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[DIY] Peak Detector (Clipping Checker) - 신정섭

먼저 이 회로는 다음의 원문을 참고하여 제작되었습니다.
http://www.zen22142.zen.co.uk/Circuits/Audio/palm.htm

(원래 이 회로는 VU 미터 등을 동작시키기 위한 회로입니다.
잘 봐 두셨다가 이 회로로 2채널 만들어 VU 미터 제작하셔도 좋겠습니다.)

본론으로 들어가서, 제작 목적은;
오실로스코프 등으로 파형을 실제 관찰하지 않아도,
앰프 출력단에서 언제부터 Clipping이 일어나는지 대략적으로 예측할 수 있는 간단한 방법을 찾는데 있었습니다.

그래서 생각한 것이 완벽한 신호파형(통상 사인파가 되겠죠)의 Vpp (peak-to-peak)값은 Vrms 값의 2.828배가 되어야 하거나 또는 비슷한 값의 비율이 증폭 중에 변하지 않는다면 최소한 Clipping은 생기지 않았다고 볼 수 있으므로, Peak Detector를 찾게 되었습니다.

결과적으로 상기의 회로가 간단하고 싸고 적당해 보여서 만들어 보았고, 만족할만큼 훌륭하게 동작합니다.
기본적인 회로 원리는 다이오드를 통한 정류와 전해 콘덴서를 이용한 평활입니다.

원문에서와의 변경점은 입력 커플링 콘덴서를 삭제했고,
일부 저항값을 좀더 적당한 게인(원문회로는 게인값이 48)을 위해, 또는 구하기 쉬운 값으로 대체했습니다.

실제 사용예는, 헤드폰앰프에 1 kHz(또는 다른) 사인파를 입력하고, 헤드폰앰프 출력단에서의 신호를 위 Detector의 입력으로 받아서, 결국에 Peak 전압을 DCV로 측정하는 것입니다.
단 위 회로는 신호 파형을 정류하므로, 위쪽 반쪽 파형에 대한 Peak 값만을 나타내므로 실제 Peak 값의 1/2이 측정됩니다.
(이런 부분과 실제 사용환경을 감안하여 22K 저항을 사용하여 게인을 3.2로 두었음. 물론 큰 의미는 없지만요.)

아주 단순하게는,
앰프 볼륨을 올리면서 Peak DCV 전압을 관찰하다가, 볼륨을 더 올려도 Peak 값의 증가가 없다면 그때부터 Clipping이 생긴다고 판단할 수 있습니다. (또는 수초 이내에 안정된 값이 안 나오는 경우...)

좀더 복잡하게는(이것이 원래의 의도),
두대의 테스터를 사용해서(또는 두번 사용해서),
위 Detector의 입력단에서 ACV (Vrms)를 측정하고, 출력단에서 DCV (Vpp)를 측정하여 그 값을 서로 비교하는 것입니다.
특히, 입력단의 100K옴 가변저항을 잘 조정하면 Vrms(입력)=Vpp(출력) 값이 되도록 맞출 수도 있습니다.
이 등식이 성립하지 않게되면 Clipping이 생겼거나 파형에 뭔가 왜곡이 있다는 얘기가 됩니다.

물론 이런 회로의 단점(예를들면 반쪽 신호에 대한 Peak만 측정하는 문제, 예상하기 힘든 기형적인 파형의 경우 등...)이 있긴 하지만 그럼에도 불구하고 잘 활용하면 정말 유익하고 강력한 도구가 될 것입니다.
너무 자신의 귀만 믿지 마시고요^^
아마 실제 테스트를 해보고서는 예상치 못했던 결과에 깜짝 놀랄지도 모릅니다.

한편, 원문에도 나와 있듯이 일반 Single형 OP앰프는 여기에 사용하지 못합니다. (이유는 저도 잘 모름)
실제도 CA3140외에 가지고 있던 다른 OP앰프로는 동작하지 않더군요.
저는 예전에 ic114에서 구입했던(개당 600원) CA3140이 몇알 있어서 사용했습니다.


*** Tip or 정보 추가 ***

가장 훌륭한 sine파는 정교한 함수 발생기 회로에서 부터 나오기 보다는 수학적으로 만들어진 파형이 아닐까 합니다.
즉 제대로 된 sine파의 wav 파일이 있으면 CD로 구워서 재생하여 함수 발생기처럼 사용할 수 있습니다. (뭐 MP3로 재생해도 테스트엔 충분...)
다음은 제가 아는 한 이러한 목적에 가장 훌륭한 공짜 프로그램입니다. (주파수, 출력레벨, 재생시간 등을 지정하여 파일로 저장가능)

http://www.tasignal.com/Software/MiniDSGe.html

주파수, 신호 Level, 재생시간 등 외엔 그냥 내정치를 이용하시면 됩니다.
참고로, Signal Level은 20dB가 최대값인데 이 값으로 파일을 만드는 것이 테스트 하기엔 편합니다. 재생시간도 1000초가 편함

한편, 이렇게 Level을 20dB로 했을 때 제 거치형 CDP(아남 ACD-40N)에서의 재생 시 Line out level은 2.05 Vrms 였고, 윈도우 XP의 내장 AC97에서의 Line out level (Full Volume)은 0.76 Vrms 이군요.