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기타 픽업의 진동수 응답을 간단히 집에서 측정하는 방법이 없을까 검색해보니 DIY로 간단히 만들어 측정하는 방법이 있어서 소개해봅니다. 

http://kenwillmott.com/blog/archives/152

https://guitmod.wordpress.com/2016/09/26/diy-simple-measuring-of-a-pickups-frequency-response/

필요한 것은 다음과 같습니다.

1. 구형 형광등 등의 회로에서 추출한 인덕션 코일. (인덕터의 저항값은 10오옴 미만이며, L값은 수 미리 헨리 수준
2. 100오옴 이하의 저항.
3. 3.5mm 스테레오 짹 (못 쓰는 이어폰 등에서 잘라서 사용 가능)
4. 오디오 인터페이스

인덕션 코일 준비

다음과 같은 작은 크기의 인덕터는 형광등 회로에서 추출할 수 있습니다.

분리한 코일에 저항과 3.5mm 이어폰 짹을 붙이고 다음과 같은 식으로 회로를 구성해 만들어줍니다.

이를 기타에 장착한 모습입니다. (참고한 사이트를 모두 함께 참고하시기 바랍니다) 코일을 눕히지 말고 세우면 유도전류가 더 잘 전달되어 소리가 커집니다.

측정 셋업

다음과 같이 측정을 위한 셋업을 합니다.

- 오디오 입력: 오디오 입력은 PC 혹은 오디오 인터페이스 3.5mm 헤드폰 짹을 통해서 기타의 출력은 오디오 인터페이스에 넣고, 3.5mm 짹 반대편 끝단의 인덕션 코일은 위의 그림과 같이 일렉 기타에 장착합니다.(일렉 기타의 측정하고 싶은 픽업에 장착. 코일은 세워서 장착하면 소리가 좀 더 커집니다.)
- 기타의 출력 TS짹에서 기타 케이블을 통하여 오디오 인터페이시 라인 입력과 연결시킵니다.
- 오디오 인터페이서 볼륨 및 기타 볼륨 레벨을 적절히 조절해줍니다.
- PC에서 REW를 실행시킵니다. REW는 룸 스피커 튜닝,  마이크 측정등등에 많이 사용하는 강력한 무료 소프트웨어입니다. 자세한 설명 방법은 생략.

출처 사이트를 살펴보면 전체적인 구성도를 볼 수 있으나, 약간 더 간단한 모식도를 그려보았습니다. 같이 참고하시기 바랍니다.

측정 결과

다음은 모사의 케이블을 사용한 Frequency sweep 측정 결과입니다. (LCR미터로 측정한 케이블의 커패시턴스 약 353pF) 거의 10여전 전에 구입한 케이블이나, 익스팬더로 마감되어 있고 스위치크래프트짹을 사용한 나쁘지 않은 케이블이었던 것으로 기억합니다. (총 길이가 2.9m인데 TS플러그의  커패시턴스값 16pF x 2 정도 빼주면 길이당 110pF/m정도 되는 비교적 양호한 케이블)

다음은 Sommer SC-Spirit XXL 케이블을 사용한 Frequency Sweep 측정 결과입니다. (뉴트릭 골드 도금. 커패시턴스 206pF. 케이블 길이 2m. 뉴트릭짹 커패시턴스 약 16pF, 케이블 자체 커패시턴스는 m당 ~87pF)

이 경우를 살펴보면 커패시턴스가 낮은 케이블의 피크 진동수가 4k근방에서 약간 오른쪽으로 치우친 것을 볼 수 있습니다. 즉, 커패시턴스가 낮은 케이블이 고음 손실이 덜하다는 것을 확인할 수 있습니다.

다음은 Treble POT을 조절해가며 얻은 그래프, Treble pot을 적당히 조절하여 낮추면 피크지점을 낮춰줍니다.

다음은 볼륨 레벨을 조절해가며 얻은 그래프입니다. 볼륨 레벨을 낮추면 피크지점이 오른쪽으로 조금씩 옮겨집니다.

다음은 노이즈 레벨을 측정한 그래프입니다. 첫번째 싱글픽업에 대한 노이즈입니다. 60Hz 노이즈 및 이에 대한 배음이 노이즈로 측정되고 있습니다. (접지된 상태. 접지하지 않으면 이보다 노이즈가 조금 더 들어옴)

싱글-싱글 픽업상태에서 노이즈가 가장 낮으며 다음과 같았습니다.

DIY 콘덴서 마이크에 관해 검색해보면 해외 사이트는 상당히 많이 나오는 반면, 국내에는 거의 자료가 없어서 본인이 최근에 모은 자료를 정리하고자 한다.

콘덴서 마이크는 일반 다이나믹 마이크와는 다르게 가격이 천차만별이다. 인기있는 슈어 SM58같은 다이나믹 마이크는 10만원대라 크게 부담이 없는 반면, 콘덴서 마이크를 찾아보면 적게는 3만원대부터 시작해서, 전문적인 콘덴서 마이크를  찾아보면 20만원대는 흔하고, 50만원 100만원대도 있고 최고로 알려져있는 노이만(Neumann) u87 Ai는 400~500만원대나 된다.

아무튼, 콘덴서 마이크를 써야 할 상황이 되어서 이리 저리 검색해보다가, DIY 콘덴서 마이크에 대한 정보를 찾게 되었고, 특히나 극강의 가성비인 베링거 ECM8000 마이크 및 이를 변경(Mod)하는 방법과 파나소닉 WM-61A Electret 콘덴서 마이크 캡슐에 대한 수많은 정보가 있다는 사실을 알게되었다.

극강 가성비의 베링거 ECM8000

베링거는 저렴하고 가성비 높은 제품을 판매하는 것으로 유명하다. ECM8000 측정용 콘덴서 마이크도 그중 하나이다. ECM8000관련 정보를 검색해보면 무수한 Mod 관련 정보를 찾을 수 있는데 몇가지를 요약해보면 다음과 같다.

※ 참고 링크: https://homerecording.com/bbs/threads/ecm8000-mods.111051/

https://ameblo.jp/shin-aiai/entry-11230219227.html (ECM8000 여러 Mod 버전 설명. 일본어 주의)

• ECM8000 초기 모델은 (출시일은 2004년경) 파나소닉의 WM-61A 혹은 이와 매우 유사한 콘덴서 마이크 캡슐을 사용했었다. (최근 모델은 WM-61a 유사품)
• ECM8000 초기 모델은 트랜스포머를 내장했으나 지금은 트랜지스터를 통해 발란스 출력을 지원한다.
• ECM8000 PCB 기판(PCB) 버전도 시기에 따라서 조금씩 다르나 그 회로는 변동이 없다. 이에 대한 커패시터/저항/트랜지스터 등의 부품 변경/제거등을 통한 개선 방법이 상당히 널리 알려져 있다.
• 최근의 ECM8000 PCB기판은 거의 SMD 부품으로 바뀌어서 손쉬운 Mod가 어려워졌다.
• 최근의 ECM8000 마이크 캡슐은 WM-61A와 비슷한 모양이나 노이즈가 상당하다. 이것만 WM-61A로 바꿔도 노이즈가 상당히 줄어든다.
• ECM8000 PCB 회로는 이와 매우 유사하거나 거의 외관까지 복제인 제품이 많은데 게중 유명한 제품으로는 소나웍스 측정용 마이크가 있다. (https://www.clien.net/service/board/park/16603067 소나웍스는 카피 제품임에도 가격이 상당하다. 그 대신에 캘리브레이션 데이터 제공함)
• ECM8000은 측정용 마이크로 판매되고 있으나, WM-61a 캡슐 변경 + Mod를 통한 노이즈 개선 및 출력 임피던스등을 낮춰주면 상당히 우수한 녹음용 콘덴서 마이크로 사용 가능하다.

전설의 WM-61A 콘덴서 마이크 캡슐

ECM8000  초기 모델이 사용했던 것으로 추정되는 파나소닉 WM-61A는 현재 생산 중단된 상태이나, 이에 대한 카피 제품을 알리를 통해 쉽게 구입할 수 있으며, WM-61A에 대한 수많은 문서들을 찾아볼 수 있다. 현재 WM-61A는 알리 익스프레서를 통해 2천원 정도에 구입할 수 있다. (알리 제품이라 쉽게 믿을 수는 없으니 제품 평가 및 사진 정보를 잘 보고 구입하기 바란다.) WM-61A의 특징은 다음과 같다.

Image from http://diy-fever.com/misc/wm-61a-microphone/

• WM61A는 매우 저렴하다.
• 20Hz~20kHz 주파수 응답 특성이 매우 flat하다.
• 감도가 -35dB(±4dB) / SN ratio가 ~65dB근처로 무난하다.
• ~100kHz 초음파 녹음도 가능하다고 한다.
• 이러한 특징으로 인하여 WM-61A를 이용한 자작 콘덴서 마이크 문서 및 Mod에 대한 문서가 상당히 많다.

(WM61A는 Linkwitz 모드를 통해 (https://www.linkwitzlab.com/images/graphics/microph2.gif 이미지 참고) source follower로 개조하는 방법도 눈여겨볼 만 하다)

ECM8000 마이크 PCB 회로도 및 Mod

• https://ameblo.jp/shin-aiai/entry-11230219227.html (일본어. 상당히 자세한 설명이 되어 있음)
• https://www.directap.com/LegacyPage.cshtml (original 회로 및 이에 대한 몇가지 Mod)

ECM8000 PCB 기본 회로도 분석

아래 링크는 ECM8000 회로도 분석을 위해 도움이 될만한 사이트이다.

• https://sound-au.com/articles/mic-electret.htm

• https://audioimprov.com/AudioImprov/Mics/Entries/2015/4/23_Basic_FET_Microphone_Circuits.html#s5  ECM8000과 매우 유사한 회로이다. BJT differential 앰프를 활용한 balanced 출력 마이크를 설명하고 있다.

ECM8000 Mod / DIY

최근에 나온 ECM8000 PCB 회로는 SMD 부품으로 구성되어 있어서 손쉬운 Mod가 어렵다. Mod를 손쉽게 하고, 마음에 드는 부품으로 바꾸려면 아예 PCB를 재구성 하여 만드는 것이 편리할 수 있다. 요새는 EasyEDA같은 사이트가 있어서 회로를 구성하고 이를 실제 PCB로 만들어 거버파일을 얻고 이를 다른 사람과도 손쉽게 공유할 수 있게 되었다. 다음은 본인이 직접 만들어본 PCB 및 Mod를 위한 회로도이다. https://oshwlab.com/wkpark/ecm8000-clone

• 공개한 ecm8000 클론 회로는 Linkwitz Mod도 손쉽게 적용할 수 있도록 회로를 구성하였다.
• 공개한 ecm8000 클론 회로는 단면 회로로 구성되어있다. easypcb에서는 단면/양면 모두 가격이 동일하니, 이를 바탕으로 개조해볼 수 있을 것이다.
• ecm8000의 PCB 크기는 66mm x 14.5mm 혹은 이보다 조금 작게 만들어야 한다. PCB기판 두께는 1.6mm이면 꼭 맞다. (ecm8000 실제 기판 두께는 1.2mm)
• JLCPCB에서 이를 주문하면 10~20개 PCB를 주문하면 5달러 정도이나, 배송비가 18달러 수준이다. (더 저렴한 배송도 있으나 이 경우 배송이 한달 넘게도 걸린다.)
• 각종 부품은 eleparts.co.kr / ic114.com 등을 통해 구입하였다.
  • 저항은 1/4W 1% 오차 메탈 저항
  • WM61A는 알리에서 구입. - 10개를 주문해서 회로를 구성한 후에 주파수 특성을 측정해보니 부품간에 약간씩 편차가 있었다. 10개중 2개는 불량에 가까웠다. (불량으로 판단되는 2개는 THD 특성이 상대적으로 좋지 않았다)
  • 커패시터는 C1, C2, C3, C6, C7, C8, C9, C10 등은 적층세라믹콘덴서 사용하였다. (최신 ECM8000의 경우 C1, C3, C5 커패시터 SMD부품이 모두 탄탈)
  • Q1 (NPN)의 경우 2SC945P, Q2/Q3(PNP)의 경우 2SA970을 사용하였다. Q2,Q3는 매칭 트랜지스터를 골라서 사용하였다. 
  • 좀 더 자세한 설명은 다음 기회에..

원하는 부품으로 교체할 것이 아니라면 PCB를 직접 주문하지 않는다 하더라도, WM-61A 캡슐만 바꾸는 것 만으로도 노이즈가 상당히 줄어들므로 시도해볼만 하다.