KR100269711B1 - 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 디지털 오디오의 잡음 개선 장치에 관한 것으로써, 디지털 오디오 시스템의 출력을 제어하는 앰프에서 입력 음향 신호를 조절하여 증폭시키는 부볼륨단 및 부앰프단과; 상기 부앰프단에서 출력된 음향 신호를 조절하고 증폭시켜 출력하는 주볼륨단 및 주앰프단과; 상기 주볼륨단의 동작을 점검해 주볼륨단의 동작에 연계해 출력 레벨을 제어하는 제어부로 이루어져서 부앰프단에서 출력되는 음향 신호를 증폭하고 노이즈 성분을 줄이기 위해 최종 출력단의 증폭 이득을 낮추는 방법을 취하기 위해 부앰프단의 증폭 이득이 주앰프단의 증폭이득보다 크게 하고 주볼륨단의 레벨을 낮게 조절하는 경우 마이컴이 부볼륨단의 레벨을 높임으로써 출력은 동일하게 유지하며;

디지털 오디오 시스템의 볼륨 장치에서 잡음을 줄이기 위해 부볼륨단과 부앰프단의 이득을 올려주고 최종단인 주앰프단의 증폭도를 내리므로써 볼륨 최소시 잡음비를 줄이는 신호대 잡음비를 개선시키는 효과를 가지는 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 방법을 제공한다.

Description

디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치

이 발명은 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 기술하면 디지털 오디오 시스템의 볼륨 장치에서 앰프의 주볼륨과 부볼륨을 조절해 앰프의 증폭도를 조절하므로써 오디오 출력 볼륨을 최소로 조절할 경우 잡음을 개선하기 위한 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치에 관한 것이다.

산업이 발달함에 따라 여러가지 멀티 미디어 매체가 개발.생산되고 있으며, 특히, 오디오 시스템의 분야에서 많은 발전을 해왔다.

종전의 오디오 시스템은 모노 사운드 시스템에서 스테레오 사운드 시스템으로 점점 개발되어 청취감을 좋도록 만들었으며, 종래의 오디오 시스템의 신호 저장 방식 등은 아날로그로 저장을 해두고 재생을 했다.

그러나, 종전의 아날로그 신호는 잡음이 심하기 때문에 최근에 들어 디지털 저장 방식을 채용해 재생시 노이즈 발생에 문제를 해결했다.

상기 디지털 처리 방식 중 최근 멀티 채널 앰프는 6채널로 전방의 좌측 스피커와 우측 스피커의 두 채널과 센터 스피커 한 채널, 후방의 좌측 스피커와 우측 스피커의 두 채널과 서브 우퍼 스피커의 한 채널로 구성된다.

상기 멀티 채널 앰프는 종래의 모노, 스테레오, 서라운드 음향을 보다 입체적으로 현장감을 증대시키는 것이다.

도1에서 보이는 바와 같이 종래의 디지털 오디오 볼륨 장치의 구성과 동작은 다음과 같다.

음향 신호의 크기를 조절하는 부볼륨단(10)과; 상기 부볼륨단(10)에서 출력된 음향 신호를 증폭하는 부앰프단(20)과; 상기 부앰프단(20)에서 출력된 음향 신호의 크기를 사용자의 취향에 맞게 조절하는 주볼륨단(30)과; 상기 주볼륨단(30)에서 출력된 음향 신호를 최종적으로 증폭하여 출력하는 주앰프단(40)과; 상기 주볼륨단(30)의 조절에 의해 연계된 동작을 취할 수 있도록 부볼륨단(10)을 제어하는 마이컴(50)으로 이루어진다.

신호대 잡음비는 신호의 크기를 소음의 크기로 나눈 것으로, 오디오 기기에서 잡음의 크기를 나타내는 양으로 그 수치가 클수록 잡음이 적은 것을 나타낸다.

상기 잡음비 줄이는 방식으로 오디오 매체에서 잡음을 줄인다는 것은 원인과 성질을 감안하여 청감상 지장이 없는 범위에서 잡음이 차지하는 주파수 성분을 제거하거나, 레벨을 신호에 대비해서 감쇠시켜 줌으로써 상대적으로 잡음을 줄여 주는 것이다.

디지털 오디오 시스템의 음향 수신 장치나 보조 기록 매체를 통한 음향 재생 장치에서 출력된 음향 신호는 미세하기 때문에 앰프를 통해 증폭되어 스피커 등의 출력 장치를 통해 전기적인 음향 신호가 음파로 변환되어 출력되므로써 사용자가 청취할 수 있도록 되어있다.

상기 앰프는 출력 능력에 따라 사용되는 스피커 등의 크기가 정해지며, 상기 음향 재생 장치에서 출력되는 신호는 원하는 음향 신호 이 외에 노이즈를 포함하여 출력하기 때문에 상기 앰프는 음향 신호만을 증폭하지 못하고 음향 신호 성분에 포함된 노이즈까지 증폭시켜 출력하게 된다.

상기 부앰프단(20)의 증폭 이득은 주앰프단(40)보다 적은 이득의 크기를 가지도록 구성되어 있다.

앰프는 음향 신호에 포함된 노이즈 성분을 최대한 감쇠시켜 증폭시키기 위해 여러 가지 필터링 작업을 거쳐 증폭하게 된다.

상기 디지털 오디오 시스템의 음향 재생 장치나 그 외에 외부에서 입력된 음향 신호는 앰프로 입력되어 필터링을 거쳐 부볼륨단(10)으로 입력된다.

상기 부볼륨단(10)은 마이컴(50)에 의해 주볼륨단(30)의 동작에 연계하여 동작하게 된다.

상기 음향 신호는 상기 부볼륨단(10)에서 입력 세기가 조절되어 부앰프단(40)으로 입력되며, 부앰프단(20)은 내부 회로에 의해 정해진 증폭 이득만큼 증폭시켜 출력하게 된다.

상기 부증폭단(20)을 통해 출력된 음향 신호는 주볼륨단(30)으로 입력되어 사용자가 원하는 크기로 조절된다.

사용자는 디지털 오디오 시스템에서 출력되는 음향신호를 조절하기 위해 상기 주볼륨단(30)을 조절하는 것이다.

상기 사용자에 의해 조절되는 주볼륨단(30)은 조절된 양을 마이컴(50)으로 알려주게 되고, 상기 마이컴(50)은 주볼륨단(30)에 변화에 연계시켜 부볼륨단(10)의 볼륨 레벨을 조절한다.

음향 신호는 주볼륨단(30)을 거쳐 주앰프단(40)에 입력되어 최종적으로 증폭되어 스피커로 출력된다.

그러나, 종래의 디지털 오디오 시스템의 출력 채널의 앰프는 부볼륨단의 출력을 조절하는 앰프에서 음향 신호를 증폭하여 출력하고 주볼륨단의 앰프에서 2차 증폭을 하여 출력함에 있어 주볼륨의 앰프 증폭률이 부볼륨단 앰프의 증폭률보다 상대적으로 크므로 노이즈 성분이 주볼륨단의 앰프에서 증폭되어 출력되므로써 볼륨 최소 조절시 신호대 잡음비에 문제점이 있다.

따라서, 이 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 부볼륨단 앰프의 증폭률을 주볼륨의 앰프 증폭률보다 크게 하고 주볼륨단 조절시 연계하여 부볼륨단 동작이 반대로 동작하도록 하므로써 볼륨 최소 조절시 신호대 잡음비를 개선하는 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 특징은,

디지털 오디오 시스템의 출력을 제어하는 앰프에서 입력 음향 신호를 조절하여 증폭시키는 부볼륨단 및 부앰프단과;

상기 부앰프단에서 출력된 음향 신호를 조절하고 증폭시켜 출력하는 주볼륨단 및 주앰프단과;

상기 주볼륨단의 동작을 점검해 주볼륨단의 동작에 연계해 출력 레벨을 제어하는 제어부로 이루어져서 부앰프단에서 출력되는 음향 신호를 증폭하고 노이즈 성분을 줄이기 위해 최종 출력단의 증폭 이득을 낮추는 방법을 취하기 위해 부앰프단의 증폭 이득을 높인 만큼 주앰프단의 증폭이득을 작게 하고 주볼륨단의 레벨을 낮게 조절하는 경우 마이컴이 부볼륨단의 레벨을 높임으로써 출력은 동일하게 유지한다.

도1는 종래의 디지털 오디오 시스템의 볼륨 장치의 제어 블록도이고,

도2은 이 발명의 실시예에 따른 디지털 오디오 시스템의 볼륨 장치의 제어 블록도이다.

이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

첨부한 도2에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 실시예에 따른 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치의 구성과 작용은 다음과 같다.

디지털 오디오 시스템의 음향 재생 장치나 외부 음향 신호를 입력받아 입력된 음향 신호의 크기를 조절하는 부볼륨단(110)과; 상기 부볼륨단(110)에서 출력된 음향 신호를 증폭하는 부앰프단(120)과; 상기 부앰프단(120)에서 출력된 음향 신호의 크기를 사용자의 취향에 맞게 조절하는 주볼륨단(130)과; 상기 주볼륨단(130)에서 출력된 음향 신호를 최종적으로 증폭하여 출력하며 상기 부앰프단(120)보다 증폭 이득이 낮은 주앰프단(140)과; 상기 주볼륨단(130)의 조절에 의해 연계된 동작을 취할 수 있도록 부볼륨단(110)을 제어하는 제어단(150)으로 이루어진다.

부볼륨단(110)과 주볼륨단(130)사이에 부앰프단(120)과 최종단의 주앰프단(140)은 과부하를 고려하여 증폭도가 결정된다.

앰프가 100 W인 경우 실용상 레벨인 50 mW에서 측정하는 신호대 잡음비는 주볼륨단(130)이 80 dB를 사용하기 때문에 36 dB를 낮춘 44 dB에서 신호대 잡음비를 측정하게 된다.

만일, 볼륨이 최대에서 신호대 잡음비가 100 dB라고 가정하면 볼륨을 36 dB(50 mW출력)로 낮추고 신호대 잡음비를 측정하게 되면 이 때의 신호대 잡음비는 100 - 36 = 64 dB가 된다.

상기 잡음비를 개선시키기 위해 최종단인 주앰프단(140)의 증폭 이득을 개선시킨다.

즉, 음향 신호의 크기는 최종단인 주앰프단(140)의 증폭 이득에 의해 결정됨과 같이 잡음율도 최종단인 주앰프단(140)의 증폭 이득에 의해 음향과 같이 증폭되게 된다.

또한, 볼륨 최소시 잡음 비율은 주앰프단(140)의 증폭 이득에 해당하는 잡음이 생기므로 잡음 비율은 주앰프단(140)의 잡음과 같게 된다.

제1단계로 상기 잡음을 개선하기 위해 도2에 실용레벨을 50 mW로 볼륨위치를 조정하면 주볼륨단(130)과 부볼륨단(110)의 위치가 중간 위치가 되고, 상기 부볼륨단(110)의 위치가 중간 위치에 있던 것을 최대로 높인 경우 부볼륨단(110)이 중간 위치에서 최대로 올려놓은 만큼의 이득이 15 dB라 하면 상기 부볼륨단(110)의 15 dB만큼을 최종단인 주앰프단(140)에서 낮추어도 주볼륨단(130)은 44 dB를 그대로 유지하므로써 실용레벨에서의 신호대 잡음비는 최종단의 앰프 이득을 낮춘 만큼 개선된다.

상기 부볼륨단(110)의 위치 조절은 제어단(150)이 사용자가 주볼륨단(130)의 위치를 변화시키면 상기 주볼륨단(130)의 위치에 따라 출력 dB를 맞추어 상기 부볼륨단(110)의 위치를 가변시킨다.

상기에서 언급했듯이 볼륨 최소시 잡음율 발생은 주앰프단(140)에서 큰 영향을 미치는 것이다.

상기 내용을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

식1) 주앰프단의 증폭도 = 기존의 주앰프단 증폭도 - 부볼륨단의 증폭 이득

식2) 잡음 비율(dB) = │기존의 주앰프단의 잡음(dB)│ - │부볼륨단의 증폭 이득(dB)│

예로써 최대 신호대 잡음비가 100 dB인 앰프의 경우 실용레벨 신호대 잡음비는 79 dB이 된다.

제2단계로 상기 신호대 잡음비를 더욱 개선시키기 위해 뒷단의 부앰프단(120)의 증폭 이득을 올리고 최종단의 주앰프단(140)의 증폭 이득을 낮춘다.

도2의 부앰프단(120)의 증폭도를 15 dB를 올린 만큼 주앰프단(140)의 증폭 이득을 15 dB만큼 낮추면 주볼륨단(130)을 44 dB로 유지하고 실용레벨 50 mW가 그대로 출력되므로 실용레벨에서의 신호대 잡음비는 최종단인 주앰프단(140)의 증폭 이득을 15 dB 낮춘 만큼 개선된다.

결론적으로 잡음 비율은 주앰프단(140)에서 증폭도를 내린 만큼 더 떨어지는 결과가 된다.

식3) 주앰프단 증폭도 = 주앰프단의 증폭도 - 부앰프단의 상승 이득

식4) 잡음 비율(dB) = │기존 주앰프단의 잡음(dB)│ - │2×부앰프단의 상승 이득(dB)│이 된다.

단, 부앰프단(120)에서 올린 이득과 부볼륨단(110)에서 올린 이득이 같을 경우이다.

예를 들면 초대 신호대 잡음비가 100 dB인 앰프의 경우 실용레벨의 신호대 잡음비는 64 dB에서 30 dB가 적용되어 94 dB로 개선된다.

따라서, 부볼륨단(110)의 위치와 부앰프단(120)의 증폭 이득을 올리고 주앰프단(140)의 증폭도를 2배 내림으로써 볼륨 최소시 잡음비를 그 만큼 줄인다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 디지털 오디오 시스템의 볼륨 장치에서 잡음을 줄이기 위해 부볼륨단과 부앰프단의 이득을 올려주고 최종단인 주앰프단의 증폭도를 내리므로써 볼륨 최소시 잡음비를 줄이는 신호대 잡음비를 개선시키는 효과를 가지는 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 방법을 제공한다.

Claims (2)

1. 디지털 오디오 시스템의 음향 재생 장치나 외부 음향 신호를 입력받아 입력된 음향 신호의 크기를 조절하고 증폭하는 부볼륨단, 부앰프단과; 상기 부앰프단에서 출력된 음향 신호의 크기를 사용자의 취향에 맞게 조절하는 주볼륨단과, 상기 부앰프단보다 증폭 이득이 낮은 주앰프단과; 상기 주볼륨단의 조절에 의해 연계된 동작을 취할 수 있도록 부볼륨단을 제어하는 제어단으로 구성된 디지털 오디오 시스템의 잡음개선 장치에 있어서, 상기 제어단은 실용레벨의 볼륨 위치를 조정시 주볼륨단과 부볼륨단이 중간 위치가 되고, 상기 부볼륨단의 위치를 중간 위치에서 최대로 높일때 발생되는 이득만큼을 최종단인 주앰프단에서 낮추어도 주볼륨단은 출력 이득을 그대로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치.
2. 디지털 오디오 시스템의 음향 재생 장치나 외부 음향 신호를 입력받아 입력된 음향 신호의 크기를 조절하고 증폭하는 부볼륨단, 부앰프단과; 상기 부앰프단에서 출력된 음향 신호의 크기를 사용자의 취향에 맞게 조절하는 주볼륨단과, 상기 부앰프단보다 증폭 이득이 낮은 주앰프단과; 상기 주볼륨단의 조절에 의해 연계된 동작을 취할 수 있도록 부볼륨단을 제어하는 제어단으로 구성된 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치에 있어서, 상기 제어단은 부앰프단의 증폭 이득을 올린 만큼 주앰프단의 증폭 이득을 낮추고 주볼륨단은 출력 이득을 그대로 유지하여 실용레벨 그대로 출력하며 실용레벨에서의 신호대 잡음비는 주앰프단의 증폭 이득을 소정의 레벨만큼 낮춘 것을 특징으로 하는 디지털 오디오 시스템의 잡음 개선장치.

Images