Covox Speechthing 회로

그림 1

패러렐 포트(D-Sub 25핀 컴퓨터 단자)

회로의 왼쪽에 컴퓨터의 프린터 포트(LPT)에 연결되는 25핀 단자가 있습니다.

이 중에서 실제 오디오 데이터를 전달하는 데 사용되는 핀은 2번 핀(Data 0, 가장 낮은 자리 비트/LSB)부터 9번 핀(Data 7, 가장 높은 자리 비트/MSB)까지 총 8개입니다.

컴퓨터는 이 8개의 핀을 통해 0V(디지털 0) 또는 5V(디지털 1)의 신호를 내보내 8비트(0~255 단계)의 오디오 샘플 데이터를 실시간으로 출력합니다.

18번부터 25번까지의 핀은 접지(GND)로 묶여 회로의 기준 전위가 됩니다.

R-2R 래더 DAC(디지털-아날로그 변환)

회로 중간에 사다리 모양으로 촘촘하게 엮인 저항들이 보입니다. 이 회로가 대단한 이유는 단 두 가지 종류의 저항 값(R 값과 그 두 배인 2R 값)만 있으면 8비트 디지털 신호를 정확한 아날로그 전압으로 바꿀 수 있기 때문입니다.

보통 R로 10kΩ(킬로옴), 2R로 20kΩ 저항을 사용합니다. (혹은 4.7kΩ과 10kΩ 조합도 흔히 쓰입니다.)

각 데이터 핀(Data 0 ~ Data 7)에서 나오는 5V 신호는 저항망을 거치면서 최종 출력단으로 향합니다.

이때, 사다리 구조의 특성상 가장 높은 자리 비트(Data 7)에서 나오는 전압은 출력에 가장 큰 영향(절반의 가중치)을 미칩니다.

반대로 가장 낮은 자리 비트(Data 0)에서 나오는 전압은 수많은 저항을 거치며 아주 미미한 영향만 주게 됩니다.

결과적으로 8개 비트의 조합(00000000 ~ 11111111)에 따라 최종 출력단에는 0V에서 5V 사이의 정밀한 아날로그 전압(오디오 파형)이 유도됩니다.

로우 패스 필터(LPF) 및 오디오 잭

저항 사다리를 통과해 나온 신호는 계단 모양의 미세한 디지털 노이즈(양자화 잡음)가 섞여 있습니다.

회로의 맨 오른쪽 출력단에는 이를 부드러운 아날로그 신호로 걸러주기 위해 대개 작은 콘덴서(Capacitor)와 저항이 조합되어 로우 패스 필터(Low-Pass Filter) 역할을 하거나, 직류(DC) 성분을 차단하고 교류(AC) 오디오 신호만 통과시키는 커플링 콘덴서가 들어갑니다.

마지막으로 이 신호가 사운드 잭(모노 단자)을 통해 앰프나 스피커로 전달되어 우리가 들을 수 있는 소리가 됩니다.

이 회로는 별도의 외부 전원(배터리 등)이 필요 없습니다. 컴퓨터 패러렐 포트에서 나오는 신호 전력과 단지 10kΩ, 20kΩ 저항 수십 개만 가지고 완벽한 8비트 모노 사운드 카드를 만들어내는 정밀하고도 경제적인 회로입니다. 과거 도스(DOS) 시절 게임(예: 도oom, 레밍즈 등)이나 사운드 모듈 플레이어에서 사운드 블래스터 카드가 없던 유저들이 자작해서 많이 사용했던 추억의 명회로입니다.