니다. 3. 그러면 반드시 제작하게 될 안테나의 임피던스, 제작할 튜너의 입력 임피던스를 알아야겠습니다. 그렇지요? 그런데 현재 상황에서는 불가능합니다. 당장은 전문 계측기가 없고 특별히 무엇을 상정하고 안테나와 FM 회로를 만든 것도 아니기 때문이지요. 그냥 원론이 그렇다는 정도만 기억을 해주세요. 다행히 임피던스 Un-matching이 된다고 해서 신호가 전혀 전달되지 않거나 전자장치가 극단적인 오류를 만들지는 않습니다.  오로지 신호 전달의 효율성에 관련된 상황이 그렇다 정도로만 생각하면 좋겠습니다. 4. 참고로 오디오 시스템을 다룰 때 다음 몇 가지 항목에 대해서는 구매한 장치나 부품의 임피던스를 확인하는 게 좋습니다. - 앰프가 제시하는 출력 임피던스와 그것에 물릴 스피커 시스템의 임피던스 확인 : 앰프 쪽 권장 범위를 벗어나는, 특히 너무 낮은 임피던스의 스피커 시스템을 쓰면 앰프에 무리가 갑니다. - FM 안테나와 FM 튜너의 임피던스 : 흔히 안테나는 50오움인데 특별히 FM 전용으로 특정한 것 중에 75오움을 언급하는 것도 있습니다. FM 튜너 입력 임피던스는 보통 75오움이거나 300오움입니다. 양자가 불일치하므로 간단한 구조의 매칭 트랜스포머(Matching Transformer)라는 부품을 사용합니다. * 관련 글 : FM Matching Transformer 문제는, 시중 제품이 너무 엉망이라서, 아무렇게나 만든 제품 일색이라서 차라리 안 쓰는 게 나을 정도라는 사실을 생각해 주세요. 언급된 대로 가정집 사용 수준에서는, 그런 것 안 써도 잘 동작합니다. 물론, 프로들의 세상, 전문적인 RF 시스템 운용 시에는 매우 진지한 고민 사항이고요. 5. 다음은 단순 참고용으로 "이런 게 있다" 정도로 넘어가도 충분합니다. 모든 필터, 전자 회로 등 어떤 것이 본래 있던 A와 B 사이에 끼어들면 삽입손실(Insertion Loss)이라는 것이 발생합니다. 상식적인 선에서 뻔한 일이지요. 그 삽입 손실을 최소화하고 통상 안테나에게 주어진 50오움을 튜너용 75오움으로 변환하는 도구 즉, 매칭 트랜스포머에 해당하는 회로로 L-Network라는 것이 있습니다.  L은 코일을 통칭하는 것으로 '코일을 이용한 어떤 네트워크 내지 변환 회로' 정도로 이해하면 좋겠습니다. 반드시 어떤 주파수, 실수(Real Number, 유형물 일반 저항의 값)와 허수(Imaginary Number, 가상의 수)가 개입된 임피던스 계산 공식을 써서 답을 찾아야 하지만, 좋은 세상이니까 WEB TOOL에 기대는 것이 편리합니다. * URL : https://www.eeweb.com/tools/l-match/ 50오움, 75오움은 이미 상정된 것이고 주로 듣는 방송주파수를 입력하고 실행하면, 코일 값은 얼마, 커패시터 값은 얼마라고 결과값을 제시합니다. 회로 부품은 아래 L과 C 두 개만 있으면 됩니다. ■ 핵심 정리 1. 일반 저항의 저항값처럼 상상할 수 있는 임피던스라는 것이 있다. 단위는 오움이다. 2. 주파수 변동에 따른 일반 저항값, 코일의 반응 속성, 커패시터의 반응 속성 등을 종합하는 값이다.  3. 주파수가 개입되므로 주파수가 달라진다면 임피던스는 그때그때 달라진다. 대비되는 바, 일반 저항값은 그렇지 않다. 4. 안테나, 튜너, 앰프, 스피커의 연결에 있어서 각각의 임피던스를 잘 맞추는 게 중요하고 그것을 <임피던스 매칭>이라고 한다. 기기의 값을 사용자가 알아내기는 어렵고 해당 제품의 제조사가 제공한다.

1. 안테나는 쌍대성(雙對性, Duality, 이렇게 하나 저렇게 하나 마찬가지)이라는 특성이 있습니다. 쌍대성은 전파를 방사하는 속성이나 전파를 받아들이는 속성이 동일하다는 뜻입니다. FM 수신용 안테나를 제작하는 회사는, 전파를 방사하면서 자사 제품이 어떤 특성을 갖는지를 테스트합니다. 방사는 곧 수신이니까요. 2. 전파 방사만 가지고 생각해 보겠습니다. 어떤 주파수를 생성하는 회로가 100Mhz를 만들고 엄연한 독립 오디오 장치인 안테나를 통해서 허공에 방사하려고 합니다. 100Mhz 파동 에너지, 정확하게는 진동하는 전자기파가 안테나를 타고 흐릅니다. 회로가 100이라는 단위로 에너지를 출력했다면, 그것의 100%가 방사될까요? 절대 그렇지 않습니다. 그 안에서 일부는 소화되고 일부는 가만히 있거나 다시 회로로 돌아갑니다. 참고로 움직이지 않고 가만히 있는 것을 정재파(Standing Wave)라고 합니다. 바쁜 지하철 출근에 그런 사람이 꼭 있습니다. 아무튼, 전파 방사 효율이라는 것이 존재하고 세상일이 다 그렇듯 절대 100%일 리가 없지요?  그러면 쌍대성 특성에 의해서, "우주의 모든 전파를, 도달하는 그대로 받아들이는 안테나는 없다"가 됩니다. 3. 안테나를 다룰 때 반드시 파장(波長)이라는 개념을 쓰게 됩니다. 파장이 무엇입니까? 파장은 전파나 맥동하는 에너지에서 Peak 점과 Peak 점의 <시간당 길이>를 말합니다. 그래서 거리 개념의 장(長)을 썼습니다. 말이 꼬인 듯한 <시간당 길이>는 진동 주기를 거리 개념으로 환산한 것이라고 이해하면 쉽습니다. 주기가 빠르면 시간당 진동수가 많다는 것이고 그러면 파장은 작아집니다. 반대로 작은 파장이면 주기가 빠른 것 즉, 높은 주파수가 되겠지요? 주기가 늦어지면 Peak 점 간의 거리는 멀어지고 주파수도 낮아집니다. 예를 들어 100Khz보다 100Mhz가 더 높은 주파수이니까 파장은 훨씬 더 작습니다. 아래 그림을 잘 살펴보세요. 그다음에 반드시 등장하는 것이 다음 공식입니다. 빛의 속도는 얼마입니까? 초당 299,792,458m입니다. 줄여서 300만 킬로미터라고 하고요. 93.1Mhz KBS 제 1 FM 전파의 파장은, 299,792,458 ÷ 93,100,000 = 3.220m입니다. "이게 도대체  무슨 말이고 도대체 무슨 값이냐?"라는 생각이 들어도 일단, 3.2m라는 값을 잠시만 기억해 주세요. 그리고 한 가지  중요한 팩트가 있습니다. 어떤 주파수가 정해졌을 때 모든 전자 장치에서는 그것의 n차 기생 주파수가 생성된다는 사실입니다. 전자회로에 내재된, 인간은 도저히 제거할 수 없는 비선형 작용에 의해서 만들어지는 그 기생 주파수를 고조파(高調波, Harmonic)이라고 합니다. 오디오 생활을 하면 이 고조파라는 단어, 하모닉이라는 단어를 자주 접하게 되니까 잘 기억해 주세요. 참고로. 이 '고조파'는 '고주파(高周波)'와 발음이 비슷하지만, '아'와 '어'가 다르듯 뜻이 완전히 다릅니다. 전자는 음의 높낮이에 대한 어떤 물리 현상을 설명할 때 사용되는 것이고, 후자는 그냥 "100Khz보다 100Mhz가 더 높은 주파수(=고주파)이다"라고 하는 정도의 의미일 뿐입니다. 그리하여 고주파의 반대말은 저주파이고요. 아무튼, 특이하게도 고조파는 주된 주파수의 n 배이고 강도는 차례대로 감소합니다. 그림으로 정리하면 다음과 같습니다. 여기서, 1) 모든 차수의 FM 고조파는 93.1Mhz에 담은 정보(아나운서 목소리와 파일럿 톤)를 그대로 복사해서 담고 있습니다. 2) 그런데 차수 별 고조파의 강도는 점점 약해집니다. 이것을 기억해 주세요. 이 재미있는 현상은 AM 라디오/튜너에서도, EQ에서도 인티앰프에서도, CDP에서도, 스피커에서도 마찬가지입니다. 4. 93.1 클래식 방송을 즐겨 듣는 분에게는 앞서 계산한 3.2m 파장을 충분히 수용하는 안테나가 꼭 필요합니다. 왜 그럴까요? 3.2미터 짜리 안테나가 가장 이상적이고 가장 건강한 신호를 받아들이기 때문이지요. 간단히 정리하면, "93.1Mhz를 가장 좋은 조건에서 듣고자 한다면, 반드시 3.2m짜리 기다란 막대기 안테나를 써야 한다"가 됩니다. 그런데 그 3.2m 금속 막대기를 사무실, 거실 안에 둘 수 있겠습니까? 실내 사용이 매우 어렵습니다. 건물 밖에 두면 휘어지고 낙뢰도 우려되고... 그래서 어쩔 수 없이 다음 칸에 있는 186.2Mhz 고조파를 수신하는 것으로 했다고 가정합니다. 파장을 계산해 보면, 299,792,458 ÷ 186,200,000 = 1.61m가 나옵니다. 1.6m면 가능할까요? 조금은 부담스러운 길이입니다만, 어떻게든 쓸 수는 있지요. 그러면, 이번에는 세 번째 칸에 있는 279.3Mhz 고조파를 선택하겠습니다. 계산해 보면, 299,792,458 ÷ 279,300,000 = 1.07m이니까 약 1m 정도의 금속 막대기로도 충분합니다. 그런데 그것도 부담스럽다면 네 번째, 다섯 번째, 그런 식으로 오른쪽의 것을 선택하면 됩니다. 다만, 오른쪽으로 갈 때마다 전파 강도가 뚝뚝 떨어집니다. 저 끝, 10000차에 가면 안테나도 고조파도 있으나 마나인 것이 되겠지요? 거치 공간을 생각하면 길이를 줄일 수밖에 없고 그러면 수신 강도는 떨어지고, 그런 고민 속에서 적당한 타협점을 찾게 되는 것입니다. 그래서 안테나 형상을 달리하여 길이가 짧으면서도 최대한의 수신 능력을 확보하는 온갖 아이디어가 튀어나옵니다. 20년쯤 전의 핸드폰은 뽑아서 쓰는 아테나가 있었습니다. 그러다가 본체 내장형으로 바뀌었지요. 다음 주제로서, 전파공학적 탐구와 기업들의 사업화의 과정에서 아주 중요한 사실, 아주 중요한 변수가 하나 있습니다. 3.2m, 1.6m, 1m 등 길이는 오로지 93.1Mhz를 가지고 산출한 것입니다. 89.1Mhz나 107.7Mhz가 듣고자 하는 주파수라면 어떻게 해야 합니까? 안테나가 조금 더 길어지거나 짧아져야 합니다. 즉, 청취 대상 주파수에 따라서 안테나의 길이는 수시로 바뀝니다.  그래서 누군가 참신한 아이디어를 내놓았습니다. 흔히 텔레스코픽(Telescopic) 안테나라고 하는 것으로 길이는 물론 각도도 마음대로 정할 수 있습니다. 누구나 자주 보았을 제품이지요? 논리만로는 매우 좋은데 현실과 이상은 늘 다른 만큼, 만능은 아니고 마디와 마디 사이가 절대 0오움일 수 없다는 점만 적어 놓겠습니다. 5. 사견입니다. 오디오 시스템의 구성 요소 중 독립 장치인 안테나가 가장 오묘하고, 그 다음이 AM/FM 튜너라고 생각합니다. 도저히 눈으로 볼 수 없고 들을 수 없으며 체감하기도 어려운 전파나 고주파를 상대하기 때문이지요. 그리고 DIY 활동에 있어서 앞서 언급된 파장, 주파수, 고조파 외로 매우 다양한 변수가 있다는 점을 기억해 주세요. 예를 들어, 빛의 속도로 허공을 날아온 전파가 1m 길이의 도체를 이동할 때 속도가 느려집니다. 신기한 일이지요? 어쨌든 그것 하나만으로도 계산했던 3.2m, 1.6m 등 길이는 조정되어야 합니다. 얼마를 줄여야 할지 등에 대해서는 사용자 매뉴얼 10 페이지~12 페이지, 보완 콘텐츠에서 다룹니다. 6. 전선 하나 길게 늘여 놓은, 아무렇게나의 '막'과 전선의 '선"을 조합해서 만든  '막선 안테나'는 어떤 형태의 안테나일까요? FM 튜너에 선을 하나 연결하고 끝을 위쪽으로 가져갔다면 Mono Pole을 지향하는 안테나일 것입니다. "지향한다"는 표현을 쓴 것은, 약간 구불구불한 구간이 있거나 비스듬한 각도이거나 길이가 원론에 맞지 않거나, 기타의 사유로 이상적인 모노폴 안테나가 될 수 없기 때문입니다. "이리저리 움직여 본다"에 의해 어떤 각도를 유지하고 있는지도 모를 일이지요. 그러나 중요한 것은 '금속 막대기'에 해당하는 전선이 있고 그곳에 우주의 온갖 전파가 와 있다는 사실 그리고 그 막선 자체가 훌륭한 오디오 시스템의 '소소 (Source) 요소/장치'라는 사실입니다. 7. 전파에 대한 시각적 상을 잡는 게 좋을 것 같아서 준비한 그림입니다. 전자기장 맥동인 전파에 빨간색 염료를 뿌릴 수 있다면, 과연 어떤 모습일까요? 마치 지진파에 수직과 수평 파동이 존재하는 것처럼 두 속성의 맥동이 동시에 방사됩니다. 그래서 수직 에너지(=수직 편파, 편향(偏向)된 파동) 흡수를 바라보는 안테나가 있고 수평 에너지(=수평 편파) 흡수를 기대하는 안테나가 있습니다. 흔히 보게 되고, 흔히 언급되는 안테나는 수직 방향으로 서 있는 금속 막대기 즉, 모노 폴(Mono Pole) 안테나입니다. 그 말 그대로 '젓가락 하나 서 있는 형상'입니다. 수평은 없습니까?  과거 아날로그 TV의 안테나로 널리 쓰였던 T자형 안테나가 있습니다. 이것을 두 갈래 길 또는 '젓가락 두 개를 수평으로 놓기'가 연상되는, 라틴어 '두 개(Di-)' 접두어를 붙여서 다이폴(Di-pole) 안테나라고 합니다. 모노폴과 다이폴 두 가지만 있을까요? 아닙니다.  Google 검색창에 키워드를 입력해보세요. 온갖 형상의 안테나가 있고 각각은 용도가 제 각각이며 가격도 천차만별입니다. 6. 다음은 단순 참고용입니다. 지금도 판매되는지는 모르지만, 이 외산 제품은 평이 좋았습니다. 그런데 사실, 2m에 가까운 길이가 강하게 이점으로 작용했다고 생각합니다. 즉, 요구 파장을 최대한 준수했기 때문에 성능이 좋았던 것이라는 의견입니다. 누가 만들든 똑같은 효과가 나왔을 것이지요. 흔히 "자동차는 배기량이 깡패"라고 합니다. "안테나는 길이가 깡패입니다." 그런 판단 뒤에 '고조파'의 속성이 숨어 있다는 것을 기억해 주세요. ■ 핵심 정리 1. 숫가락, 젓가락, 금속 파이프, 에나멜선, 알루미늄 봉, 국기 봉, 지게차 철골 구조물, 선박의 선체 등 모든 금속은 안테나 재료입니다. 그리고 금속이 있다면 그곳에 이미 전파가 와 있습니다. 2. (막대형 안테나를 기준으로) 원론상 최적 수신 성능을 담보하려면 전 파장(全 파장) 안테나 즉, 청취 대상 주파수로 단순하게 계산한 파장과 같은 길이의 안테나를 써야 합니다. 3. 그런데 청취 대상 방송에 따라서 최적 안테나의 길이는 그때그때 달라집니다.  4. 파장이 작으면 주파수가 높은 것이니까 안테나 길이를 짧게 할 수 있습니다. 블루투스, 와이파이의 안테나는 Ghz급 전파를 쓰기 때문에, 눈에 안 보일 정도로 작은 안테나를 씁니다.

※ 높은 주파수를 다루기 때문에 실패할 수도 있는 주제입니다. 실패해도 원론을 학습하고 회로를 만들었다는 사실 자체는 충분한 가치가 있습니다. 오류 가능성을 줄이기 위해서 반드시 다음 글을 열람하시고 작업해 주세요. [Week 10] 동박 기판 만들기 [Week 10] 프리앰프 회로 만들기 [Week 10] FM 코일 만들기 코일 제작은 이 테스트 회로의 모든 것을 좌우합니다. 1. 동작 원리는 다음과 같습니다. 종종 'TR1, TR2...', 'Q1, Q2...' 등으로 줄여서 기표하는 트랜지스터 1번과 2번은 서로 연결되어 있고 합심해서 어떤 것을 선별하고 추출하고 증폭합니다. 그 세 가지 동시 처리의 대상 즉, '어떤 것'은 당연히 Mhz 단위 FM 방송 신호입니다. (▲ TR1/TR2=BF494, R1=20KΩ, R2=100Ω, R3=100Ω, R4=20KΩ, C1=60pF~300pF, C10=70pF(대체품 사각형은 100pF), C2=47uF, C3=2.2nF, C4/C5=0.1uF, C6=2.2nF, L은 '[Week 10] FM 코일 만들기' 참고) '[Week 9] 기타 참고 정보'에서 회로도, 부분 회로도의 왼쪽은 입력, 오른쪽은 출력이라는 관행이 있다고 했습니다. 그러면, a) FM 방송 신호가 왼쪽 안테나를 통해서 들어온다는 것, b) <어떤 작용>에 의해서 93.1Mhz가 선별되고 , c) 아나운서 목소리가 추출될 것이며, d) 추출된 것은 증폭되어 오른쪽에 있는 커패시터를 통해 밖으로 나간다는 것을 알 수 있습니다. 물론, 이 시점의 <어떤 작용>은 아직 미정의 상태입니다. 2. 다음은 <어떤 작용>에 대한 정리입니다. 한 번만 읽고 넘어가도 좋습니다. - 매 순간 엄청난 종류와 양의 전파가 끊임없이 쏟아지고 있습니다. 예를 들어 사람이 어떤 금속 막대기나 전선을 안테나라고 정의할 때, 그러기도 전에 이미 그 물체에는 각종 전파와 방사성 노이즈, 외계인의 무선 신호, X선 등 온갖 것들이 도달해 있는 것이지요. - 모드 전파가 이미 와 있으니까, 그다음은 원하는 방송만 선택하는 선국(選局)을 처리해야 합니다.  그것을 위해서 AM 프론트엔드에서 코일과 가변 커패시터를 사용했습니다. 국부 논리가 약간 다르지만, FM 프론엔드 역시 그러합니다. 이제 DIY PACK.1이 다루는 <가장 간단한 선국 + 가장 간단한 검파>의 동작 원리에 대해서 정리해 보겠습니다. Step 1) 먼저, 코일과 커패시터를 써서 회로 내부의 <잣대 주파수>를 생성합니다. 물론 Mhz 단위이고 예를 들어, 듣고자 하는 93.100Mhz에서 +0.023Mhz가 더 높은 93.123Mhz를 만드는 것으로 하겠습니다. (-0.023인 92.177Mhz를 써도 됩니다) ※ 일부러 93.1Mhz을 정확히 맞추지 않고 약간 틀어진 <잣대 주파수>를 생성한다는 점에 유의해 주세요. Step 2) FM 방송의 규약에 따라서 93.1Mhz는 +200Kz, -200Khz 범위 내 <주파수 변동(=고의적인 편차)>을 하용합니다. 그리고 그 변동분에 아나운서 음성이 담겨 있습니다. Step 3) 이제, 93.123Mhz이라는 내부 잣대를 들이밀면, 안테나에 이미 와 있는 무한대 종류의 전파(주파수) 중에서 <93.1Mhz의 변동분>에 부합하는 부분만 아날로그 전압으로 바뀌게 됩니다.  어떻게 그럴 수 있을까요? 이해 편의를 위해 비유적으로 묘사하자면, a) 아주 곧게 뻣은 미국 데스벨리 사막의 도로에서 자동차가 달리고 있습니다. b) 진행 방향은 정확하게 맞습니다. 도로 방향을 93.1Mhz라고 하겠습니다. c) 그런데 마침 그 차의 앞 유리가 깨진 상태입니다. 앞이 안 보입니다. d) 그래서 운전자가 고개를 옆으로 내밀고 조향 핸들을 조작합니다 e) 그러면 바람 소리가 많이 들릴 것입니다. 그런 조건에서, a) 테스트 회로가 고개를 내밀고 93.123Mhz을 바라보고 있는데 b) 갑자기 93.100Mhz의 <주파수 변동(고의적인 편차)>이 나타났다 사라졌다 합니다? c) 그러면 첫 번째 트랜지스터의 동작 과정에서 '나타났다 사라졌다'가 <어떤 전압 변화>로 바뀝니다. 그것을 바람소리로 비유했는데 사실은 아나운서 목소리입니다. d) 그러면 결국, <주파수 변동(고의적인 편차)>의 '주파수'를, <어떤 전압 변화>의 '전압'으로 바꾼 셈이니까 이 동작을 '주파수 to 전압 변환'이라고 해도 문제가 없겠지요? 그렇습니다.  첫 번째 트랜지스터 내부 반도체 층의 미세 커패시터 용량과  눈에 보이는 코일과 눈에 보이는 가변 트리머의 조합으로 목소리를 담은 주파수 변동이 전압 변동으로 바뀝니다. 그런 회로 기능을 주파수-전압 변환기(Frequency to Voltage Converter)라고 하고 그것은 곧 FM 검파입니다. 참고로, '고개를 내미는 주파수 to 전압 변환 방법'을 'Slope 검파'라고 정의하는데 매우 기초적인 검파 방법론입니다. 소리가 들리기는 하지만, 불안정하고 음질이 딱히 좋을 수가 없기 때문에 흔히 상용 라디오나 튜너에서는 변환 효과가 좋은 비율검파(Ratio Detection)나 직교검파(Quadrature Detection) 등 더 좋은 아이디어를 쓰고 있습니다. 3.  다음은 제작 회로 위에 신호 흐름을 시각화한 것입니다. 단순 참고용으로만 열람해주세요. 각 요소의 기능 즉, 무엇을 하는 것인지 등에 대해서는 위쪽 회로도를 참고해주시고 더 자세한 내용은 '[Week 12] 기타 참고 정보'에 정리해두겠습니다. FM 프론트엔드를 만드는 것 자체가 매우 부담스러울 수 있으므로 그 내용 역시 가볍게 읽어두시는 것으로 하면 좋겠습니다. 4. AM 라디오는 원리만 확인하고 가볍게 넘어갔지만, FM 라디오는 소리를 들어보는 게 중요하겠습니다. 테스트 회로 출력을 앰프 IC 입력에 연결합니다. 적당히 볼륨을 키운 다음, 가급적 수직으로 50cm 막선 안테나를 늘어뜨리고 트리머를 천천히 돌려보세요. 그러면, FM 방송이든 잡음이든 반드시 소리가 들릴 것입니다. 치~하는 음이 FM 수신 처리 중임을 말해줍니다. 가변 트리머의 0.1도, 0.01도 각도 변화에 따르는 소리 변화가 있다면 회로는 잘 작동하고 있는 것이니 실제 방송을 잡기 위해 트리머를 더 돌려보고 안테나도 이리저리 움직여 보는 게 좋겠습니다. 지역에 따라서, 코일을 포함하는 회로의 불확정 변수 때문에 혹시라도 방송이 안 들릴 수도 있습니다. 그 경우 절대 실망하지 마십시오. 치~하는 FM 특유의 음이 들리기만 해도 성공한 것이고,  그 정도만 해도 DIY 세상에서 아주 먼 길을 달려온 것입니다. 남들은 엄두도 못낼 일, 하지 못하는 일을 한 것이지요. 순수 아날로그 방식의 FM 프론트 엔드를 다루고 있고 취급 주파수가 무려 100Mhz 정도가 되기 때문에 사실은 매우 쉽지 않은 일입니다. 다음 영상을 참고해 주세요. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-Week 11-FM Front End Demo-2.mp4"] 5. 원형 트리머를 미세하게 돌리는 것은 정말 쉽지 않습니다. 그래서 다음 부품으로 트리머를 대체할 수도 있습니다. 다만, 커다란 금속 돌출부가 있기 때문에, 장착 각도에 따라서 상황이 더 나빠질 수도 있다는 점에 유의해 주세요. 대체를 시도할 경우 가급적 코일에서 멀리 배치해 주십시오. 테스트해 본 결과가 그렇습니다. (▲ DIY PACK.1에 포함된 0오움 저항(=굵은 배선재)를 사용해 주세요) 6. 앞서 제시된 테스트 회로를 QUCS의 일부 기능만 이용하여 그려보면 다음과 같습니다. 두 개가 같은 것이니까 편한 것을 쓰면 됩니다. 관련 글 : DIYer를 위한 회로 시뮬레이션 (1), QUCS Studio ■ 핵심 정리 1. 방 안에 젓가락 같은 기다란 금속이 놓여 있다면 이미 그곳에 온 우주의 전파가 와 있습니다. 그렇게 준비된 상태이기에 어떤 사람이 "내 젓가락은, 지금부터 안테나입니다"라고 하면 맞는 말이 됩니다. 2. 안테나가 전달하는 각종 전파 속에서 원하는 방송만 골라내는 선국 처리를 위해, 코일과 커패시터를 사용합니다. 두 부품을 이용하는 것은 AM 선국 처리와 같습니다. 3. AM과 달리, FM은 방송국 신호의 <주파수 변동분>을 전압 변동(등락)으로 바꿔주어야 합니다. 4. 그것을 <주파수-전압 변환 처리>라고 하고, 그 변환이 곧 FM 검파입니다. 5. DIY PACK.1에서 사용한 <주파수-전압 변환 처리> 방식은, '데스 벨리에서 고개 내밀고 운전하기'로 묘사했던 슬로프 검파입니다. 즉, 내부에서 <잣대 주파수>를 생성하고 그것과 듣고자 하는 방송 주파수의 차이를 등락하는 전압으로 바꿉니다. 6. 대부분의 상용 라디오와 튜너는 안정적이고 효과적인 비율검파 방식이나 직교검파 방식을 쓰고 있습니다. 7. 오디오 극상기인 1980년대~1990년대, 오디오 제작사는 비율검파나 직교검파를 뛰어넘는 FM 검파 방식을 궁리하고 자사 제품에 접목하기 위해 무던히 노력했습니다.

1. 코일 안에 있는 자석을 빠르게 돌리면 코일에 전기가 유도되고 코일 끝에 있는 전구에 불이 들어옵니다. 빠르기를 조절하는 게 불가능하니까 밝았다가 어두웠다가... 그렇게 밝기가 등락합니다. 옛날에, 자전거 바퀴에 그런 단순 구조의 AC 발전기가 달려있었습니다. 빠르게 달리면 밝아지고 천천히 달리면 어두워집니다. 그런 밝고 어두움을 매우 규칙적으로 하되 그 주기를 매우 빠르게 하면 hz, Khz, Mhz, Ghz의 전자기 파동을 만들어 낼 수 있습니다. 그러면 그 전자기파가 공간을 날아서 멀리 퍼지게 되지요. AM 방송 신호는 그처럼 빠르게 그리고 전위가 마음대로 등락하는 신호입니다. (여기서, AC/DC 전기적 맥동은 그냥 전위의 맥동이고 허공을 나르는 전파가 되려면 전기적 맥동이 아니라 전자기(電磁氣)적 맥동이 되어야 한다는 점에 유의해 주세요. 자(磁)가 붙고 안 붙고가 크게 다릅니다) 그런데 (전자기파인 점은 같은)  FM은 전파를 이용하는 방식조금 다릅니다. 해석하기에 따라서는 많이 다르기도 하지요. FM 방송 주파수는, 등락하는 전위는 똑같고 등락 파형의 간격만 촘촘했다가 늘어졌다가, 늘어졌다가 촘촘해졌다가 합니다. 둘을 그림으로 표현하면 다음과 같습니다. 일반 가정집에서 방송국 AM 전파가 아닌 노이즈성 AM파(波)가 만들어지는 사례는 많습니다. 벽면 스위치를 켜거나 주방용 전자장치 스위치를 ON 하거나, 아무 때나 생성됩니다. 그리고 SMPS 어댑터에서도 AM파가 나오고 TV에서도 나옵니다. 당연히 그런 등락 전파는 인체에 해롭습니다. 그에 반해 FM 파는 인위적으로 생성해야 하지요. 자연이 높낮이를 균일하게 맞춘 등락 신호를 방출할 리는 없습니다. 오로지 장비를 갖춘 KBS, MBC 등 방송국만 할 수 있는 일입니다. 방송 역사에 있어서 AM이 먼저였고 FM이 나온 이후에도 한동안 AM이 득세했습니다. AM 라디오가 널리 보급되었고 Mono로 전쟁 소식 듣는 정도로 충분했으니까요. 시간이 흐르면서 스테레오가 되고 각종 잡음에도 강한 FM이 AM을 밀어내기 시작합니다. AM이 스테레오 AM을 가지고 대항하려고 했지만, 대세는 이미 대세가 기운 상태가 되었지요. 그리하여, 요즘 AM을 듣는 사람이 거의 없고 방송국도 알게 모르게 폐국 수순을 밟고 있습니다. 그러나 어쨌든 AM은 모든 전파 기술의 기본이자 핵심입니다. 그 팩트는 달라지지 않습니다. 2. 방송국은 다음과 같은 방법으로 전파를 송출합니다. ○ AM : 약 550~1600Khz 파동에 음성 신호를 혼합한 다음, Mixed Signal을 커다란 송출기와 안테나를 이용해서 방출합니다. ○ FM : 약 88~108Mhz 파동 신호에 음성 신호를 혼합하고 마찬가지 방법으로 방출합니다. 3. 방출된 전파가 허공을 날라서 안테나에 도달합니다. 그러면 AM/FM 수신기가 그 전파에서 듣고자 하는 정보를 꺼내야 하겠지요? 그 과정을 복조(復調)라고 합니다. 復은 복원한다는 뜻이고 調는 듣고 싶은 아나운서의 목소리인데, 매우 어색합니다. 이것도 역시 일본에서 건너온 기술 용어일 것입니다. 복조에 반대되는 말은, 방송국 쪽에서 사용하는 변조(變調)입니다. 무엇을 변하게 만든다는 것입니까? 아나운서 목소리 정보를 <주파수 운반체인 캐리어(Carrier)>에 싣는다>는 뜻입니다. 그러면, 복조는 캐리어에 담긴 아나운서 목소리를 빼내는 작업이 되겠지요. 갑자기 등장한, 이 글에서만 쓰는 즉흥적인 정의인 <주파수 운반체, 캐리어(Carrier)>는 무엇일까요? 왜 그런 것을 쓸까요? 예를 들어 여성 아나운서 목소리는 2000hz~3000hz 정도입니다. 그 정도 진동으로는 50Km, 100Km 너머로 정보를 보낼 수 없습니다. 사람이 확성기로 고래고래 소리를 질러도 그게 수십 Km 너머까지 도달합니까? 아니지요. 그래서 더 높은 진동, 더 높은 파동, 더 강력한 전자기장 에너지를 써야 합니다. 그리하여 2Khz 진동을 AM 방송 대역에 속하는 1000Khz, FM 방송 대역인 93.1Mhz에 실어서 또는 묶어서 보냅니다. 그 운반체 주파수는 국제적으로 정해 놓았습니다만 나라마다 조금씩 다릅니다. 예를 들어 일본은 미국, 한국과 다른 대역을 쓰기 때문에 일본 라디오나 튜너를 가져오면 89.1Mhz 정도만 들을 수 있고 국내의 107.7Mhz 방송은 수신이 불가합니다. 4. 캐리어에 담긴 아나운서 목소리를 꺼내야 합니다. 그것을 검파(檢波)라고 하고 영어로는 Detection입니다. 그 검파를 하기 전에 (예)AM 1000Khz, FM 107.7Mhz를 취급하는 게 너무 부담스러워서 "수신 주파수에 연동되는 그러나 더 낮은, 어떤 주파수로 바꿔치기'를 합니다. 그것을 중간 주파수, Intermediate Frequency, 줄임말 IF라고 합니다. FM은 10.7Mhz로, AM은 455Khz로 표준을 정해놓았습니다. 그러면 IF 변환 후 검파를 하는 것이 되겠지요? 그리하여, 검파 신호만 있으면 곧바로 아나운서 목소리를 들을 수 있습니다. 단, AM과 FM 모두 MONO 상태입니다. 5. 검파의 방법은, AM 방식과 FM 방식이 각기 다르고 각각의 종류도 매우 많습니다. 많은 이들이 특허를 내고 자기 방식이 좋다고 자랑하고 이 제작사가 어떤 방식을 채용하면 다른 제작사는 다른 것을 채용하고 그랬습니다. 완벽한 것은 없고 각자 일장일단이 있고요. AM 검파의 한 가지 사례는 이미, '[Week 9] AM 수신 원리'와 '[Week 9] AM 프론트엔드 만들기'에서 다루었습니다. FM 검파 중 가장 단순한 방식을, 다음에 이어질 '[Week 10] 6 페이지~7 페이지 설명 자료'에서 다루게 됩니다. 6. 앞서 검파된 신호는 MONO 신호라고 했습니다. FM의 경우는 그 모노 신호 안에 담긴 어떤 잣대를 적극 활용하여 그 모노 신호 안에 함께 담겨 있는 L-채널 신호와 R-채널 신호를 분리합니다. 왼쪽, 오른쪽 신호가 있어야 스테레오 청취가 가능하지요. 그런 분리를 수행할 때, 방송국이 캐리어에 실어서 보내는 일련의 꾸러미 정보 중 19Khz라는 신호가 중요한 역할을 합니다.  파일럿-톤(Pilot Tone)이라고 불리는 그것의 어떤 기준점 작용에 의해서 스테레오 디코더, 엠피엑스(MPX, Multi-Plexer)라는 회로가 L과 R을 분리하는 것이지요. 너무 깊게 나가는 것이기 때문에 구체적인 작용의 정리는 생략하겠습니다만, 다음과 같은 장면과 비유적 공식을 기억해 두면 도움이 될 것입니다. FM  송출 신호 = 93.1Mhz 캐리어 주파수에 실린 꾸러미 정보이고 꾸러미 정보는 아나운서의 스테레오 음성 정보와 19Khz 파일럿-톤이다. AM  송출 신호 = 800Khz 캐리어 주파수에 실린 아나운서 모노 음성 정보이다. (▲ 항공모함을 영어로 캐리어라고 합니다. 여행 가방도 영어로 캐리어입니다. 우리말로 운반체, 운반용 주파수 정도가 되겠습니다. 냉난방 브랜드 캐리어는 사람 이름이지요. Willis Carrier) 7. AM과 FM의 수신 처리를 블록도로 요약하면 다음과 같습니다. ■ 핵심 정리 1. FM 수신 처리는, 안테나 → 동조 → 중간 주파수 변환 → 검파 → MPX 순입니다.  2. AM 방송 수신의 처리는, 안테나 → 동조 → 중간 주파수 변환 → 검파 순입니다.  3. 일반 라디오나 튜너가 FM 방송을 해석할 때는 10.7Mhz 중간 주파수를 사용한다. 그렇게 수신 전파를 중간 주파수로 바꾸는 이유는 100Mhz 내외의 원시 주파수를 직접 취급하는데 기술적, 경제적 부담이 있기 때문입니다. 4. 일반 라디오나 튜너가 AM 방송을 해석할 때는 455Khz 중간 주파수를 사용합니다. 그러한 번거로운 변환의 이유는 FM과 같습니다. 

<사용자 매뉴얼 3/3>에서 다루는 부품을 택배로 발송합니다. ※ 미리 언급했던 대로, 미드/우퍼 유닛은 신품이 아닙니다. 최초 0.5w 공작용 스피커 + 트위터 구성을 계획했으나 아무래도 소리 변화를 체감하기가 쉽지 않다고 판단하여 내용 변경한 것입니다. 오해 없으시기 바랍니다.  (▲ WEB TOOL 시뮬레이션을 할 때는, 각 유닛이 무조건 8오움이라고 간주합니다) (▲ 안테나 제작에 사용하는 숫놈/암놈 BNC 콘넥터입니다) (▲ 왼쪽은 스피커 네트워크 꾸미기에 사용하는 사각 보빈(Bobin)이고, 가운데와 오른쪽은 FM 프론트엔드(FM 라디오) 꾸미기에 사용하는 가변 커패시터(트리머)입니다. 각각은 70pF, 100pF입니다. 보완 콘텐츠를 읽고 둘 중 하나를 선택해 주세요) (▲ 사각 보빈에 감을 0.4mm 직경의 에나멜선 5.4m, FM 코일을 만들 약 50cm 에나멜선 그리고 약간량의 테프론 선을 담았습니다. || 동박 기판과 가위로 올릴 수 있는 만능기판을 포함하였습니다. 동박 기판은 FM 프론트엔드를 만들 때 사용하고 가위로 오릴 수 있는 만능기판은 스피커 네트워크 보드를 꾸밀 때 사용합니다) (▲ 왼쪽은 FM 프론트엔드 꾸미기에 사용하는 RF 트랜지스터입니다. 오른쪽은 필요한 수동 부품입니다) 이상의 부품과, 안테나 봉, 1석(石) 프리앰프를 만들기 위한 사각 만능기판, 혹시 부족할지도 모르는 몇 종 부품을 담았습니다. 붓이 달린 3M 순간접착제와 안테나 봉 고정용 목공본드/돼지본드는 따로 준비해야 합니다.

    9주차 완료 후, 보강해야 할 내용을 일괄 정리하는 페이지입니다.

1. 트랜스포머 2차 측 감전 위험이 있으므로 다음과 같이 작업합니다. 1) AC 전선의 피복을 넉넉한 길이로 제거하고 2) 마중물 땜을 합니다. 판단에 따르되 플럭스를 살짝 입혀서 납물이 빠르게 퍼지도록 하는 게 도움이 됩니다. 3) 끝을 꺾어서 U자형 고리를 만듭니다. 4) U형 고리를 단자에 살짝 끼웁니다. 합선 방지를 위해, 아래 사진처럼 전선이 서로 반대 방향에서 진입하도록 방향에 신경을 쓰는 게 좋습니다. 5) 납을 잔뜩 묻힌 인두로 재빨리 땜하고 튀어나온 것을 제거합니다. 6) 집에서 쓰는 테이프로 노출된 부분을 감싸도록 합니다. 7) 그리고 (위 사진에서와 같이) AC 전선의 움직임이 트랜스포머 단자에 뒤틀리는 힘으로 작용하지 않도록 DIY PACK.1에 포함된 케이블 타이로 전선을 지지대 볼트에 묶습니다. 이상에서, - 논리상 전선의 움직임이 트랜스포머에 전달되지 않습니다. - 전선의 움직임에 의해 트랜스포머 단자 땜이 이탈하지 않습니다. - 적절한 방법으로 감전 위험을 줄였습니다. - 트랜스포머 2차 측 전압은 최대 AC 12V이므로 감전 위험은 없다고 간주합니다. 2. 문구점에서 Amos 목공용 풀을 살 수 있습니다. 가격은 1천 원대. 펜슬 타입이라 쓰고 보관하기에 편하고, 바를 때 돼지본드나 기타 본드처럼 형상이 무너지지 않으며 굳으면 투명해지고 이후 적당 강도로 구조가 유지됩니다. 다음 사례를 참고하세요. 1) 볼트를 조이고 살짝 발라주면 풀리는 것을 막을 수 있습니다. 2) 테스트 회로에 볼륨 저항을 붙였는데 자칫 흔들거리거나 실수로 망가뜨릴 수 있으니까 아예  끝까지 눕히고 (구조적 보강으로서) 이 <아모스 목공풀>을 발라주었습니다. 3) 스피커의 목재 시트지나 오디오 우드 케이스의 시트지가 들뜰 때, 또는 가정 내 가구 등 다양한 목재 결합부의 틈이 벌어질 때 발라주면 좋습니다. * 바를 때는 흰색이지만, 30분쯤 지나면 투명해져서 눈에 잘 띄지 않는다는 장점이 있습니다. 4) 내구성은 떨어지겠지만, FM 안테나를 만들 때 쓰면 좋은 2액 형 에폭시를 대체하여 사용하도록 하겠습니다. 3. 앰프 IC에 긴 입력선을 연결하면 살짝 붕~하는 잡음이 들립니다. 그리고 손가락을 갖다 대면 확실하게 잡음이 크게 들립니다. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-week 9-HUM.mp4"] 여기서 두 가지 현상을 분리해 낼 수 있습니다. Q) 왜 대기 상태에서 붕~ 하는 소리가 들리는가? Q) 왜 손가락을 갖다 대면 소리가 커지는가? 1) 아래 Case A에서, IC 입력 핀을 기준으로 앞쪽에 있는 부품들, 공기로 채워진 3차원 공간, 늘어놓은 50cm짜리 연결선 등 다양한 요소와 IC 그라운드 핀 사이에는 누구도 알 수 없는 변수가 자리하고 있습니다. 여기서, AC를 DC로 정류할 때 생기는 리플(Ripple)은 없다고 가정합니다. 두 개 극판을 가진 커플링 커패시터의 용량이 미세하게 달라질 수 있고 모든 것과 IC 그라운드 핀 사이의 알 수 없는 전기적, 전자적 상관관계가 달라질 수도 있고, 분명히 건전지를 하나만 썼는데 마치 <건전지 - 단자>가 여러 개인 것과 같은 특이 현상 때문에 의해 초래되는 그라운드 루프(Ground Loop) 등 다양한 불확정 변수에 의해, IC 입력 핀 앞쪽의 전위는 항상 미세하게 부유(浮遊, Floating)합니다. 영어 Floating, 한자 부유는 이리저리 떠돈다는 뜻인데 그 "떠돈다"는 의미가 무엇입니까? 확실하게 높은 전위나 낮은 전위가 아니고, 수시로 높거나 낮거나, 그런 식으로 오락가락한다는 뜻입니다. 전위가 높고 낮다 함은 곧 AC와 같습니다. 그것은 아날로그 입력 신호와도 같지요? 그렇게 험(Hum, 윙윙거린다는 뜻. 노랫가락을 단조롭게 따라 부를 때 흔히 허밍이라고 합니다)으로 불리는 잡음이 자연 발생적으로 생성되면 IC 앰프에 의해 증폭되어 들리게 되고 그 기본 부유 잡음에 사람 손가락, 사람의 몸이 생성하는 노이즈 요소를 더하면 당연히 더 크게 들립니다. 여기서, 사람 몸이, 손가락이 전선만큼은 아니겠지만 어쨌든 도체라는 점을 생각해야 합니다. ※ 이 현상을 적극 활용하여, DIY 앰프를 만들었는데 미처 테스트 음원을 준비하지 못했을 때는 입력 단자에 손가락을 갖다 대면 됩니다. 크게 소리가 나면 앰프가 제대로 증폭하고 있다는 뜻이 됩니다. 10겹 양말을 신고 절연화를 신고 손을 비누로 닦고 열심히 물기를 말려도, 실리콘 장갑을 껴서 완전히 절연하지 않는 이상 손가락을 갖다 대면 잡음이 나옵니다. 심지어 증폭도가 대단히 높은 앰프나 장치를 쓰고 있다면 장치-실리콘 장갑-사람 손가락이 교류 신호를 흐릴 수 있는 경로(=마치 커패시터와 같은 효과)가 되기 때문에 잡음이 들릴 수 있고 또, 정말 재수가 좋으면 연결된 전선이 안테나 역할을 하되 전자 회로의 우연하고 특이한 반응에 의해 AM 방송이 잡힐 수도 있습니다. 2) Case B에서, 정반대의 경우입니다. 이번에는 50cm 전선을 낮은 전위에 강제로 연결했습니다. 그러면 사람 손을 갖다 대도 부유 잡음을 들리지 않습니다. 왜냐하면 입력선 전체가 확실히 낮은 전위가 되었고 그래서 IC 입력핀의 전위는 언제나 0V이기 때문입니다. 이런 것을 등락할 수 있는 전위를 강제로 끌어내렸다고 해서 풀-다운(Pull Down)이라고 합니다. 입력 선을 높은 전위에 연결하면 어떻게 될까요? 그것을 풀-업(Pull Up)이라고 합니다. 마찬가지로 노이즈는 사라질 것입니다. 3) 또 다른 잡음의 경로입니다. 시멘트 바닥, 벽면 콘센트, 건물 밖 대지접지 등 전류 흐름에 관여하는 모든 루트를 통해서 일종의 전기적 고리(Loop)가 형성되고 그것이 험(Hum)의 요인으로 작용합니다. 말도 안 되는 것처럼 보이지만, 실제로 일어나는 일이지요. 이하는 대비되는 사례입니다. 바닥이 철판으로 되어 있는 어떤 공장의 2층 공간에 어떤 전자장치가 놓여 있습니다. 신발과 양말을 신고 있고 발에 땀이 차지 않았습니다. (적어도 작업자는 그렇게 생각합니다) 철제 함체 속에 있는 전자장치의 전원 회로는 2선 AC 케이블로 벽면 콘센트에 연결되어 있습니다. 그렇게 보면, 사람 몸과 전자장치가 바닥 철판에서 완전히 절연 격리된 것처럼 보입니다. 그런데 작업자가 전자장치에 손가락을 갖다 대는 순간, 감전됩니다. 왜 그럴까요? 그 공장은 3상 380V 전력선을 사용하고 대지접지가 되어 있었지만, 그것이 어느 순간 잘못되었고 그리하여 바닥 철판도 대지접지가 불량한 상태가 되었습니다. 그 말은 철판의 전위가 부유하고 있다는 뜻이 됩니다.  간단하게는 일정 전압의 AC가 바닥을 타고 흐르는 것이지요. 그 AC 에너지가, 절연체인 것으로 생각했던 신발을 통해서 그러니까 마치 커패시터를 통해 AC와 같은 등락 에너지가 통과하는 것처럼 쉽사리 흐르고, 절연이 가능하다고 예상했던 양말(=습기가 있습니다)을 통과하고, 다리, 몸통, 손으로 흐른 것입니다. 감전 사고는 전압보다는 전류 때문에 일어난다는 사실을 기억해 주세요. 그러나 전류 흐름을 만드는 동인은 전위(電位, 전기의 위치, 압력을 가하는 곳의 위치)입니다. 전선 위 까치는 동 전위(同 전위)에 앉아있고 전류 흐름이 없으니까 감전되지 않습니다. 이상과 같이, 실제 전기 흐름이나 자기장 반응 등은 사람이 눈으로 보고 판단하는 것과 전혀 다를 수 있습니다. 4. 전위라는 말이 나왔기 때문에 'Week 12 종합 편'에 정리하려던 내용을 이곳에 적겠습니다. 통상의 회로도를 보면, 도면의 위쪽은 전위(電位)가 높은 쪽 즉, 건전지의 +단자에 해당합니다. 도면의 아래쪽은 전위가 낮은 쪽 그러니까 건전지의 - 단자와 같습니다. 그러면 전기의 흐름인 전류는 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐르게 되지요? 도면은 그런 감각적인 이해에 걸맞게 작성되었습니다. 그리고 그 전위 개념은, 정확하게 Dam에 갇힌 물의 작용과 같습니다. 이 회로도를 보면, 굳이 다른 곳을 보지 않아도 어떤 곳에 멀티미터 흑색 프로브를, 적색 프로브를 연결할 것인지를 알게 됩니다. 통상 전위가 높은 쪽이 RED, 낮은 쪽이 Black입니다. 위에 노란색으로 마킹한 부분만 확대해서 가져와 보겠습니다. 트랜지스터가 있고 저항이 있고 어떤 값이 적혀 있고... 그런 것은 그냥 넘어갑니다. 단, 5.6V, 1.7V, 1.6V라는 전압이 표시되어 있습니다. 그것은 이 기기를 만든 설계자가 점검용 정보로 적어 놓은 것입니다.  예를 들어, 트랜지스터가 망가졌거나 저항이 망가졌거나 커패시터가 망가졌다면 제시된 수치의 값이 나오지 않습니다. 매우 중요한 정보이지요? 그렇다면 어떻게 측정해야 합니까? 흑색 프로브를 낮은 전위에, 적색 프로브를 제시된 이곳저곳의 포인트에 갖다 대면 됩니다. 사족으로서, 위 회로도는 왼쪽에서 어떤 신호가 들어와서 처리되고 오른쪽으로 나간다고 합니다. 왼쪽에서 오른쪽으로, 그렇게 통상의 회로도는 왼쪽을 입력, 오른쪽을 출력으로 하여 작성합니다. 한글을, 영어를, 러시아어를 왼쪽에서 오른쪽으로 쓰는 감각과 부합하는 규칙 같은 것이지요. 만일, 오른쪽에서 왼쪽으로 글을 써 내려가는 중국이나 일본 등 몇몇 나라가 전자 세상의 헤게머니를 잡았더라면 정반대의, 꽤 어색한 규칙이 만들어졌을지도 모릅니다. 그리고, 미국 회로도 = 일본 회로도 = 한국 회로도이고 그것은 독일과 유럽 회로도와 다르고 또 러시아 등 공산권의 회로도와 다릅니다. 일단 심볼부터 다르지요. 그런 관점에서 회로도는 어떤 나라의 문화적 감성이 녹아있는 일종의 언어입니다.

1. 이제까지의 단위 회로를 통합하면 다음과 같습니다. 만일 어찌하다가 작은 만능기판에 각 회로를 꾸몄다면 이 통합 테스트 회로를 참고하여 각각을 전선으로 연결하면 됩니다. 단위 회로는 크게, 전원 회로(=DC 전원을 생산하는 것),  AM 프론트엔드(=AM 전파를 잡고 검파하는 것), IC 앰프(=검파 신호를 증폭하는 것)로 구분됩니다. 1) 전원 회로 : '[Week 7] 15 페이지 설명 자료'를 참고합니다. AC 220V → 트랜스포머(0V 탭, 9V 탭) → 브리지 다이오드 → 수백 uF 이상의 평활 커패시터 임의 선정 → LM7805 5V 레귤레이터 IC → R1 전류 제한 저항에 연결된 LED → A'로 표기한 전원 공급 포인트까지. 동작 중인 것을 표현하기 위해서 LED를 배치하기로 하였습니다. 그러면 R1은 어떻게 계산하면 됩니까? IC 레귤레이터 전압 5V ÷ 평균 전류 15mA 즉, 0.015A = 333.3오움이고 가장 근접한 것을 선택하면 됩니다. 2) IC 앰프 회로 : '[Week 8] 17 페이지~19 페이지 설명 자료'를 참고합니다. 3) AM 프론트엔드 : '[Week 9] 21 페이지~22 페이지 설명 자료'를 참고합니다. 2. 아래는 제너 다이오드 정전압 회로를 쓰는 통합 테스트 보드입니다. 학습하시는 분들은, LM7805 전원 회로를 쓰면 됩니다. AM 전파가 강한 곳에 있고 AM 안테나를 길게 드리울 수 있다면 방송을 들을 수 있는 상태입니다. 3. 이제 AC 플러그를 콘센트에 꽂습니다. Q) LED가 점등합니까? Q) 가변 볼륨 VR을 돌렸을 때, 스피커에서 미세하게 웅~, 찡~하는 소리가 나옵니까? 그 잡음은 회로 단자 등 금속 돌출물이 픽업 역할을 하기 때문에, 여하한 조건에서 유효 신호 단자에 의도하지 않은 노이즈 신호가 생성되기 때문에 발생하는 것입니다. Q) (안테나 와이어를 길게 늘어놓은 상태에서) 트리머를 돌렸을 때 어떤 반응이 있습니까? 방송이 잡히거나 어떤 잡음이 들리거나 혹은 잡음의 톤이 달라집니까? 무반응이라고 판단되면, 1) 안테나를 움직여 보세요. 2) 전등을 켜보세요. 켜면서 툭! 툭! 소리와 같은 잡음이 들리는지 확인해보세요. 3) 트리머를 두 개를 병렬 상태로 땜하고 한 번 더 테스트해 주세요. 그런 다음에, 게시판에 글을 적어주세요. 참고로 AM 프론트엔드 회로는, 1) 코일값 외 나머지 코일 변수는 불확정 상태인, 녹색의 인덕터(Inductor)라는 부품을 쓰고 있습니다.  나머지 변수에 해당하는 품질계수(Q, Quality)라는 속성, 자기공명주파수(SRF, Self Resonance Frequency)라는 속성 등이 반응에 영향을 줄 수 있으며, 2) 특히, AM 신호가 약한 지역에서는 작동하지 않을 수 있습니다. 물론, 그 경우에도 (방송국의 AM 방송이 아닌) AM 파(波)는 충분히 잡을 수 있습니다. 'AM 파'의 예시는 다음과 같습니다. 1) 벽면 전등 스위치 On/Off 잡음 등 방안의 각종 노이즈 (형광등, LED 등, SMPS 어댑터 등) 2) 출처를 알 수 없는 곳에서 날아오는 노이즈 AM 파 (모터 잡음 등) 4. 최적 조건으로 AM 방송을 들으려면 다음 세 가지 사항을 개선해야 합니다. 1) DIY 코일 감기 0.1~0.2mm 에나멜 선을 2cm 이하 직경의 아크릴 관에 감습니다.  1.5cm 직경의 관에 0.14mm 에나멜 선을 2.5cm 폭으로 감았을 때 코일값은 약 28uH이었습니다. 1mH를 만들려면 가로 폭은 4배쯤 더 커져야겠지요? 이 작업은 생각보다 힘들고 번거롭기에 이번 과제에서 다루지 않았습니다. 이런 안테나 제작에 관해서는 나중에 유튜브 등 인터넷 자료를 검색해보세요. 2) 폴리 바리콘 사용 위와 같은 DIY 안테나를 만들 요량이라면,  아래 형상의 폴리 바리콘(Poly-Varicon)을 사용하면 됩니다. 이때 폴리 바리콘의 가변 용량은 수백 pF로 가변 트리머보다 크기 때문에 에나멜선의 감는 폭을 크게 줄일 수 있습니다. '폴리'라는 단어를 쓴 것은 폴리*** 재질의 다층 커패시터 구성용 필름을 썼기 때문입니다. 이것 역시, 유튜브 등 인터넷 자료를 검색해 보세요. 3) 검파 전 증폭 안테나를 통해서 들어오는 AM 방송 또는 AM 잡음의 세기가 너무 작으면 IC 앰프를 써도 소리가 잘 들리지 않게 됩니다. 그 경우 안테나~동조회로 다음 구간에 트랜지스터를 배치하고 몇십 배 증폭하여 앰프 회로에 전달합니다.  일반적인 AM 라디오가 그렇게 설계되어 있습니다. ■ 핵심 정리 1. 정전압 전원부, AM 라디오(프론트엔드), IC 앰프로 AM 방송을 들을 수 있습니다. 세 가지의 합이 곧 '라디오'입니다. 2. 상용 AM 라디오에서는, AM 전파의 수신도를 높이기 위해서 페라이트 코어에 에나멜선을 감아서 사용합니다. 3. 가변 범위, 조작감 등을 고려해서 '폴리-바리콘'이라는 부품을 사용합니다. 요즘에는 품질 좋은 폴리 바리콘을 구하기 어렵습니다. 중국제 외로 더 이상 생산하지 않습니다.

1. AM 프론트엔드는 고정된 값의 코일과 가변 커패시터(트리머)를 사용하여 특정 주파수를 선택하는 기능을 처리합니다. 그것을 흔히 '동조(同調')'라고 하는데 한자 말 풀이 그대로, 어떤 주파수(調)에 맞춘다(同)는 뜻이 되고 다른 말로는 "선국한다"입니다. "선국한다"의 구체적인 작용은, - 매 순간 쏟아져 들어오는 다양한 주파수(방송, 공장 모터 잡음, 형광등 잡음, 믹서기 잡음, 우주에서 날아오는 잡음) 중에서 꼭 필요한 것만 골라내는 것이고, - 원리를 묘사하자면, 무한대로 높은 제방 둑의 어떤 한 곳에서 삽을 가지고 작은 물길을 내는 것과 같습니다. 그래프로 표현하면 다음과 같고, 가장 낮은 지점이 원하는 주파수가 흐르는 포인트입니다. 그 포인트는 커패시터(L) 한 개와 가변 커패시터(C) 한 개 그리고 '[Week 9] AM 수신 원리'에서 나온 아래 <LC 공진> 공식으로 만들었으니까, 결국 세 가지가 묶인 것이 물길을 내는 삽과 같습니다. 2. 다음 회로에서, (▲▼ 다이오드는 반드시 'IN60'이 적혀 있는 것을 사용해 주세요. 검파 전용 다이오드입니다) - 안테나 와이어를 타고 들어온 전파 중에서 병렬 연결된 L과 C1(또는 C1+C2 합산값)으로 구성된 <공진 회로> 속성에 부합하는 주파수 즉, 제방 뚝 물길을 통과한 주파수가 계속해서 오른쪽으로 흐릅니다. - 그리고 다이오드를 만납니다. 다이오드는 먼 산자락 형상의 아나운서 육성만 통과시킵니다. - 오른쪽 녹색 커패시터는 아나운서 육성보다 더 높은 톤의 잡음을 GND 라인으로 빼버립니다. ※ 여기서 '빼버린다'라는 말을 쓴 것 배경은, 흔히 회로도의 위쪽은 높은 전위(예 +), 아래쪽은 낮은 전위(예 -, GND 등)를 암시하기 때문입니다. "땅(GND, Ground)에 던져서 버린다"는 뜻과 같습니다. - 이제 부드러운 아나운서의 음성 신호가 Output 단자를 통해 IC 앰프로 흘러가게 됩니다. 그렇게 보면, AM '프론트엔드'는 '제방 뚝을 삽질하여 물길 내기'와 같은 것이 되고, AM '라디오'는 그런 '제방 뚝 삽질하기'를 한 후의 약한 신호를 증폭하고 스피커로 크게 울려주는 장치가 됩니다. 사실 Front End라는 단어와 Radio라는 단어는 의미가 다릅니다. 프론트엔드는 어떤 시스템에서 앞쪽에 위치하는 기능성 장치, 모듈, 프로그램 등을 의미하고 Radio는 Radio Frequency 즉, AM/FM 전파를 수신하는 장치를 줄임말로 쓰고 있는 것입니다. 독립된 장치로서의 라디오와 기능적 분할을 내포하는 프론트엔드는 미묘한 차이가 있는 것이지요. 프론트엔드에 비교되는 단어로, Back End, Low End, 땡땡땡 엔드가 있습니다. 말이야 붙이기 다름입니다. 3. 이제 부품값을 설정해보겠습니다. - 초록색 코일 : 인덕터(Inductor)라는 것으로 겉면에 102, 202가 적혀있습니다. 102는, 종이에 10을 적고 그다음에 0을 세 개 붙여서 적는 값입니다. 10 00uH = 1000uH = 1mH입니다. - C1, C2 : 가변 커패시터 또는 가변 트리머입니다. 사진에는 두 개이지만, 일단 한 개만 사용합니다. 그다음, 상황에 따라 한 개를 더 병렬로 연결합니다. 한 개의 값은 0pF~70pF입니다. - C3는 DIY PACK.1에 담긴 녹색 커패시터를 사용해주세요. - 앞서 강조한 바와 같이 IN 60 글자가 적힌 다이오드를 사용해 주세요. 마치 제너 다이오드처럼 생겼습니다. 아래 장면에서 #1번입니다. 반응성에 있어서 검파용에 적합한 부품입니다. 민감한 다이오드이므로 IN60을 정류용으로 쓸 수 없습니다. ■ 핵심 정리 1. 코일과 가변 트리머로 AM 방송국을 선택할 수 있습니다. 2. 주파수 선택 행위를 '동조'라고 합니다. 그 처리는 높은 강둑에서 필요한 주파수가 흐를 곳에 물길을 내는 행위와 같습니다. 3. 모든 부품에는 오차가 있기 때문에 언제나 계산과 다른 결과가 나옵니다. 무선을 다룰 때는 오디오 신호를 다루는 것보다 훨씬 더 영향도가 큽니다. 그 경우 적절히 각 부품을 직렬 또는 병렬로 보정합니다.

1. 앞서 코일(L)과 커패시터(C) 두 가지만 있으면 여러 파동 에너지 중 필요한 것만 선별할 수 있고, 그것에 관련된 것으로 'LC 동조'라는 개념이 있다고 언급하였습니다. 말을 바꿔서 적으면, "LC 동조를 이용해서 방송국을 선택할 수 있다"가 됩니다. L과 C를 조절하는 행위는 라디오나 튜너의 다이얼 Knob을 돌려서 원하는 방송국을 찾는 것과 같습니다. 거기까지는 쉬운데, 코일과 커패시터의 값을 어떻게 정하느냐가 고민거리가 됩니다. 앞선 보조 콘텐츠 글에서 공식을 하나 제시하였고 가급적 암기하는 게 좋다는 이야기도 했습니다. 다시 꺼내옵니다. 먼저, 국내 AM 방송의 주파수 대역은, 약 520Khz에서 약 1600Khz까지입니다.  그 절반쯤에 해당하는 1000Khz를 '코일-커패시터 필터링 기준'으로 삼겠습니다. 그러면, 위 공식은 다음과 같이 변형됩니다. 1000Khz = 1 / (2 × 3.14 × 루트(L × C)) L과 C가 동시에 미정이므로 계산할 수 없습니다. 그래서 둘 중의 하나인 L을 먼저 정하기로 합니다. DIY PACK.1에 담긴 1mH짜리 코일을 쓰는 것으로 하겠습니다.  (mH는 코일값을 표기하는 헨리(Henry)의 세부 단위로 1mH = 1/1000H = 0.001H입니다. 더 자세한 것은 인터넷을 검색해 보세요) 이제 L이 정해졌으므로 C를 정할 수 있습니다. 그리고 진행해 보면, 1000Khz = 1 / (2 × 3.14 × 루트(0.001 × C))이 되고 식을 변형하면... 이 됩니다. 그런데 왜 그렇게 해야 합니까? 인터넷에는 좋은 WEB TOOL이 많습니다. 귀찮으니까 구글 검색창에 'LC Calculator' 정도의 키워드를 대충 입력합니다. * 예시 URL : https://goodcalculators.com/resonant-frequency-calculator/ 해당 화면에서, - 굳이 mH를 H로 바꾸지 않고, 그냥  단위를 mH로 선택하고 숫자 1을 입력합니다. - pF 단위를 선택하고 1000Khz에 근접한 결과가 나오도록 몇 번 숫자를 입력합니다. 그리하여 아래와 같이, 1mH 코일과 30pF 커패시터를 쓰면 917Khz AM 방송을 수신할 수 있다는 결과가 나왔습니다. DIY PACK.1에는 1mH, 2mH 코일이 있고 70pF 가변 커패시터(트리머) 두 개가 담겨 있습니다.  1mH를 선택하고 70pF를 하나 쓰면, 1pF에서 70pF까지 가변하니까 수신할 수 있는 주파수는 5,033Khz@1pF에서 602Khz@70pF까지입니다.  그 정도면 AM 대역을 충분히 커버합니다. 2. 여기까지 하면 AM 전파를 받고 선국할 수 있는 모든 준비가 다 끝난 것일까요? 아닙니다. L과 C를 병렬 연결한 현재 상태는, 건물 안내 데스크에 <파동 에너지 선별 기능>을 부여한 것입니다. 가장 중요한 항목으로서 방송국이 보내주는 파동 에너지가 전달되는 그러니까 방문자가 걸어올 수 있는 건물 외부 도로, 건물 출입구 등을 마련하고 회전문도 달아놓아야 합니다. 그런 식, 방문자의 이동 경로 역할을 하는 것이 바로 금속 막대기나 길게 늘어놓은 전선입니다.  그것을 전파 '더듬이' 즉, 안테나라고 하지요. FM 회로에서 정리할 '파장(=전파의 진동 폭)'이라는 것을 고려하여 1m~2m 정도의 전선을 또는 그에 준하는 금속 물체에 연결해보세요. 3. 다음은 실제 제작한 테스트 보드입니다. 1) 가변 커패시터(트리머) 하나만으로는 AM 대역을 수신할 수 없었습니다. 왜 그럴까요? 계산은 그저 논리일 뿐, 부품 오차가 있기 때문에 그리고 그 작은 오차가 큰 범위의 주파수 오차를 만들어내기 때문에 어려움이 있는 것입니다. 그래서 두 개를 병렬로 붙여서 사용하였습니다. 2) 다음 두 영상 영상으로 정리해보겠습니다. a) 1Khz 음성 신호가 AM 파로 변환된 모습입니다. 이것을 <ANT 단자>로 주입하였습니다. (이러한 주파수 발생장치가 없으면, 신호 주입이라는 것은 전적으로 거주지역 AM 방송의 강도, 수신 환경에 따를 수밖에 없습니다) [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/diy pack.1-week 9-AM Wave.mp4"] b) 아래 영상의 첫 번째 장면에서, <왼쪽 트리머> 하나만 조절하고 있습니다. 삐~하는 음이 크게 들릴 때의 주파수는 약 5Mhz 정도로 의도한 AM 대역을 훌쩍 넘어선 상태입니다. 오류 상황인 것이지요. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-week 9-AM Tuner Trimmer and Frequency Variation.mp4"] -c) 두 번째 장면에서, <왼쪽 트리머>에 병렬로 <오른쪽 트리머>를 연결한 후 조정하고 있습니다. 병렬 연결에 의해 트리머 전체의 가변폭이 더 커졌습니다. pF가 커진 것은 공진 주파수를 낮추는 효과가 있습니다. 그리하여 삐~하는 큰 소리가 날 때의 최저선 주파수는 400hz입니다. 그런데 이것 역시 AM 대역의 한참 밑에 있습니다. d) b)와 c)의 상황을 정리해보면, <70pF 트리머 하나로 최대 5Mhz> ~ AM 주파수 대역 ~ <70pF 트리머 두 개를 병렬 연결한 140pF로 최소 400Khz> 입니다. 물론, 두 가지 사례는 극적인 한계점을 알아보기 위해서 주파수 발생기를 그렇게 설정하고 테스트한 것입니다. 아무튼 실험 결과, 가변 트리머 두 개를 쓰고 둘을 적당히 조절하면, 그리고 AM 방송이 잘 들리는 지역에 있다면 반드시 AM 방송을 들을 수 있다는 것이 됩니다. 4. 전선을 길게, 금속 막대기를 높게 쓰는 것은 많이 부담스럽습니다. 그래서 코일 형태를 달리하되 전파가 강하게, 잘 흐를 수 있는 경로를 마련하려고 철 분말을 본드와 섞고 강하게 압착한 페라이트 코어(Ferrite Core)를 사용합니다. 아래 사진의 검은색 막대기입니다. 막대 형상이기 때문에 바(bar)라는 단어를 써서 바- 안테나(Bar Antenna)라고 부르고, 1식 페라이트 안테나가 건물 외부 도로~회전문까지의 경로 역할을 담당하기 때문에 전선을 길게 늘여 놓을 필요가 없습니다. 물론, 전선을 더 연결하면 라디오가 수신을 더 잘하겠지요. 참고로 다양한 형상의 AM 안테나가 있습니다. 사람들은 전파를 잘 잡고 선국도 잘되면서 모습도 아름다운 것을 추구합니다. * 관련 글 : 거미줄 안테나와 AM 라디오 ■ 핵심 정리 1. 병렬 연결된 코일과 커패시터 그리고 <공진 공식>을 사용하면 어떤 AM 주파수를 선별할 수 있습니다. 2. 그렇게 AM 방송국을 선택한 다음, (검파용) 다이오드를 써서 음성 신호만 추출합니다. 3. 논리상 모든 다이오드는 검파를 할 수 있습니다. (물론, 늘 그렇듯 현실이 조금 다릅니다)

1. 먼저, 파동 에너지의 전달에 대한 이야기입니다. 예를 들어, 어떤 곳에 지진이 발생하였습니다. 그러면 P파(Primary)와 S파(Seconday) 두 가지 파동이 퍼져나갑니다. 그런 파동의 한 종류인, 공기 압력의 파동인 스피커 소리도 있습니다. 그리고 '공기가 채워진 공간 또는 공기가 없는 공간 내 전자기적 연쇄 반응' 즉, 전자기적 파동으로 방송국 송출 에너지가 라디오나 오디오 튜너에 전달됩니다. 방송국 전파가 전자기 파동 에너지라는 점과 그것이'[Week 6] 6 페이지~7 페이지 설명 자료'에서 처럼, 9V 건전지를 접촉하여 트랜스포머가 1차 측에서 2차 측으로 에너지를 넘기는 것과 다름없는 '에너지의 전달 현상'이라는 점이 중요합니다. 예를 들어서, 방송국 남자 아나운서의 육성(주로 500~3Khz)은 파동 에너지입니다. 1) 마이크를 가지고 그것을 전기 신호로 바꿉니다. 등락하고 있기 때문에 그 역시 파동 에너지입니다. 그 파동 에너지(=집음 신호)를 (예) 700hz라는 기본 주파수에 혼합하여 송출하면, 최초 파동 에너지였던 아나운서의 육성은 다른 형태의 파동 에너지인 전파로 바뀌어 AM 라디오에 전달됩니다. 2) AM 라디오는 700Khz를 제거하고 남자 아나운서의 육성만 뽑아내고 증폭하면 등락하는 전기 에너지 즉, 파동 에너지가 스피커에서 소리를 만들어냅니다. 모든 것은 진동하는 에너지/신호 즉, '파동 에너지'로 통합 정리할 수 있다는 점을 기억해 주세요. 2. 이제 AM 라디오에 집중하여 방송국이 건넨 파동 에너지가 어떻게 처리되는가를 정리해 보겠습니다. 1) 먼저 안테나로 파동 에너지를 포획해야 합니다. 안테나를 회사 출입구로 상정합니다. 2) 그런데 방송국이 하나만 있는 게 아닙니다. 그러므로 출입구 데스크의 직원은 방문자에 해당하는 파동 에너지를 분류, 식별해야 합니다. 그리고 출입 기준에 맞는 방문자만 통과시켜야 하지요. 그것을 전파 필터링(Filtering)이라고 약칭하겠습니다. 3) 그런 전파 필터링에 코일과 커패시터를 사용합니다. 두 부품의 어떤 값이 잘 정의되면 그에 부합하는 파동 에너지는 출입 가능, 부합하지 않는 파동 에너지는 출입 불가가 됩니다. 4) 두 부품의 조합은 어떻게 한다는 것일까요? 여기서 '브이 이꼬르 아이알' 만큼 중요한 공식이 하나 나오는데 기억해 두면 향후 큰 도움이 될 것입니다. 부담스럽다면 그냥, "코일과 커패시터를 가지고 전파를 필터링하는구나"정도로 넘어가도 됩니다. 그래도 되는 것이, "대문자 L로 표기하는 코일과 대문자 C로 표기하는 커패시터가 함께 어울리면서 원하는 방송만 선택한다"가 핵심이기 때문입니다. 그 핵심을 간단히 정리하면, 방송국 선정 = 코일과 커패시터의 병렬 조합 이 됩니다. 이런 필터링을 흔히 LC 동조(同調) 또는 LC 공진(共辰)이라고 합니다. 가만히 보면, 두 부품이 서로 부둥켜안는 모습(=병렬 연결)의 묘사 안에 調=주파수, 辰 = 파동이 담겨 있음을 알 수 있습니다. 그리고 파동 에너지, 파동 주파수, 파동의 선별 그런 것을 AM/FM 라디오의 특정 회로가 처리해 주는데 흔히 그것을 '프론트엔드'라고 합니다. Front-End는 '앞쪽의 끝'에 있다는 뜻이므로 안테나와 L과 C로 구성된 AM 라디오 회로 초입의 덩어리라는 뜻이 됩니다. 회사 출입구 회전문과 안내 데스트의 위치를 상상해 보세요. 3. 여러 가지 파동 에너지를 받고 원하는 파동 에너지만 선별했습니다. 그다음에 할 일은 700Khz를 제거하고 아나운서 육성만 뽑아내는 것입니다. 이것을 검파(檢波)라고 합니다. 이 역시 일본 기술 용어에서 온 것으로 보이고 말이 좀 어색합니다. 영어 표현은 '감지'인 Detection입니다. 무엇을 감지하는가 하면, 아나운서의 육성 멘트를 감지한다는 것이 되지요. 그렇게 하려면 다이오드가 필요합니다. (FM은 방식이 다릅니다) 검파 다이오드로 통칭하는 것이 있는데 일단 무시하면, 다이오드의 기본 성격은 매한가지이기 때문에 발광 다이오드를 써도 되고 제너 다이오드를 써도 됩니다. 어쨌든 소리는 들릴 것입니다. 여기서 다이오드의 배치는 '[Week 6] 전원 회로 (1)'의 정류 다이오드 배치와 비슷합니다. 전원 회로에서는 AC의 파동 에너지의 절반을 DC로 바꾸는데 쓰였고 이 경우는 '등락하는 기본 주파수의 높낮이를 음성 신호로 간주하려고' 다이오드를 사용하였습니다. 즉, 약간 용도가 다릅니다. 작용을 그림으로 표현하면 다음과 같습니다. 촘촘한 등락은 정확하게 700Khz로 진동하는 '기본 주파수'이고, 멀리 떨어진 산의 산자락 형상같은 것이 음성 신호입니다. 700Khz 기본 주파수는 청취자가 원하는 '산자락 정보'를 싣고 있기 때문에 , "정보를 운반한다"를 강조하여 '캐리어(Carrier) 주파수'라고 합니다. 조금 혼란스럽다면, 1) 촘촘한 기본 주파수를 도자기를 만드는 찰흙으로, 2) 산자락 형상을 도공이 만지작거렸던 도자기의 형태로 바꿔서 생각해보세요. 도자기를 사는 사람의 입장에서는 찰흙은 찰흙일 뿐이고 그저 도자기의 형태가 중요하겠지요? 그러면 찰흙은 형태 정보를 담는 운반 용기가 되는 것이고 AM 방송의 캐리어도 그런 역할을 하는 것입니다. 다음은 1Khz 음성 신호를 실은 AM 전파를 오실로스코프로 본 것입니다. 가만 보면, 파형의 마디는 균일한데 강도가 상하 등락하는 것을 알 수 있습니다. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/diy pack.1-week 9-AM Wave.mp4"] 4. 다음은 L과 C로 통칭했던 AM 라디오용 코일과 커패시터의 실물입니다. 오디오 세상에서 L과 C가 어떻게 형태가 변형되고 활용되는지를 살펴보세요. Week 9에서 제작하는 AM 라디오는 사실, 라디오가 아니라 AM 프론트엔드입니다. 검파 후 신호의 크기가 너무 작아서 곧바로 소리를 듣기는 어렵습니다. 그래서 신호를 앰프 IC 회로로 크게 키운 다음에 스피커로 듣는 것입니다. 참고로 '광석 라디오'라는 것도 있습니다. 앰프 증폭 없이 동조 + 다이오드 검파로 모든 것을 끝내고 감도 높은 이어폰으로 방송을 듣습니다. 방송국 안테나 바로 옆에 살고 있으면 큰 도움이 되겠지요?  여기서 '광석'은 다이오드의 옛말입니다. * 관련 글 : 광석라디오, 트리머 대 바리콘 이상에서, 단순한 코일과 커패시터로 눈에 보이지도 않는 방송 전파를 잡고, 그것에 다이오드를 하나 붙였을 뿐인데 아나운서 육성을 뽑아낼 수 있다는 것은 참으로 신기한 일입니다. ■ 핵심 정리 1. "코일과 커패시터로 파동 에너지를 선별한다. 그 파동 에너지가 다이오드를 통과하면 파동 에너지의 캐리어 즉, 기본 주파수 700Khz가 제거되고 아나운서의 육성 멘트만 남는다"로, 한 줄 정리하겠습니다. 2. 훗날을 위해서 위에 제시된 공식은 암기하거나 최소한 'LC 공진'이라는 개념이 있다는 정도라도 기억해 주세요

1. 돌출된 금속부의 직경이 3.5mm(1/8인치)이기 때문에 흔히 '3.5파이 플러그 잭'이라고 합니다.  그리고 가만히 보면, 세 개의 구역으로 나뉜 것을 알 수 있지요. - (돌출부 끝부분을 기준으로) 첫 번째 접촉부 : 스테레오의 왼쪽 채널이거나 오른쪽 채널이거나입니다. - 두 번째 : 첫 번째가 왼쪽이었다면 오른쪽, 첫 번째가 오른쪽이었다면 왼쪽입니다. - 세 번째 : GND에 접속하는 접점입니다. 몸통을 돌려서 분리하고 그 안쪽의 배선 단자를 확인합니다. 다음과 같은지, 멀티미터 <저항 측정 모드>로 확인을 해보세요. 이런 부류의 부품을 취급할 때는 그렇게 확인하고 작업하는 게 좋습니다. 2. IC 앰프가 한 개 채널만 증폭하고 스피커도 한 개뿐이므로 스테레오가 아닌 Mono를 상정하고 플러그를 그것에 맞게 제작합니다. 즉, GND로 가는 단자 외 나머지 두 개 단자를 한꺼번에 연결합니다. (▲ 클립을 뒤집고 적당히 고정한 다음, 전선을 구멍에 살짝 걸친 상태에서 땜합니다) (▲ 반대로 뒤집고 신호선을 땜합니다. MONO로 쓸 것이기 때문에 L과 R 채널을 연결하였습니다. 스테레오라면 분리해서 땜해야 합니다. 어떤 것이 L이고 R인지는 인터넷 검색 자료를 활용하세요) (▲ 가장 중요한 마무리 작업으로, 두 선을 압착합니다. 이것은 전선의 당김이나 반복되는 흔들림에 의해서 땜이 이탈하거나 내부에서 단락(Short)되는 것을 막아줍니다) 결과는 다음과 같습니다. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-week 8-audio plug.mp4"] (▲ 편의상 신호발생기를 사용하였습니다만,  1) 손가락을 갖다 댔을 때 잡음이 증가하거나, 2) 플러그를 스마트폰에 연결하여 제대로 증폭이 되고 음이 들리는지를 확인할 수 있습니다) 제작된 플러그 선의 끝부분을 앰프 회로에 땜하거나 DIY PACK.1에 포함된 터미널 블록을 이용해서 연결하면 됩니다. 참고로 두 가닥 선 연결로는 외부 잡음이 유입되는 것을 막을 방법이 없습니다. 그 경우는 쉴드 케이블(Shield Cable)이라는 것을 써야 합니다. 구조는 대체로 다음과 같고 직조된 망사 또는 금속 필름 안에 몇 가닥 신호선이 배치됩니다. 외부 노이즈는 그라운드 또는 건전지 -에 연결된 망사 또는 금속 필름에 의해 회로의 - 또는 그라운드 즉, 낮은 전위 쪽으로 흘러가면서 외부 노이즈가 차단됩니다. ■ 핵심 정리 1. 세상에는 많은 종류의 DIY용 플러그/Jack이 있습니다. 반드시 멀티미터로 단자의 내부 연결 조건을 확인합니다. 2. 전선을 당기다가 땜이 떨어질 수 있기 때문에 끝부분을 압착합니다.

1.  DIY PACK.1에 담긴 핵심 부품은 1W 미만 소출력 증폭이 가능한 LM386이라는 IC입니다. 취급이 간편하여 작은 포터블 오디오, 라디오 등에서 널리 사용되고 있습니다. 먼저, IC의 핀 식별이 중요하고 그것에 관해서는 '[Week 8] IC 핀의 식별과 정보 획득 방법'에서 정리하였습니다. 이곳에 다시 적자면, 마킹이 되어 있는 쪽을 12시 방향으로 놓으면 좌상단이 #1이고 시계 반대 방향으로 순번이 정해집니다. 2.  어떤 부품을 만나게 되면 가급적 Google 검색창에 부품명을 입력하고 pdf 형태의 데이터시트를 찾고, 열람해 보세요. 그 문서 안에 모든 게 다 들어 있습니다. 그런 방법으로 자료를 열람하면 다음과 같은 정보를 만나게 됩니다. - 이 칩을 만든 텍사스인스트루먼트社는 정의를, "LM386 Low Voltage Audio Power"라고 적었습니다. '낮은 전압에서도 작동하는 오디오 파워 앰프'라고 합니다. 낮은 전압이라고 함은 건전지를 쓰는 포터블 기기에서 흔히 쓰는 전압이지요. 3V, 6V, 9V... 그런 정도. 가정용 인티앰프가 60V(+30, -30V)에서 120V(+60V, -60V) 정도에서 돌아간다는 점을 생각하면 확실히 Low Voltage가 맞습니다. - 작은 몸통 안에 트랜지스터가 9개, 다이오드가 2개 그리고 간이 표시를 한 것이기 때문에 드러나지 않은 어떤 기능 블록이 들어 있습니다. - 오른쪽을 보면, a) GND라는 표시가 있는 것을 보면 건전지 - 단자를 연결하면 되겠구나 정도로, b) VS로 줄임말 표시한 것은 건전지 + 단자 연결, c) 앰프이니까 출력이 있어야 하겠고 그것을 V_Out으로 표기하고 d) 앰프이니까 입력이 있어야겠는데 그것을 -Input, +Input으로 정했고 e) 그 외 정체를 알 수 없는, 그러나 굳이 알 필요가 없을 어떤 정의가 제시되어 있습니다. 최소한, 적당한 동작 전압을 주고 증폭할 입력 신호를 건넨 후 V_out 핀에 스피커를 연결하면 소리가 나겠구나! 정도의 이해는 할 수 있습니다. 2.  그런 개략적인 이해와 데이터시트의 상세 정보를 가지고 만든 것이 아래 회로도입니다. 동작을 정리하자면, 1) 왼쪽 트랜스포머, 브리지 다이오드 그리고 굳이 표시하지 않은 LM7805 정전압 회로가 앰프의 동작 전력을 공급합니다. 여기서, 화살표를 써서 이격된 두 개의 일부 회로가 서로 연결된다고 표현하고 있습니다. (실제 전자기기 회로도 역시 이런 식으로 표시합니다) 2) C2 커패시터가 있는 쪽에  IC 마킹이 있습니다. 그리고 마침 IC는 12시 방향을 놓여있지요? 그러면 좌상단이 1번 핀이고 반시계 방향으로 2, 3, 4... 8번까지 핀이 할당됩니다. 3) LM7805 전원 라인부터 그려보겠습니다. IC #6이 V_s로 정의되었고 그것은 건전지 + 단자 전압을 공급하는 곳이니까 LM7805의 출력을 연결하면 됩니다. 전압은 당연히 5V이지요. 4) IC #4는 GND에 연결하라고 했으니까 그렇게 라인을 그립니다. 5) #1과 #8은 10uF으로 연결되어 있는데 그것은 데이터시트에 정의되어 있고 굳이 기억할 필요가 없습니다. 6) -Input이라고 하던 #2가 GND에 연결되어 있는데 그것은 연산증폭기라는 어떤 구조 때문이고 이 셀프학습에서 다루지 않는 것이 좋으니까 넘어가겠습니다. 인버터/논인버터 등 어떤 용어들이 마구 튀어나고기 때문이지요. 그냥 그렇게 연결하면 된다 정도로만 이해를 해주세요. 7) +Input이라고 하던 #3를 실제 입력 핀으로 사용합니다. 그것이 볼륨 저항과 볼륨 저항의 왼쪽에 있는 입력 커플링 커패시터로 연결됩니다. 입력 커플링 커패시터의 끝에 듣고자 하는 신호를 건네주면, 스피커에서 소리가 납니다. 8) 출력 핀으로 정의된 #5에 출력 커패시터와 스피커를 연결합니다. 자세히 보면, 스피커 단자에 +와 -가 표시되어 있는데 가급적 -는 GND 라인에 연결하는 것이 좋습니다. 반대로 해도 소리가 나지만 위상(Phase)라는 것이 달라지기 때문입니다. 원론이 그렇고 이런 간단한 회로에서는 크게 신경을 쓰지 않아도 됩니다. 이제 핀 할당이 다 끝났습니다. IC 소켓을 가지고 땜한 다음에 IC를 꽂아주세요. 여기서 유의할 점 한 가지는, 소켓의 폭에 비해서 IC가 과하게 다리를 벌리고 있을 것이지요. 밀착을 위한 조치라고 생각하고 손가락으로 살짝 눌려서 다리를 적당히 안쪽으로 밀어준 다음 살짝 얹고 눌러주면 됩니다. 3.  테스트를 해보기 위해서 서랍 속 스마트폰을 꺼내 왔습니다. 그런데 소리가 나지 않습니다? 왜 그럴까요? 스마트 폰이 Jack이 꽂혀 있다는 것을 인지하지 못한 탓입니다. 임피던스라는 어떤 변수가 기대한 것과 다르기 때문이지요. 정히 그렇다면, PC나 다른 디지털 장치의 출력을 쓰면 됩니다. * 관련 콘텐츠 : [Week 11] RF 임피던스 매칭 PC에 연결했습니다. 이번에는 소리가 마구 찌그러진 상태로 나옵니다. 왜 그럴까요? 헤드룸(Head Room)으로 언급되는, 주입 신호 강도가 지나치게 커서 IC 앰프가 포화상태가 되었기 때문입니다. 그렇게 입력 신호 강도가 너무 세면 줄이면 되겠지요? PC 사운드 카드의 출력을  줄입니다. 대신에 IC 앰프의 볼륨을 키웁니다. 이 방법은 일반 오디오를 쓸 때도 그대로 적용할 수 있습니다. 아래 영상에서, Before/After 음의 찌그러짐을 확인해 보세요. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-week 8-page 17-IC amp test.mp4"] ■ 핵심 정리 1. LM386은 매우 유용한 앰프 IC입니다. DIY 널리 활용할 수 있으므로 전원 핀, GND 핀, 입력 핀, 출력 핀, 기타 핀의 할당을 어렴풋하게라도 기억해 주세요. 2. 마킹 포인트를 찾고 핀의 순서를 확인하는 방법을 기억합니다. 3. 그리고 IC 사용 방법을 다른 IC 사용 시에 유추해서 적용하면 됩니다.

1. 모든 IC에는 여러 개의 다리 즉, 핀(Pin)이 있고 각 핀에는 번호가 할당됩니다. 사람이 어떤 핀이 어떤 핀인지를 쉽게 확인할 수 있도록 '첫 번째 핀의 위치와 나머지의 핀의 순서'를 식별하고 할당하는 방법을 공유된 약속으로 정해 놓았습니다. 세 가지만 기억해 주세요. 1) 탁자 위에 IC가 놓여있다고 가정하고, 2) 여하한 방법으로 마킹된 쪽을 12시 방향으로 맞춰놓고, 3) 맨 왼쪽의 첫 번째 핀을 1번 핀으로 인식합니다. 3) 나머지는 반시계 방향으로 번호를 할당합니다. 다음 예시와 같습니다. 이 IC를 90도 우측으로 돌리면 마킹된 쪽이 12시 방향으로 갈 것이지요? 그러면, 맨 왼쪽 핀이 1번이고 나머지는 반시계 방향 순입니다. 질문입니다. 아래 첫 번째 사진의 IC와 두 번째 사진의 LSI(=IC보다 더 많은 트랜지스터가 집적된 부품)에서 첫 번째 핀은 어디에 있습니까? 답은 앞서 정리한 규칙으로 해석한 그대로입니다. 위 그림을 기준으로는, 두 사례 모두 좌상단 모서리의 아래쪽 첫 번째 핀입니다. 2. 앰프 회로에 사용될 LM386 IC의 핀을 위에 제시된 방법으로 식별합니다. 12시 방향 → 1번 핀 위치 인식 → 반시계 방향으로 순서 부여, 순서가 중요하지요. 확인했다면, Google로 IC의 데이터시트를 찾습니다. 몇 번 클릭하면 pdf 문서가 나옵니다. 클릭하면, 1) 데이터시트의 첫 페이지에 개요를 적어 놓았습니다.  오디오 앰프로 쓸 수 있다, 4~18V 전압에서 동작한다, 주로 포터블 카세트에서 사용한다, 내부에 트랜지스터 10개와 다이오드 2개가 집적되어 있다 등 정보를 가볍게 확인합니다. 2) 아래와 같이 '핀 정의'를 제시하는 페이지를 찾습니다. 할당된 용도를 밝히는 <핀 정의>는 <핀 순서>와 다르다는 점에 유의해 주세요. - 4번 핀에 GND가 표시되었으니까 그곳에 전원 회로의 -를 연결하면 되겠고, - 6번 핀에 V_s를 적어 놓고  Power Supply Voltage라고 설명했으니까, 그 핀에 전원 회로의 +를 연결하면 된다는 것을 알 수 있습니다. 이상의 과정으로, 모든 패키지 부품의 핀 배열과 부품의 기본 정보(전압, 기능 등)를 확인할 수 있습니다. ■ 핵심 정의 1. IC 핀의 단계별 식별 방법을 알아보았습니다. 12시 방향, 1번 핀 위치 식별, 반시계 방향, 세 가지는 꼭 기억해 주세요. 2. IC 부품명을 Google 검색창에 입력하고 데이터시트를 열람하여 전원 공급 핀과 GND 핀의 위치를 식별하고 개요 정보를 열람하였습니다. 3. 나머지 핀의 기능 할당은 IC마다 다릅니다. 전적으로 데이터시트가 제시하는 바에 따를 일입니다.

1. LM7805는 널리 사용되는 유명한 IC로서 그 안에는 '[Week 7] 12 페이지~13 페이지 설명 자료'의 테스트 회로에 준하는 것이 들어 있습니다. 물론, 훨씬 더 정교하며 과열 방지, 초과 전류 제한과 같은 보호기능을 포함합니다. LM7805는 DIY 세상에서 마구 굴려도 잘 버티는 편하고 좋은 IC입니다. 12 페이지를 기준으로 내부 요소를 간단히 요약하면, 대형 트랜지스터 + 제너 다이오드 + 기타 회로/소자 = LM7805 가됩니다. 참고로 LM7805 외 LM7***으로 정의되는 다양한 등급이 있습니다. 예를 들어, LM7812는 12V 정전압, LM7815는 15V 정전압, LM7905는 LM7805와 다른 전류 흐름을 갖는 5V 레귤레이터 IC입니다. 7은 디폴트, 그다음의 숫자 8과 9는 전류 흐름의 방향을 지정하고 뒤에 붙는 두 자리 숫자가 출력 전압인 것을 알 수 있습니다. 1) 출력 전압을 기준으로 5V, 6V, 8V, 9V, 10V, 12V, 18V, 24V용 제품이 있고 1A가 최대치입니다. 예를 들어 24V 레귤레이터 회로를 만들려면 LM7805가 아니라  LM7924를 구매해야겠습니다. 2) 입력 전압은 반드시 출력전압보다 2V 이상 높아야 한다는 점에 유의해 주세요.  입력 전압 = 출력 전압이거나 입력 전압 < 출력 전압이면 레귤레이터 회로가 동작하지 않습니다. DIY PACK.1의 트랜스포머로 출력 가능한 AC 전압 최대치는 AC 12V이고 그것에 루트 2인 1.414를 곱하면 약 DC 17V가 나옵니다. * 관련 글 : [Week 6] 8 페이지~9 페이지 설명 자료 그것에서 필수 공제 전압인 DC 2V를 차감하면 DC 15V가 남으니까 20V 이상의 DC 전압이 요구되는 18V짜리 LM7818와 24V 이상을 요구하는 24V짜리  LM7824는 쓸 수 없다는 것을 알 수 있습니다.  그래서 현재 트랜스포머로는 LM7812를 사용하여 DC 12V를 뽑아내는 게 최대치입니다. 2. 3개 리드의 배선 정의는 다음과 같습니다. 이것은 암기해 두는 게 좋습니다. 예를 들어, 1) IC를 정면에서 바라볼 때 왼쪽에서 오른쪽으로 전류가 흐릅니다. 그 말은 왼쪽이 입력, 오른쪽이 출력. 2) 남은 것 하나 즉, 가운데 리드는 반드시 회로 GND(-)에 연결한다고 기억해 주세요. ■ 핵심 정리 1. LM78** 레귤레이션 IC 시리즈는 매우 유용하고 취급이 간편하며 다양한 전압 등급이 있습니다. 최대 1A를 취급할 수 있습니다. 2. 핀은 왼쪽이 입력, 중간이 GND, 오른쪽이 출력입니다. 부품 뒷면의 금속부는 GND에 연결되는 2번 핀에 연결되어 있습니다. 3. 입력 전압은 출력 전압보다 2V 이상, 더 커야 합니다.

1. 다이오드 한 개와 평활 커패시터 한 개를 쓴 '[Week 6] 8 페이지~9 페이지 설명 자료'의  회로를 반파(半波) 정류회로라고 정의하였고 내재된 리플(Ripple) 현상도 언급되었습니다. 그렇다면 리플을 최소화하는 회로는 없을까? 하는 질문을 하게 됩니다. 리플을 줄이고 조금 더 효과적으로 DC 변환을 하는 방법론으로서 양파(兩波) 정류와 전파(全波) 정류라는 것을 사용합니다. (자세한 내용은 인터넷 정보를 활용하세요) 가장 그럴듯한 수준의 '전파 정류'를 간단히 처리하는 도구로 '브리지 다이오드(Bridge* Diode)라는 부품이 있습니다. 심볼은 다음과 같고 통 하나에 4개 다이오드를 넣어 놓은 것입니다. * 가교, 다리처럼 서로 묶여 있다는 뜻으로 이해하면 좋습니다.  2. DIYer에게 중요한 것은 어떻게 배선할 것인가입니다. 그런데 브릿지 다이오드 사용은 매우 쉽습니다. 1) 물결 모양(~)이 있는 곳에 트랜스포머 탭 두 개를 연결하고 2) +와 -를 각각 회로의 +, 회로의 -(또는 GND)에 연결하면 그만입니다. 3. 다음은 브리지 다이오드를 전파 정류하고 커다란 커패시터로 평활을 한 다음에, R과 트랜지스터 그리고 제너 다이오드로 균일한 전압을 출력하는 회로입니다. - 브리지 다이오드 결선은 위에 정리하였습니다. - 평활 커패시터는 220uF, 470uF 등 마음에 드는 것을 사용해 주세요. - R은 '[Week 7] 12 페이지~13 페이지 설명 자료'의 내용에 따라 선정된 일반 저항을 사용합니다. - 제너 다이오드는 5.1V를 우선해서 씁니다. (또는 6.3V를 써도 됩니다. 계산식과 다르게 스스로 균형을 잡고 어떤 출력값을 실현할 것입니다) ■ 핵심 정리 1. 브리지 다이오드를 쓰면 전파 정류를 할 수 있고 그러면 리플이 최소화됩니다. 2. 대부분의 전자 회로는 전파 정류를 채택하고 있습니다. 그다음 순번이 양파 정류, 맨 마지막이 반파 정류입니다. 3. 그럼에도 모든 정류회로의 기본은, 다이오드를 하나만 쓴 반파 정류에서 시작됩니다.

1.  흔히 "다이오드는 전류를 한쪽으로만 흘린다"라고 하고 실제로 그렇게 배치됩니다. 그런데 제너 다이오드는 그 반대로, "전류를 흘리지 않도록, 역방향으로 배치됩니다. 아래 사진을 보면, 일반적인 다이오드는 <검은색 띠가 없는 쪽>이 건건지 + 단자에 가까운 쪽에 연결되는데 이 제너 다이오드는 다짜고짜 GND 라인에 연결됩니다. 정반대입니다. 기억해 주세요. 2. 편의상 트랜스포머 왼쪽에 AC 전원선을 연결하는 모습은 생략하였습니다. (▲ 커패시터 = 220uF, 330uF... 기타 임의로 선정한 것, Zenor 다이오드 = 5.1V 또는 6.3V 사용, R1 = 2K~3K오움 정도의 일반 저항, R2 = LED를 사용할 때는 전압을 보고 전류 제한 저항의 값을 계산합니다. 또는 1K~2K오음의 일반 저항을 써도 됩니다. 이하 내용을 참고해 주세요) 회로 동작은, 1) 수돗물 가압장 준비 - 트랜스포머에서 AC 220V to AC 9V 전압이 변환됩니다. - 일반 다이오드 한 개와 커패시터로 각각 정류와 평활을 처리했습니다. 2) 수도꼭지 자동 제어 - DC 변환된 전기 에너지는, 커다란 트랜지스터의 콜렉터(C)로 흘러가고 일부는 R1을 거쳐서  수도꼭지에 해당하는 베이스(B)로 흐릅니다. 이후 베이스의 통제에 따라서 콜렉터(C)~에미터(E)의 전류량이 달라질 것입니다. - 베이스 쪽에 제너 다이오드를 배치하였습니다. ※ 여기서, 제너 다이오드 두 개를 동시에 연결하는 게 아니고, 하나씩 연결하면서 회로 반응을 살펴봅니다. 두 개를 동시에 연결하면 안 됩니다! 3) 수돗물 쓰기 그러면 수돗물을 공급하기 위한 준비는 다 끝났습니다. 자동 압력 조절 기능을 갖춘 수도꼭지가 있고 그것의 반응에 따라 수돗물이 좌측에서 우측으로 나옵니다. 마침 에미터에 전류 제한 저항과 LED가 배치되어 있습니다. 이후 수도꼭지를 돌리는 상황에 따라 점등될 것입니다. 점등은 어떤 일을 하는 것인데 그것을 회로 부하(負荷*)라고 합니다. * 일본식 기술 용어로 추정되고 영어로는 로드(Load)이며 우리말로는 '직장인이 월요일에 출근해서 하루 종일 일을 해야만 하는 심적, 육체적 부담'과 같습니다. 일반 저항과 LED를 심볼로 표시했습니다. 기억해 주세요. 이 LED는 회로도의 위에서 아래쪽으로 자연스럽게 전류하 흐르는 것을 상정하고 극성을 정한 것입니다. 흔히 회로에서 위쪽은 건전지 + 단자의 전위와 같은 양의 전압, 아래쪽은 건전지 - 단자의 전위와 같은 음의 전압을 나타냅니다.  전류가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르지요? 그것에 기대에 일종의 심리적 규칙으로 정한 것입니다. (대체로 GND이고 경우에 따라서는 Negative로 정의하는 경우도 있습니다만, 여기서는 무시합니다) 3. ※ 이하의 내용은, 한 번만 읽어보시되 세부 내용은 기억하지 않아도 됩니다. 다만, 제너 다이오드가 무엇을 하는 부품이고 어떤 작용을 하는지만 어렴풋하게라도 기억해 주세요. R1, R2의 값을 정해보겠습니다. 1) 일단, 이런 회로에서는 부하 쪽으로 흐르는 에너지의 양부터 정합니다. 앞서 LED 표준 전류를 15mA 즉, 0.015A로 정의했습니다. 최소한 그런 정도의 전류 즉, 그런 정도의 수돗물이 흘러야 할 것입니다. 한도를 정하는 것이니까 수돗물을 조금 넉넉하게 쓰기로 하고 100mA 즉, 0.1A라고 하겠습니다. 2) 트랜지스터는 증폭 작용을 하기 때문에 메인 수도관의 물 흐름을 보고 그것에 증폭도를 고려한 극소량의 수도꼭지 전류량을 결정해야 합니다. 그 비율이 보통은 1:100이라고 했습니다. 그런데 대형 트랜지스터는  그보다 낮은 50~100 정도입니다. 물론, 데이터 시트에서 제시합니다. [ 관련 콘텐츠 ] [Week 4] 22 페이지~24 페이지 설명 자료 [Week 4] 25 페이지 설명 자료 계산하기 편하게 1:50으로 하겠습니다.  그러면, 0.1A를 출력하기 위해서 1:50 비율이 되도록 베이스 전류를 통제하면 됩니다. 그리고 "동작 중인 트랜지스터 베이스와 에미터 전압은 0.7V이다"라는 중요한 단서도 있습니다. 이상을 종합한 아래 구성에서, 왼쪽과 같은 회로 그성을, 부품 심볼를 써서 표시하면 오른쪽과 같이 됩니다.  0.1A, 0.002A, 0.7V, 5.1V는 이미 고정된 수치이자 변수로 상정하였습니다. 그러므로, 1) R1의 계산 트랜스포머 AC 9V에 루트 2를 곱한 값인 DC 12.7V가 나오고 그것에서 제너 다이오드의 <제너 잔압> 5.1V를 차감한 값은 7.6V이 됩니다. R1그런데 0.002A가 흐른다고 했으니까 R1의 값은, 7.6V ÷ 0.002A = 3800오움 = 3.8K 오움 이 됩니다. 정확히 맞추기 어렵기 때문에 아래 제작 사례에서는 5.1K오움 두 개를 병렬로 연결하였습니다. 즉, 3.8K 오움이 아닌 2.55K오움입니다. 그렇게 적당히 써도 되는 이유는, 각종 부품 편차에 1:50이 정확할 리 없고 0.1A도 목표값에 불과하기 때문입니다. 대체적인 윤곽 맞추기를 하고 있는 상황이라고 상상해 주세요. 2) R2의 계산 회로 출력에 R2와 LED로 구성된 부하(Load)를 붙여서 동작을 시각적으로 확인할 수 있습니다. R2를 계산하기 위해서는 출력 전압을 알아야 합니다. 지금은 알 수 없으니 일단, 손에 잡히는 1K~2K 오움을 연결합니다. 이렇게 설렁설렁 부하 저항을 선택한 것은 오로지 제너 다이오드의 반응을 관찰하는데 목적이 있기 때문이고 실제 회로를 설계한다면 조금 더 많은 변수를 따져봐야 할 것입니다. 3. 전체 육곽을 맞춘 후 어떻게 반응하는지는 아래 영상과 설명을 참고하십시오. 현재 조건은,  트랜스포머에서 AC 9V를 뽑아서 정류했으니까 정류 후 DC 전압은, AC 9V 곱하기 루트 2인12.7V입니다. 그러나 실물에서는 11.6V가 나왔습니다. 흔히 있는, 현실 오차로 치부하고 넘어갑니다. 1) 5.1V급을 사용했을 때 5.1V 제너 전압 - 0.7V = 4.4V입니다. 실제로 그러한지, 영상에서 레인지 놉(Knob)의 위치를 확인하고  잘 관찰해보세요. [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-week 7-Page 12-Zener Diode Test-5V.mp4"] 멀티미터 오차 등이 반영된 약 4.2V는 계산에 의한 4.4V와 같다고 보는 게 합리적입니다. 그렇게 된 배경은 다음과 같습니다. 그림에서 트랜지스터를 시계 방향으로 90도 회전했습니다. 그다음에 전위가 높고 낮은 것을 식별하면 되는데, 베이스는 에미터보다 전위가 높습니다. 시각적으로는, 우측 그림을 기준으로 베이스가 에미터보다 조금 더 높은 위치에  있는 것으로 간주하고 상상해 보세요. 그리하여 베이스에 연결된 제너 다이오드 전압 5.1V에서 0.7V가 더 낮은 에미터 전압이 위 회로의 출력이 됩니다. 요지는, <제너 전압 + 0.7V>가 아니라 <제너 전압 - 0.7V>입니다. 1) 6.3V급 제너 다이오드를 사용했을 때 [video src="http://audiopub.co.kr/wp-content/uploads/diy_pack_movie_clips/DIY PACK.1-week 7-Page 12-Zener Diode Test-6V.mp4"] 같은 조건의 논리 계산은 6.1V - 0.7V = 5.4V인데 현실 오차가 반영되어 약 5.2V가 나오고 있습니다. 그리고 두 번째 장면에서, 베이스와 에미터 전압 은 약 0.7V입니다. 0.7V는 V_be로 약식 표기합니다. 이제 제너 다이오드 전압에 따라서 출력 전압이 달라졌고 또 그 전압의 항상성은 담보될 것이며 출력 전압이 확정되었기 때문에, LED를 점등시키기 위한 전류 제한 저항도 계산할 수 있습니다. ■ 핵심 정리 1. 제너 다이오드 써서 원하는 전압의 정전압 전원 회로를 만들 수 있습니다. 2. 제너 다이오드의 전압 규격(4.3V, 5.1V, 6.3V, 기타 다양한 전압)에 따라서 전원 회로의 출력 전압이 달라지고 이후로, 그것은 매우 균일하게 유지됩니다.