KR20000004020U - 오디오 파워 증폭기 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 스위칭 손실을 줄여 앰프의 효율을 향상시킨 아나로그 파워 증폭기에 관한 것으로, 아나로그 음성신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환기와 ; 상기 A/D변환기의 출력신호를 미분하는 미분기와 ; 미분된 신호에 따라 펄스계수를 조정하는 펄스계수조정부 및 해당 펄스를 발생시키는 펄스발생기를 포함하여 구성한 것이다.
Description
본 고안은 음성 신호를 디지틀화 하고 그 음성 신호의 변동분에 비례하여 펄스의 수를 제어 함으로써 저주파의 음성 신호 및 무신호의 출력때에 스위칭부의 온,오프에 따르는 손실을 줄여 앰프의 효율을 극대화 하는 고효율 오디오 파워 증폭기에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 파워 증폭기의 블럭도로써 이에 도시한 바와 같이, 클락(Clock) 신호를 발생하는 클락 발생기(101)와 ;상기 클락 신호를 적분하여 톱니파 신호를 발생시키는 톱니파 발생기(102)와 ; 상기 톱니파발생기(102) 로부터 입력되는 신호를 변조하여 출력하는 변조기(103)와 ; 상기 변조된 펄스를 스위칭 하는 스위칭부(105) 및 저역필터(106)로 구성된 것이다.
도 2는 도 1의 톱니파 발생기(102) 및 변조기(103)의 일실시예로서 두 개의 연산 증폭기(OP Amp:Operational Amplifier)로 구성되어 있다.
이와같이 구성된 오디오 파워 증폭기의 작용을 도 1을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
클락 발생기(101)는 수백 KHz의 구형파를 발생하여 톱니파 발생기(102)에 입력하고 톱니파 발생기(102)에서는 상기 톱니파 신호를 적분하여 도 2에 도시한 것 같은 톱니파신호를 변조기(103)에 인가한다. 변조기에서는 음성신호와 상기톱니파 신호를 입력받아서 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation)를 하여 도 3a에 도시한 바와 같은 파형을 출력한다.
이렇게 펄스폭 변조된 음성신호는 프리 드라이버(104)를 거쳐 모스트랜지스터(PM1,PM2)로 이루어진 스위칭부(105)에서 온,오프 동작하고 다시 저역 필터(106) 를 거쳐 도 3의 (b)와 같이 원래의 음성신호를 검출하여 증폭,출력하게 된다.
상기에서 증폭 작용은 D급 앰프 (Class D AMP)이다.
이러한 종래의 오디오 증폭기에서는 증폭 효율을 높이기 위한 방법으로 입력신호에 비례하여 펄스폭 변조된 신호를 출력하며 출력신호의 크기를 제어하기 위해 출력 모스트랜지스터(PM1,NM1)의 도통시간인 펄스의 듀티(Duty)를 제어하게 된다.
도 4a는 음성신호가 있는 경우의 스위칭부(106)를 거친 펄스출력이고, 도 4b는 음성신호가 없을 때 스위칭부(106)를 거친 파형도이며 도 4C는 음성신호가 없는 경우 스피커 출력 파형을 나타낸 것이다.
D급 앰프의 손실은 출력 모스트랜지스터(PM1,NM1)에서 대부분 발생하게 되는데 특히 입력신호의 주파수가 낮은 경우 , 예를 들어 극단적으로 무신호일 경우 출력 펄스폭 변조신호는 50%의 듀티를 갖는 펄스로 나타나게 되며 이것은 음성신호의 출력과는 상관없는 출력 모스트랜지스터(PM1,NM1)의 온,오프 동작을 하게되어 스위칭 손실을 유발한다.
또한 대부분의 음성신호는 가청 주파수의 낮은 영역(1~4 KHz)에 존재하는데 결국 이것은 출력 모스트랜지스터(PM1,NM1)의 스위칭 손실 및 드레인-소스 저항 RDS(ON)에 의한 도통 손실로 나타나서 앰프의 효율을 떨어뜨리는 결과가 된다.
즉 음성신호가 없을 때에도 변조기에서 도 3b와 같은 듀티 50%인 펄스폭변조 출력을 생성함에 따라 도 3c에서와 같은 스피커 출력이 생기게 되어 앰프의 효율이 떨어지게 된다.
따라서 본 고안에서는 저주파 대역의 음성신호 및 무신호 출력시 종래의 D급 증폭기가 갖는 출력 모스트랜지스터의 온,오프 스위칭에 기인하는 손실을 줄여 앰프의 효율을 높이는데 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 펄스 변조 파워 증폭기의 블럭도
도 2는 도 1의 변조기 및 톱니파 발생기의 상세회로도
도 3a는 펄스폭 변조 출력 파형도
도 3b는 음성 검파 파형도
도 4a-4c는 종래 기술에 의한 펄스 출력 파형도
도 5는 본고안에 의한 펄스 변조 파워 증폭기의 블럭도
도 6은 도 5의 미분기의 상세회로도
도 7a-7c는 본 고안에 의한 펄스 출력 파형
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
101 : Clock 발생기 102 : 톱니파 발생기
103 : 변조기 104 ,305 : 프리 드라이버
105 ,306 : 스위칭부 106 ,307 : 저역 필터
301 : AD 변환기 302 : 미분기
303 : 펄스 계수 조정부 304 : 펄스 발생기
401 : 위상 지연기 402 : 감산기
도 5는 본 고안에 의한 오디오 파워 증폭기로서 음성신호를 입력받아 디지탈 신호로 변환하는 아나로그-디지탈(A/D)변환기(301)와; 상기 디지탈 신호를 미분하는 미분기(302)와 ; 상기 미분된 신호를 입력 받아 펄스계수를 조정하는 펄스계수조정부(303)와 ; 상기 펄스계수조정부(303)로부터 조정된 신호에 따라 펄스를 발생하는 펄스 발생기(304)와 ; 상기 펄스 발생기(304)로부터 출력된 펄스를 스위칭하는 스위칭부(306)와; 음성신호를 검출하는 저역필터(307)로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 첨부한 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아나로그 음성신호는 A/D변환기(301)에서 디지탈 신호로 변환되어 미분기(302)에 입력된다. 미분기(302)에서는 도 6에 도시한 바와 같이 디지탈화한 음성신호를 각 샘플링 지점에서의 이전값과 현재값의 차이에 해당하는 차이값(Cd)을 구하여 펄스 계수조정부(303)로 보낸다.
펄스계수조정부(303)에서는 Cd값을 판별하여 양(+)이면 주파수가 높은 성분의 음성신호이므로 Cd값에 비례하는 펄스의 수를 늘이고 음(-)이면 반대로 주파수가 낮은 성분의 음성신호이므로 펄스의 수를 줄이도록 한다.
이렇게 펄스계수조정부(303)의 제어에 따라 펄스 발생기(304)에서 펄스를 발생하여 프리 드라이버(304)를 거쳐 스위칭부(306)에서 증폭하여 저역필터(307)를 통해 원래의 음성신호를 검파하게 된다.
도 7a는 음성신호가 있는경우의 스위칭부(306)의 펄스출력을 나타낸 것이고 도 7b, 도 7c는 음성신호가 없을때의 스위칭부(306)의 펄스출력 및 스피커 출력 파형을 나타낸것이다.
본 고안이 고려하는 출력 스위칭 모스트랜지스터의 손실은 두가지가 있는데 하나는 출력 모스트랜지스터의 온 구간에 발생하는 도통 손실이며, 또 하나는 출력모스트랜지스터의 온,오프시에 발생하는 스위칭 손실이다.
본 고안에서는 저주파 대역의 음성신호 및 무신호시 출력 모스트랜지스터의 온,오프 되는 스위칭 동작을 줄여 손실을 줄여줌으로써 앰프의 효율을 향상 시킨다.
즉 도 7b, 도 7c에 도시한 바와 같이, 음성신호가 없을 때 펄스출력이 생성되지 않음으로 해서 스피커 출력이 발생되지 않으므로 종래와 같은 스위칭에 따른 앰프효율이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
Claims (2)
- 아나로그 음성신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환기와 상기디지탈 신호를 미분하는 미분기와 상기미분된 신호를 입력받아 펼스계수를 조정하는 펄스계수 조정부를 포함하여 구성한 것을 특징으로하는 오디오 파워 증폭기.
- 제1항에 있어서,상기 미분기는 입력되는 신호의 위상을 지연시키는 위상지연기와 상기 입력신호에서 상기 위상지연된 신호의 차를 가지는 감산기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 오디오 파워 증폭기.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR2019980014376U KR20000004020U (ko) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 오디오 파워 증폭기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR2019980014376U KR20000004020U (ko) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 오디오 파워 증폭기 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20000004020U true KR20000004020U (ko) | 2000-02-25 |
Family
ID=69502901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR2019980014376U KR20000004020U (ko) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 오디오 파워 증폭기 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20000004020U (ko) |
-
1998
- 1998-07-31 KR KR2019980014376U patent/KR20000004020U/ko not_active Application Discontinuation
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