KR0183698B1 - Apparatus for measuring and adjusting total harmonic distortion of audio signal - Google Patents
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Abstract
오디오신호 처리장치의 왜곡률을 자동적으로 조정하는 왜곡률 측정 및 조정장치가 개시된다.Disclosed is a distortion measuring and adjusting apparatus for automatically adjusting a distortion of an audio signal processing apparatus.
본 발명에 따른 오디오신호의 왜곡률 측정 및 조정장치는 기본파만을 갖는 시험용 오디오신호를 발생하여 오디오신호 처리장치에 제공하는 기준 오디오신호 발생기; 오디오신호 처리장치로부터 출력되는 신호의 왜곡률을 평가하는 왜곡률평가기; 왜곡률평가기에서 출력되는 왜곡률값에 따라 오디오신호 처리장치의 왜곡률 조정볼륨을 제어하는 제어장치를 포함함을 특징으로 한다.An apparatus for measuring and adjusting a distortion rate of an audio signal according to the present invention includes: a reference audio signal generator for generating a test audio signal having only a fundamental wave and providing the same to an audio signal processing apparatus; A distortion rate evaluator for evaluating a distortion rate of a signal output from the audio signal processing apparatus; And a controller for controlling the distortion adjusting volume of the audio signal processing apparatus according to the distortion rate value output from the distortion rate evaluator.
본 발명에 따른 오디오신호의 왜곡률 측정 및 조정장치는 측정된 왜곡률을 허용왜곡률과 비교하고, 그 차이값으로서 오디오신호 처리장치의 왜곡률을 자동적으로 조정하도록 함으로써 조정의 균일성을 확보하는 효과가 있다.An apparatus for measuring and adjusting the distortion rate of an audio signal according to the present invention compares the measured distortion rate with an allowable distortion rate, and automatically adjusts the distortion rate of the audio signal processing apparatus as a difference value to secure uniformity of adjustment.
Description
제1도는 종래의 왜곡률 측정 및 조정장치를 보이는 블록도이다.1 is a block diagram showing a conventional distortion measuring and adjusting apparatus.
제2도는 본 발명에 따른 왜곡률 측정 및 조정장치를 보이는 블록도이다.2 is a block diagram showing a distortion measuring and adjusting apparatus according to the present invention.
제3도는 왜곡률을 도식적으로 보이기 위한 파형도이다.3 is a waveform diagram for schematically showing a distortion rate.
제4도는 제2도에 도시된 장치의 동작을 보이는 주파수 스펙트럼도이다.4 is a frequency spectrum diagram showing the operation of the apparatus shown in FIG.
제5도는 제2도에 도시된 기본파제거필터의 일예를 보이는 회로도이다.5 is a circuit diagram showing an example of the fundamental wave elimination filter shown in FIG.
본 발명은 오디오신호 처리장치에 의해 처리된 오디오신호의 왜곡률을 측정하고 그 결과에 따라 자동적으로 오디오신호 처리장치의 왜곡률을 조정하는 왜곡률 측정 및 조정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a distortion rate measuring and adjusting apparatus for measuring the distortion rate of an audio signal processed by an audio signal processing apparatus and automatically adjusting the distortion rate of the audio signal processing apparatus according to the result.
라디오수신기, 텔레비젼 수상기, 테이프레코더 등의 오디오신호 처리장치에 의해 처리된 오디오신호는 원래의 오디오신호에 비해 어느 정도의 왜곡을 포함하게 된다.An audio signal processed by an audio signal processing apparatus such as a radio receiver, a television receiver, a tape recorder, and the like includes some distortion as compared to the original audio signal.
왜곡률(Total Harmonic Distortion; THD)은 신호의 왜곡된 정도를 나타내는 값으로서 왜곡된 파형에 포함되는 기본파 및 고조파의 실효치 대 기본파의 실효치의 비율로서 표현된다.Total Harmonic Distortion (THD) is a value representing the degree of distortion of a signal and is expressed as a ratio of the effective value of fundamental and harmonic to the effective value of the fundamental wave included in the distorted waveform.
오디오신호 처리장치의 왜곡률이 얼마만한 정도까지 허용될 수 있는가는 응용하는 목적에 따라 달리 평가되어야 한다. 예를 들면, 텔레비젼 수상기의 오디오신호 처리부에 비해 라디오 및 오디오 테이프레코더 등은 대단히 까다로운 조건을 만족해야 할 것이다.The extent to which the distortion of an audio signal processor can be tolerated is to be evaluated differently depending on the application. For example, radios and audio tape recorders, etc., have to satisfy extremely demanding conditions compared to audio signal processing units of television receivers.
오디오신호 처리장치의 왜곡률을 기준치 이하로 억제하기 위하여 왜곡률 측정 및 조정장치가 사용된다.In order to suppress the distortion rate of the audio signal processing device below a reference value, a distortion rate measurement and adjustment device is used.
제1도는 종래의 왜곡률 측정 및 조정장치를 보이는 블록도이다. 제1도에 도시된 장치는 기준 오디오신호 발생부(10)에서 발생된 기준 오디오신호를 조정대상이 되는 오디오신호 처리장치(12)를 통하여 증폭한 후 이를 왜율계(distortion metor)(14)에 입력시켜 왜곡률을 측정한다.1 is a block diagram showing a conventional distortion measuring and adjusting apparatus. The apparatus shown in FIG. 1 amplifies the reference audio signal generated by the reference audio signal generator 10 through the audio signal processing device 12 to be adjusted, and then transmits the same to the distortion metor 14. Measure the distortion rate by inputting.
왜율계(14)는 기본파제거용 필터를 통하여 기본파가 제거된 고조파성분과 기본파를 비교측정하여 왜곡율을 측정하는 장치이다.Distortion 14 is a device for measuring the distortion rate by comparing and measuring the harmonic components and the fundamental wave from which the fundamental wave is removed through the filter for fundamental wave removal.
작업자는 왜율계(14)에 나타나는 측정치가 허용왜곡률 이내에 들도록 오디오신호 처리장치(12)에 설치된 왜곡율 조정볼륨(12a)를 조정한다.The operator adjusts the distortion rate adjusting volume 12a provided in the audio signal processing apparatus 12 so that the measurement value shown in the distortion meter 14 falls within an allowable distortion rate.
종래의 왜곡률 측정 및 조정장치에서는 전용의 왜율계를 사용하여야 하는 데 이러한 왜율계는 고가이므로 장비구입에 따른 부담이 크다.In the conventional distortion measuring and adjusting device, it is necessary to use a dedicated strain meter, but such a strain meter is expensive, so the burden of equipment purchase is high.
또한, 생상공정에서는 왜율계의 출력을 관축하여 수동적으로 조정하게 됨으로서 작업자의 상태에 따라 조정상태가 달라지는 등 조정의 균일성이 보장되지 않는다는 문제점도 있다.In addition, there is a problem that the uniformity of the adjustment is not guaranteed, such as the adjustment state is changed according to the operator's state by manually adjusting the output of the distortion meter in the drawing process.
더욱이, 수동작업이므로 조정데이타의 집계가 어려워 생산자동화에 기여할 수 없다는 등의 문제점도 있다.In addition, there is a problem that it is difficult to aggregate adjustment data because it is a manual operation and thus cannot contribute to production automation.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 자동으로 왜곡율을 측정 및 조정하는 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for automatically measuring and adjusting the distortion rate, which is created to solve the above problems.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 오디오신호 처리장치의 왜곡률 측정 및 조정장치는 기본파만을 갖는 시험용 오디오신호를 발생하여 상기 오디오신호 처리장치에 제공하는 기준 오디오신호 발생기; 상기 오디오신호 처리장치로부터 출력되는 신호의 왜곡률을 평가하는 왜곡률평가기; 상기 오디오신호 처리장치에 설치된 왜곡률 조정볼륨을 조정하는 조정기; 및 상기 왜곡률평가기에서 출력되는 왜곡률을 허용왜곡률과 비교하고 그 결과에 따라 조정기를 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring and adjusting a distortion rate of an audio signal processing apparatus, the apparatus including: a reference audio signal generator for generating a test audio signal having only a fundamental wave and providing the test audio signal to the audio signal processing apparatus; A distortion rate evaluator for evaluating a distortion rate of a signal output from the audio signal processing apparatus; An adjuster for adjusting a distortion adjusting volume installed in the audio signal processing apparatus; And a controller for comparing the distortion rate output from the distortion rate evaluator with an allowable distortion rate and controlling the adjuster according to the result. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 따른 왜곡률 측정 및 조정장치를 보이는 블록도이다. 제2도에 있어서 참조부호 20은 시험용 오디오신호를 발생하는 기준 오디오신호 발생기이고, 22는 조정대상이 되는 오디오신호 처리장치이고, 24는 왜곡률 평가기이고, 25는 아날로그/디지탈 변환기(이하 A/D변환기라 함)이고, 26은 컴퓨터이고, 28는 조정부이다.2 is a block diagram showing a distortion measuring and adjusting apparatus according to the present invention. In FIG. 2, reference numeral 20 is a reference audio signal generator for generating a test audio signal, 22 is an audio signal processing apparatus to be adjusted, 24 is a distortion factor estimator, and 25 is an analog / digital converter (hereinafter, A / Is a D converter, 26 is a computer, and 28 is an adjusting unit.
오디오신호 처리장치(22)는 그의 왜곡률을 조정하기 위한 왜곡률 조정볼륨(22a)을 포함한다. 왜곡률 조정볼륨(22a)은 조정부(28)에 의해 조정되어 그 값이 변동한다.The audio signal processing apparatus 22 includes a distortion ratio adjusting volume 22a for adjusting the distortion ratio thereof. The distortion rate adjustment volume 22a is adjusted by the adjustment unit 28, and its value fluctuates.
왜곡률 평가기(24)는 기준 오디오신호 발생기(20)에서 발생되고 오디오신호 처리장치(22)에 의해 처리된 오디오신호의 왜곡률을 평가하기 위한 것으로서 기본파 제거필터(24a)와 실효값산출기(24b)를 구비한다.The distortion rate estimator 24 is used to evaluate the distortion rate of the audio signal generated by the reference audio signal generator 20 and processed by the audio signal processing device 22. The fundamental wave rejection filter 24a and the effective value calculator ( 24b).
기본파 제거필터(24a)는 액티브 트윈-티형 필터, 직렬공진 브리지, 위인-브리지 등의 대역제거필터로 구현되며, 오디오신호 처리장치(22)로부터 출력되는 신호에 포함된 기본파를 제거한다. 기본파를 제거한 결과로서 남은 고조파신호는 실효값산출기(24b)에 입력된다. 실효값 산출기(24b)는 고조파신호의 실효값과 기본파의 실효값을 비교하여 왜곡률을 측정하고 그 결과를 출력한다.The fundamental wave elimination filter 24a is implemented as a band elimination filter such as an active twin-tee filter, a series resonant bridge, a wein-bridge, and removes fundamental waves included in a signal output from the audio signal processor 22. The remaining harmonic signal as a result of removing the fundamental wave is input to the effective value calculator 24b. The rms value calculator 24b compares the rms value of the harmonic signal with the rms value of the fundamental wave, measures the distortion ratio, and outputs the result.
조정부(28)는 오디오신호 처리장치(22)에 설치된 왜곡률 조정볼륨(22a)를 조정하기 위한 것으로서 왜곡률 조정볼륨(22a)의 조정홈에 끼워지는 드라이버(28a)와 드라이버(28a)를 회전시키는 모터(22b)를 구비한다. 왜곡률은 오디오신호의 필터특성에 기인하는 것이므로 이 필터특성을 적절히 조정함으로써 왜곡율을 조정할 수 있다.The adjusting unit 28 is for adjusting the distortion adjusting volume 22a installed in the audio signal processor 22, and the driver 28a and the motor for rotating the driver 28a fitted into the adjusting groove of the distortion adjusting volume 22a. 22b is provided. Since the distortion rate is due to the filter characteristics of the audio signal, the distortion ratio can be adjusted by appropriately adjusting the filter characteristics.
제3도는 왜곡률을 도식적으로 보이기 위한 파형도이다. 제3a도는 오디오신호 처리장치(22)에서 출력되는 왜곡된 파형을 보이는 것이고, 제3b도는 제3a도에 도시된 파형의 기본파를 보이는 것이고, 제3c도는 제2a에 도시된 파형의 제2고조파를 보이는 것이고, 제3d도는 제3a도에 도시된 파형의 제3고조파를 보이는 것이다.3 is a waveform diagram for schematically showing a distortion rate. FIG. 3A shows a distorted waveform output from the audio signal processor 22, FIG. 3B shows a fundamental wave of the waveform shown in FIG. 3A, and FIG. 3C shows a second harmonic of the waveform shown in FIG. 2A. Figure 3d shows the third harmonic of the waveform shown in Figure 3a.
제3a도에 도시된 파형은 제3b도 내지 제3d도에 도시되는 바와 같은 기본파 및 고조파의 합성으로 표현된다. 이때 왜곡된 파형의 크기를 es이라 하고, 기본파의 크기를 e1, 제2고조파의 크기를 e2, 제3고조파의 크기를 e3, ---라 하면 이들 사이에는The waveform shown in FIG. 3A is represented by the combination of fundamental and harmonic waves as shown in FIGS. 3B to 3D. If the magnitude of the distorted waveform is called e s , the fundamental wave is e 1 , the second harmonic is e 2 , and the third harmonic is e 3 , ---
라는 관계가 성립한다.Relationship holds.
이때 왜곡율(THD)는 다음 식과 같이 표현된다.The distortion rate THD is expressed by the following equation.
제4a도 내지 제4c도는 본 발명에 따른 왜곡률 조정장치의 동작을 보이기 위한 주파수 스펙트럼도이다. 제4a도는 오디오신호 처리장치(22)에 입력되는 시험용 오디오신호의 주파수스펙트럼을 보이는 도면이고, 제4b도는 오디오신호 처리장치(22)에서 출력되는 신호의 주파수스펙트럼을 보이는 도면이며, 그리고 제4c도는 기본파 제거필터(24a)에서 출력되는 신호의 주파수스펙트럼을 보이는 도면이다.4A to 4C are frequency spectrum diagrams for showing the operation of the distortion adjusting device according to the present invention. FIG. 4A is a diagram showing the frequency spectrum of the test audio signal input to the audio signal processing device 22, FIG. 4B is a diagram showing the frequency spectrum of the signal output from the audio signal processing device 22, and FIG. Fig. 2 shows the frequency spectrum of the signal output from the fundamental wave elimination filter 24a.
제4a도에 도시되는 바와 같이 오디오신호 처리장치(22)에 입력되는 신호에는 고조파성분이 약간만 포함되어져 있으나 제4b도에 도시되는 바의 오디오신호 처리장치(22)에서 출력되는 신호에는 고조파성분이 많이 포함되어져 있음을 알 수 있다. 이는 오디오신호 처리장치(22)의 왜곡률 특성에 의한 것이다.As shown in FIG. 4A, the signal input to the audio signal processing apparatus 22 includes only a few harmonic components. However, the signal output from the audio signal processing apparatus 22 as shown in FIG. 4B includes harmonic components. It can be seen that a lot is included. This is due to the distortion characteristic of the audio signal processing device 22.
왜곡률을 평가하기 위해서는 오디오신호 처리장치(22)에서 출력되는 신호로부터 기본파성분을 제거한 후 그의 실효값을 구하면 된다. 제4c도는 기본파 제거필터(24a)를 통하여 기본파성분이 제거된 신호의 주파수 스펙트럼을 보이는 도면이다.In order to evaluate the distortion rate, the fundamental wave component is removed from the signal output from the audio signal processing apparatus 22, and then the effective value thereof is obtained. 4C is a diagram showing the frequency spectrum of the signal from which the fundamental wave component is removed through the fundamental wave elimination filter 24a.
실효값 산출기(24b)는 기본파가 제거된 후 남은 고조파의 실효값을 산출하여 측정된 왜곡률로서 출력한다.The effective value calculator 24b calculates an effective value of harmonics remaining after the fundamental wave is removed and outputs the measured distortion value as the measured distortion rate.
A/D 변환기(25)는 왜곡률 측정기(24)에 의해 측정된 왜곡률을 디지털신호로 변환하여 컴퓨터(26)에 제공한다.The A / D converter 25 converts the distortion measured by the distortion measurer 24 into a digital signal and provides it to the computer 26.
컴퓨터(26)는 측정된 왜곡률을 허용왜곡률과 비교하고, 그 결과에 따라 조정부(28)를 제어하는 신호를 발생한다.The computer 26 compares the measured distortion rate with the allowable distortion rate and, accordingly, generates a signal for controlling the adjusting unit 28.
조정부(28)는 컴퓨터(26)에서 출력되는 신호에 따라 오디오신호 처리장치(22)의 왜곡률 조정볼륨(22a)를 조정한다. 모터(28b)의 정회전과 역회전은 왜곡률 조정볼륨(22a)의 저항값을 크게하거나 작게하는 것에 대응된다.The adjusting unit 28 adjusts the distortion rate adjusting volume 22a of the audio signal processing apparatus 22 according to the signal output from the computer 26. The forward rotation and reverse rotation of the motor 28b correspond to increasing or decreasing the resistance value of the distortion adjusting volume 22a.
컴퓨터(26)는 A/D변환기(25)를 통하여 A/D변환된 왜곡률을 입력하는데 이 데이터는 생산자동화를 위한 목적으로도 제공될 수 있다. 예를 들면 이 데이터는 오디오신호 처리장치의 측정데이타로서 기록 및 보존되거나 로트(LOT)별 불량률 평가를 위해 생산자동화시스템에서 사용될 수 있다.The computer 26 inputs the A / D converted distortion rate through the A / D converter 25, which data can also be provided for the purpose of production automation. For example, this data can be recorded and preserved as measurement data for audio signal processing devices or used in production automation systems to evaluate lot-to-lot failure rates.
제5도는 제2도에 도시된 기본파 제거필터의 일예를 보이는 것으로서 액티브 트윈-티형 필터를 보이는 것이다. 제5도에 도시되는 필터의 차단주파수(cutoff frequency)는5 shows an example of the fundamental wave rejection filter shown in FIG. 2 and shows an active twin-tee filter. The cutoff frequency of the filter shown in FIG.
로 결정되며 모노신호인 경우에는 400Hz이고, 스테레오신호일 경우에는 1KHz로 설정된다.In case of mono signal, it is set to 400Hz, and in case of stereo signal, it is set to 1KHz.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 왜곡률 측정 및 조정장치는 측정된 왜곡률을 허용왜곡률과 비교하고, 그 차이값으로서 오디오신호 처리장치의 왜곡률을 자동적으로 조정하도록 함으로써 조정의 균일성을 확보하는 효과가 있다.As described above, the distortion measuring and adjusting device according to the present invention compares the measured distortion rate with the allowable distortion rate and automatically adjusts the distortion rate of the audio signal processing device as a difference value, thereby ensuring uniformity of adjustment. .
또한, 본 발명에 따른 왜곡률 조정장치는 측정된 왜곡률을 디지털값으로 변환시켜 외부의 데이터 처리시스템에 제공함으로써 왜곡률평가를 통한 생산성제고에 기여할 수 있게 하는 효과를 갖는다.In addition, the distortion control device according to the present invention has the effect of converting the measured distortion ratio to a digital value to provide to the external data processing system to contribute to the productivity increase through the distortion rate evaluation.
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