트위터 섹션 설계  

  이제는 트위터 섹션에 대한 설계를 진행해 보자. 앞서서 가져온 데이터들을 설계파일에 저장하였기 때문에

  먼저 이들 파일을 여는 작업부터 시행하여야 한다.

(1) File → Open 메뉴를 선택한다.

       • Tutor-3_High 설계파일을 선택한다.

         
       • 열기 버튼을 클릭한다.

 앞서 우퍼의 경우와 마찬가지로 변환기 부품을 회로도에 붙여넣고, 그것의 데이터를 셋업하므로서

 작업을 시작하기로 하자. 그러기위해 우선 회로를 그릴 화면이 준비되어 있어야 한다.

 

(2) Schematic 그래프 버튼을 클릭한다.     

(3) Editor → Add → Transducer 메뉴를 선택한다.

      그러면 변환기 부품이 다음 그림과 같이 선택된 상태로 화면에 나타난다. 
        

(4) 변환기 위에 마우스 포인터를 올리고 더블클릭하거나 CTRL-E를 누른다.

      그러면 변환기에 대한 Component Editor 윈도우가 나타난다.이 윈도우에는 변환기를 정의하기 위해

      필요한 모든 음향학적, 전기적 데이터가 포함되어 있다. 이 윈도우내의 여러가지 파라미터를 수정해

      주어야 한다.

       • Description 필드에 Tweeter라고 기입한다.

         트위터에 대한 좌표는 (0,0,0)로 이미 정해져 있고, V=2.83이기 때문에, Spl/Imp 탭으로 바로

         이동할수 있다.          

       • Spl/Imp Curves탭을 클릭한다.

         그러면 다음과 같이 Component Editor 윈도우의 모양이 바뀌고, Spl Curve와 Imp Curve의
         두 엔트리가 나타난다. 여기서 SPL데이터는 축상 0^o위치에서의 값을 말하며, 수평이나  수직 곡선중

         어느쪽을 사용해도 상관없다. 왜냐하면 수평곡선과 수직곡선 모두 0^o에서는 동일한 값을 가지기

         때문이다.

       • Spl Curve 엔트리를 마우스를 클릭하여 선택한다.

       • Guide 버튼을 클릭한다.

         그러면 다음과 같이 Guide Curve Select 윈도우가 화면에 나타난다. Tweeter 0H 혹은 0V중 하나를

         SPL 축상에서의 곡선으로 로드한다.
            

       • Guide 버튼을 클릭하여 Tweeter Impedance curve #1을 로드한다.
            

       • Component Editor 윈도우를 닫기위해 OK를 클릭한다.

            

      이렇게하여 변환기 부품이 트위터에 대한 임피던스와 축상에서의 SPL에 관한 데이터를 가지게 되었다.

      축상에서 떨어진 데이터에 대해서는 윈도우의 클립보드 기능을 이용하는 약간 다른 방법을 사용할

      것이다. 극 데이터에는 여러개의 곡선들이 포함되어 있기 때문에 Cut & Paste의 기능을 이용하는 것이

      도움이 된다. 따라서 우선은 Component Editor 윈도우를 닫고, Guide Curve Library에서 블록으로

      곡선들을 복사한다음 Component Editor 윈도우로  돌아와서 블록으로 붙여넣기를 할것이다.

 

(5) Graph → Guide Curves 메뉴를 선택한다.

       • #35부터 #61까지의 모든 Tweeter SPL곡선을 선택한다.

       • Copy 버튼을 클릭한다.
           

       • 윈도우를 닫는다.

      이제 다시 트위터 부품에 대한 Component Editor 윈도우로 되돌아 가기로 하자.

 

(6) 변환기 부품위에 마우스 포인터를 올리고 더블클릭하거나 CTRL-E를 누른다.

       • Spl Off-Axis Curves 탭을 클릭한다.

       • Paste 버튼을 클릭한다.
           

      그러면 트위터곡선들이 그리드에 나타나게 된다. 그리드에 나타난 곡선들을 살펴보면 Axis열과

       Degrees열에 값들이 자동적으로 채워진 것을 볼수있다. Component Editor 윈도우는 곡선들의

      이름을 스캔해서 숫자를 Degree로 읽고, H나 V는 Horz/Vert로 읽는다. 따라서 SPL곡선의 이름에

      위치값과 축(H/V)을 포함시키는 것이 좋다. 방금 붙여넣은 곡선 블록은 Horz와 Vert에 대한 축상에서의

      0^o곡선을 포함하는데, 이들은 제거할것이다. 축상에서의 데이터는 앞서서 Spl/Imp탭상의 다른 그리드

      로 로드되었기 때문에 이 그리드에는 축에서 떨어진 곳에서의 곡선 데이터만을 포함해야 한다.

       • 인덱스 #1(0H)의 곡선을 선택하고 DEL을 클릭한다.

       • 인덱스 #14(0V)의 곡선을 선택하고 DEL을 클릭한다.

       • 윈도우를 닫기위해 OK를 클릭한다.
         

      트위터 변환기 부품에 대한 데이터 입력이 이제 종료되었으므로 회로 부품이 모든 전기적, 음향학적

      데이터 곡선들을 포함하게 되었다.

     

(7) Synthesis → Analog Active Allpole Filters를 선택한다.

      그러면 다음과 같이 Analog Active Allpole Filters 윈도우가 나타난다. 이 윈도우를 통해 고역통과

      전달함수를 설계할 것이다. 우리의 목표는 2500Hz에서 컷오프 주파수를 가지는 4차 고역통과 필터를

      설계하는 것이다. Butterworth 6dB 패밀리를 선택할것이다. (짝수 차수 Butterworth 6 평탄한 합)

        • Order창에서 4^th , Family창에서 Butterworth 6dB, Transformation창에서 Highpass를 선택하고,

           Frequency필드에 2500을 입력한다.
            

        • 윈도우를 닫기위해 OK버튼을 누른다.

      그러면 Schematic 윈도우상에 두개의 H 블록이 그룹으로 선택되어 나타나게 된다. 
          

      마우스로 블록중 하나를 클릭하여 유지한 상태에서 드래그하여 변환기의 왼쪽으로 블록들을 옮겨다

      놓는다. 이제 블록들을 GND 심볼과 제네레이터(Vsource)에 연결해 주어야 한다.

      전달함수를 모니터하기 위해 데이터 노드를 만들 필요가 또한 있다. 

        • 회로도면에 Vsource 제네레이터를 추가한다.

        • 회로도면에 Data Node를 추가한다.

        • 다음 그림과 같이 부품들을 연결한다.

        • 제네레이터의 이름을 편집하여 GenTweeter로 바꾸고, 출력전압을 2.82로 바꾼다.
            

        • Data Node의 이름을 Tweeter로 바꾼다.
            

       4차 고역통과 필터가 2개의 2차 전달함수 블록으로 표현된 것을 볼수있다. 이들 블록들은 두개의

       Fo와 두개의 Q값으로 규정되기 때문에 4차의 자유도(Degree of freedom)를 가지게 된다.

       이제 회로의 편집과정이 끝났기 때문에 회로를 분석할수 있게 되었다.

 

(8) Circuit → Calculate 메뉴를 선택한다.   

(9) SPL 그래프 선택버튼을 클릭한다.

      그러면 변환기에 대한 원래의 SPL곡선이 나타나는데, 새로운 시스템 응답만을 보기를 원하므로 모든

      Guide Curve를 끄고, 모든 System Curve를 켜도록 할것이다.

(10) Graph → Guide Curves 메뉴를 선택한다.

        그러면 다음과 같이 Guide Curve 윈도우가 나타난다.

         • Hide All 버튼을 클릭한다.
          

         • 윈도우를 닫기위해 OK 버튼을 누른다.

(11) Graph → System Curves 메뉴를 선택한다.

        그러면 다음과 같이 System Curve Library 윈도우가 나타난다.

         

         • Show All 버튼을 클릭한다.

         • 윈도우를 닫기위해 OK 버튼을 누른다.

        그러면 다음과 같이 하나의 SPL 곡선을 볼수있는데, 새롭게 설계된 고역통과 섹션을 포함하는

        트위터의 음향학적 응답이다.

         

        위 그림을 통해 고역통과 필터의 롤오프가 2500Hz근처에서 이루어지는 것을 알수있다.

        하지만 트위터 자체의 SPL응답은 평탄하지 않으며, 트위터 자체와 필터의 롤오프가 혼합된 것이다.

        이제 트위터의 전달함수를 포함한 필터의 전체 목표치가 Butterworth-6dB정렬을 이루도록 최적화

        하는 작업을 수행하기로 하자. 

(12) Circuit → Optimizer 메뉴를 선택한다.(F3을 눌러도 된다.)

        그러면 다음과 같이 Circuit Optimizer 윈도우가 나타나는데 여기서 트위터 부분에 대한 최적화 목표를

        셋업하여야 한다.

          • Objective generator 탭을 클릭한다.

  앞서 우퍼의 통과대역 레벨을 90dB로 잡았기 때문에, 트위터에 대해서도 동일한 레벨을 사용

  하기로 하자. 이외의 다른 파라미터 값들은 다음과 같다.

          • Highpass, Butterworth 6dB, 4^th Order를 선택한다.

          • SPL, 90dB, 2500Hz를 선택한다.
           

          • Guide Curve 엔트리 #92를 선택하고, Generate 버튼을 클릭한다.

           

        빨간색의 곡선이 목표곡선인데, 설계한 네트워크의 응답이 목표곡선에 매우 근접하고 있음을 볼수

        있다. 하지만 필터와 우퍼의 실제 응답은 필요한 것보다 더 감쇄가 이루어져 있음을 볼수있다.

        이것은 트위터도 고역통과 필터의 기능을 가지기 때문이다. 또한 10KHz위쪽에서 축쳐지는 현상이

        발생하는 것을 볼수있다. 그래프를 살펴보면 2차 고역통과 필터가 오히려 적당할것 같다는 생각이

        든다. 또한 10KHz이상에서는 어느정도의 증폭이 필요하다. 10KHz이상에서의 축쳐지는 것을 보상

        하기 위해 2단의 HEQ가 사용되었다.

          • Schematic 그래프 선택버튼을 누른다.

        H 블록중 하나에 대한 전달함수 형태를 HEQ로 바꾼후, 복사하여 다른 HEQ스테이지를 만든다.

        초기 파라미터 값으로서 HEQ스테이지에 대해서는 5KHz에서 코너 주파수를 가지고, 6dB 증폭을

        하도록 셋팅할것이다.

          • H2를 더블클릭하고, HEQ로 바꾼다음 A0=+6.0과 Fp=5K를 입력한다.
              

          • 스피커와 데이터 노드를 오른쪽으로 옮긴후 H2를 복사(CTRL+C) 해서 H2다음에 H3를
            위치(CTRL+V) 시킨다.           

          • 다음 그림과 같이 회로를 연결한다.

            

          • SPL 그래프 선택 버튼을 클릭한다.
            

         • Circuit Optimizer에서 Setup 탭을 클릭한다.

            그러면 윈도우가 다음과 같이 바뀌는데, 여기서는 어디에 목표곡선이 위치하고 있고,

            어떤 시스템 곡선을 최적화하려는 것이며, 최적화하기 위한 주파수 범위는 어디부터

            어디까지 인지를 정할수 있다. 크로스오버 주파수가 2500Hz이기 때문에, 크로스오버와

             HF 증폭영역을 포괄하는 1K부터 15KHz까지를 최적화 범위로 잡도록 할것이다.

         • Guide Curve #92를 선택한다.

         • System Curve #4를 선택한다.

         • Hi frequency Limit로서 15KHz를, Lo frequency limit로 1KHz를 입력한다.
             

         • Optimizer탭을 클릭한다.

         • Update 버튼을 클릭한다.

        SPL 응답을 아래에서 볼수있다.

               

        위 그래프에서 HF증폭으로 인해 전체레벨이 목표보다 높은 것을 볼수있다. 따라서 H1-Ao를

        -10dB로 변경하므로서 목표치에 근접시킬수 있다.

         • 그리드내의 H1-Ao 값을 -10.0dB로 바꾼다.

         • Update 버튼을 클릭한다.

        변경된 후의 응답을 다음에서 볼수있다.

          

        이렇게 최적화를 하기위해 HP2 블록에 대한 Ao, Fp, Qp 파라미터를 활성화하고, 두개의

        HEQ 블록에 대한 Fp 파라미터를 활성화하였다. 또한 최대 증폭값을 +6dB로 고정하였다.

         • Parameter Count 상자내의 Clear All 버튼을 클릭한다.

         • H1-Ao, H1-Fp, H1-Qp, H2-Fp, H3-Fp를 활성화한다.

         • Optimize 버튼을 클릭한다.

        그러면 다음과 같이 SPL 응답은 목표치에 더욱 근접하게 된다. 
            
        필터 스테이지에 대한 파라미터 값은 다음과 같다.

        HP2 – Ao= -9.2656dB, Fp=2.748KHz, Qp=1.8232

        HEQ #1, #2 – Ao= +6.0dB, Fp=6.9757KHz & Fp=6.9706KHz

                

         • Optimizer 윈도우를 닫는다.

         • Voltage 그래프 선택버튼을 클릭한다.

        모든 세개의 필터블록에 대한 최종 전달함수는 다음의 전압 그래프로 표시된다. 
           
        높은 주파수에서 증폭된 것을 간단히 알아볼수 있다. 트위터 필터 섹션의 설계가 완료되었기 때문에

        우퍼와 트위터 섹션을 함께 고려할 준비가 되었으며, 시스템의 극 응답을 조사할수 있게 되었다.

        이제 트위터 설계를 저장하기로 하자.

(13) File → Save 메뉴를 선택한다. (CTRL-S를 눌러도 된다.)