[스피커] 스피커 유닛 구조 및 주요Spec (2021년 9월 20일)

자작스피커를 만들다 보니 인클로저Box 체적을 계산하게 되고 그러다보니 유닛의 Spec을 보게 됩니다.

Vas, Fs, Qts, Qtc 등입니다. 처음에는 그냥 유닛 제조사에서 알려주는 값을 사용했는데 점점 이 값들이 어떤 의미인지 궁금해 졌습니다. 특히 Qtc는 유닛제조사에서 알려주는 값이 아니기때문에 의미를 알아야 했습니다.

여러 웹사이트에서 정보를 모아서 정리 합니다.(정리 중으로 계속 업데이터 예정입니다)

 

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* Cone volume(d, h)는 Sd계산을 위한 표시 입니다. 명칭이 아닙니다.

* Xmax의 위치 표시는 이해를 위해 표시한 것입니다.

 

명 칭	설 명
Cone (=Diaphram)	콘이 움직여 공기를 밀어내어 소리가 나도록 만든다.
Dust Cap (=Dome,센터 샤프트)	Voice Coil을 먼저등 이물질에서 보호
Edge (=Surround)	콘을 바스켓에 유연하게 고정. 탄성을 지인 고무,폼,섬유 등
Basket (=Frame)	스피커 금속 프레임
Spider (=Suspension, 댐퍼)	Voice Coil을 고정시키고 움질이도록 하는 주름진 지지대
Magnet	자석. 페라이트 또는 네오디뮬으로 만듬
Bottome plate (=요크)	바닥판. 부드러운 연철로 만듬
Pole piece	Voice coil에 의해 생성되는 자기장을 모음
Voice coil	Cone이 앞뒤로 움직이도록 자기장을 발생시키는 코일
Former	코일이 감겨진 판지 등 으로 만든 실린더(원통)
Top plate	상판
Caple	앰프와 스피커의 Voice coil 에 연결

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항목명	설명	공식
Sd	projected area of driver diaphragm() cone의 원의 면적. (주의:d에서 edge의 1/3만 포함)	= 1/2d * 1/2d * 3.14 (d : 진동판 직경)
Fs (=Fo)	스피커의 공진(resonance). 특정 주파수 대역에서 진동체가 다른 system을 드라이브시켜 최대의 진폭으로 진동하게 하는 현상. enclosure 제작시 용적와 port의 크기를 산정할 때 요구되는 항목. 재생할 수 있는 최저주파수로 더 낮은 신호를 주면 불규칙한 의미 없는 진동이 생김. Fs는 그 최저점을 나타냄. * Fs : Free Air Responant Freequency, 최저공진주파수) * 평가:낮을 수록 좋다.
Cms	Edge와 Spider의 유연성을 나타냄. 잘 움직이고 잘 서야 함. * Cms=Compliance of a driver's suspension
Mms	진동판(Diapfragm)등의 moving mass의 질량. moving mass는 움직이는 것들로 cone, voice coil,bobbinmlead wire 임. 공진의 크기는 Surround등이 유연 할 수록 낮아지고 Diaphgram의 질량이 무거울 수록 낮아진다. 저역을 재생하는데 크게 영향을 미친다. Mms가 클수록 저역 한계가 하단으로 냐려 간다.	단위:kg
Mmd	Mms에서 Cone(진동판)만 질량(다른 항목은 제외)	단위:Kg
Vas	스피커 전체 서스펜션에 상응하는 공기의 부피량. 유닛에 저항이 가지 않는 통의 크기. Cone + Edge 원뿔의 체적(Dust cap제외). 엔클로저 내부로 들어가기 때문에 엔클로저 체적 계산시 Vas를 감안하게 하게 된다. * Vas = Volume of air equal to diaphragm compliance ​ * 평가 : Vas가 커지면 인클로져도 커져야 한다.	​ Sd 제곱에 비례(진동판 면적의 제곱) Cms에 비례
Qms	드라이버의 기계적 Q 값(컨트롤 능력). Qms는 Rms에 반비례하고 Cms에 비례. Cms는 suspension의 유연성, Rms는 suspension의 저항성을 의미. Qms = Machine damping of a driver ​ * 평가 = Qms가 작을 수록 우수함을 의미 드라이버의 Q값(Qts=컨트롤값)은 Qms + Qes이고 Qes가 80~90% 기여하기때문에 Qms만 좋다고 스피커드라이버 전체가 좋은 것은 아님. Qms가 작을 수록 드라이버는 유연하면서 우수한 컨트롤 능력이 있다는 의미	​ ​
BL	전자력의 세기. 자동차의 Engin에 해당. Msgnet, Voice Coil,pole piece로 구성. Magnet의 자속밀도가 높고, 투자율도 높고, 크기로 커야 함. Voice Coil도 순도가 높고부피가 작으면서 큰 전자기력을 만드는 소개 사용 필요 함. BL이 높으면 제작 비용이 비쌈. BL = B x L (B=Msgnet의 자속밀도, L=Voice Coil의 길이) ​ * 평가:BL이 높으면 드라이버의 파워가 커서 Loaded Horn Speaker에 적합. BL이 높으면 스피커의 순발력이 뛰어남.	단위:tesla/meter
Qes	드라이버의 전기적 Damping을 의미. Voice colil 의 운동 속도가 증가 하면서 연전기력도 증가 한다. Voice coil에 전류가 흐를때 반대 방향으로 연기전력이 생긴다. Fs, Mms, Re가 클수록 크고, BL의 제곱으로 작아진다. Qes는 두라이버의 기능을 억제하는 요소들과 비례관계가 볼 것이다.	​ ​
Qts	Qts = Q 값이라고 한다.(Fs일때 총체적 Q값) Qes는 전기적 Damping력, Qes는 기계적 Damping력이다. 두가지가 Qts가 된다. 공진점 부근에 있어서 '드라이버의 Total Q'값으로 정의. 일반적으로 Qts는 0.2~0.9 사이 값. 드라이버에서 소멸된 전기에너지에서 비롯된 저장된 에너지에 비례한다. 기계적 요소인 Qms보다 전기적 요소인 Qes가 더 큰 영향을 미친다. Qes중 BL이 중요 항목. Qts는 BL에 반비례로 영향을 받음.
Qtc	드라이버가 enclosure(Box)에 넣었을때 Qts가 변하는데 이것이 Qtc 임. 드라이버가 enclosure에 넣으면 Cone의 움직임에 따라 공기의 저항을 받게 되는데 이것이 Damping이 된다. 체적의 크기에 따라 드라이버의 Xmax거리가 달라 짐. (세로:SPL, 가로:주파수) 그림과 같이 Qtc 값에 따른 SPL 형태가 나타난다. 0.71기 가장 평찬해 보이고 enclosure계산 프로그램을 보면 0.707이 기준으로 사용된다. 드라이버의 Damping과 Low Frequency가 최적의 Reponse의 균형이 된다. 0.2이면 커다런 Enclosure에 넣은 것으로 무한배플과 같음. 공기의 무저항 Box와 같이 Q 값이 매우 낮아져 0.2가 된다. 95~400 Hz에서 0.7 Q값일때 보다 더 낮은 Frequency Amplitude를 나타낸다. 이 구간에서 응답속도가 낮아지므로 펀치력이 떨어지는 느낌이 날 수 있다. 반대로 95Hz이하에서 탁월한 Output을 가져오는 것을 볼 수 있다. 이때 많은 공기량을 움직여야 하므로 BL도 크고 Xmax도 길어야 제대로 기능 한다. 그렇지 못한 경우 distortion이 생길 수 있다. 3.0과 같이 Qtc가 크면 작은 enclosure에 넣은 경우임. box가 작어 내부 압력에 세서 580Hz에서 8dB의 peak가 나타난다. 체적이 작아 Cone의 Spring 작용을 매우 짧게 만들어 공진을 일으키기 때문임. 9dB는 드라이버의 Damping으로 극복 할 수 없는 아주 높은 공진. ​ * 평가 : Qtc값이 낮으면 저음의 음압이 낮고, Qtc값이 너무 높으면 저음이 없고, 피크가 발생 Qtc값이 0.707 이 적절한 타협점.
Q	Qes, Qms, Qts (Damping Factor) 진동판이 신호에 의해 왕복운동을 한 후 제 자리로 돌아오려는 정도. 이 값이 작으면 제자리로 돌아오려는 요소가 큰 것. 이 값이 작으면 음량은 작지만 정확한 소리를 내준다고 할 수 있고, 값이 크면 음량은 커지지만 예리하지 못 한 소리가 됨.
Xmax	Voice coil과 Magnet에서 Magnet보다 Voice Coil이 튀어나온 길이. Voice Coil 이 갭속에서 파워의 감쇄 없이 얼마나 선형적으로 안전하게 움직이느냐를 의미. Voice coil이 움지이면서 Magnet을 벗어나 Xmax가 길어지면 전자장이 약해지면 움직임이 둔해지기 때문에 Xmax가 사용됨. * Xmax : subtract the heigh of the voice coil from the heigh of the magnet gap ​ * 평가 : 길어야 좋음(Magnet을 벗어나지 않도록)
Le	Voice coil의 indyctance 임. 특히 트위터에서 의미가 있음. inductance가 높으면 고음이 깍이는 경향이 있음. indyctance가 많으면 distortion이 증가 함.	단위 : mH
Re	Voice coil의 직류 저항. impedance curve의 하단보다 항상 아래에 위치. impedance가 8옴이라면 Re는 대개 5~6옴이 된다.

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