KR100643232B1

KR100643232B1 - Digital amplifier

Info

Publication number: KR100643232B1
Application number: KR1020040085344A
Authority: KR
Inventors: 김남인
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20060036257A

Abstract

본 발명은 디지털앰프에 관한 것으로서, 아날로그 출력신호와 리플신호를 발생시키며 저역통과필터인 필터링부와; 입력신호의 입력전압과, 피드백된 상기 출력신호의 전압 및 피드백된 상기 리플신호의 전압을 합산한 합산전압을 비교하여 구형파를 출력하는 비교부와; 상기 비교부에서 출력된 상기 구형파를 스위칭하여 상기 필터링부로 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털앰프.를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 간단한 구조를 가지며 작은 값을 갖는 리플저항을 사용하여 출력신호의 왜곡을 줄일 수 있다.The present invention relates to a digital amplifier, comprising: a filtering unit which generates an analog output signal and a ripple signal and is a low pass filter; A comparator for outputting a square wave by comparing an input voltage of an input signal with a sum of the sum of the feedback voltage of the output signal and the feedback voltage of the ripple signal; And a switching unit for switching the square wave output from the comparison unit and outputting the square wave output to the filtering unit. Therefore, the distortion of the output signal can be reduced by using a ripple resistor having a simple structure and having a small value.

Description

Digital Amplifier {DIGITAL AMPLIFIER}

도 1은 리플신호 피드백 방식으로 구동되는 종래의 디지털앰프의 제어블록도이고,1 is a control block diagram of a conventional digital amplifier driven by a ripple signal feedback method.

도 2는 본 발명에 따른 디지털앰프의 제어블록도이고,2 is a control block diagram of a digital amplifier according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 디지털앰프의 제어흐름도를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a control flowchart of a digital amplifier according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

20 : 비교부 30 : 스위칭부20: comparison unit 30: switching unit

32 : 제어부 34 : 스위칭소자 32 control unit 34 switching element

40 : 필터링부 50 : 스피커40: filtering unit 50: speaker

본 발명은 디지털앰프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피드백되는 리플신호의 감쇄비를 개선한 디지털앰프에 관한 것이다.The present invention relates to a digital amplifier, and more particularly, to a digital amplifier having an improved attenuation ratio of a ripple signal fed back.

음향증폭기 즉, 앰프는 주로 A, B, AB급의 아날로그앰프와 D급의 디지털앰프로 분류된다. 앰프에 있어서 그 동안 높은 효율보다는 선형성이 더 강조되어왔으므로, 주로 선형성이 뛰어난 아날로그앰프가 사용되어 왔다. 그런데, 이런 아날로그 앰프는 에너지 효율이 나빠 막대한 전력손실이 발생하며, 출력되는 에너지 이외의 에너지는 모두 열로 변환되기 때문에 앰프의 온도가 증가된다는 문제점이 있다. 따라서, 온도를 낮추기 위해 냉각팬과 방열판을 구비하게 되므로 부피가 커지는 단점이 있다.Acoustic amplifiers, or amplifiers, are mainly classified into analog amplifiers of class A, B, and AB and digital amplifiers of class D. Since linearity has been emphasized more than high efficiency for amplifiers, analog amplifiers with excellent linearity have been mainly used. However, such an analog amplifier has a problem in that the energy efficiency is bad, causing enormous power loss, and the temperature of the amplifier is increased because all energy other than the output energy is converted into heat. Therefore, since the cooling fan and the heat sink are provided to lower the temperature, there is a disadvantage that the volume becomes large.

음향기기는 선형성은 물론이고 에너지 효율이 좋아야 하며, 작은 부피를 갖는 것이 요구된다. 특히 최근 전자제품에 있어서, 사용되는 에너지 양을 줄이려는 노력과 함께 에너지 손실을 최소화시키려는 노력이 한창 진행 중이다.Acoustic devices must be energy efficient as well as linear, and are required to have a small volume. In recent years, in electronic products, efforts are being made to minimize energy loss along with efforts to reduce the amount of energy used.

디지털앰프는 에너지 효율이 좋기 때문에, 위에서 설명한 아날로그앰프의 단점을 보완할 수 있는 앰프로서 사용이 증가하고 있다. 그러나, 디지털앰프는 디지털 회로부분과 아날로그 회로부분이 혼재하고 있기 때문에 회로 내에 잡음 즉, 스위칭동작으로 인하여 리플이 많으며, 안정성이 떨어져서 발진을 일으킬 수 있다는 단점이 있다.Since digital amplifiers are energy efficient, they are increasingly being used as amplifiers to compensate for the shortcomings of analog amplifiers described above. However, since the digital amplifier and the analog circuit portion are mixed, the digital amplifier has a lot of noise in the circuit, that is, a ripple due to the switching operation, and has a disadvantage in that oscillation may occur due to poor stability.

종래의 디지털앰프 중 PWM(Pulse Width Modulation) 방식의 디지털앰프는 기본적으로 OP앰프, 삼각파발생기, 비교기를 포함하는 구조를 갖는다. 여기서 삼각파발생기 역시 기본적으로 OP앰프와 비교기를 포함하기 때문에 구조가 복잡하고 제작단가가 비싸다는 문제점이 있다.Among conventional digital amplifiers, a PWM (Pulse Width Modulation) type digital amplifier basically has a structure including an OP amplifier, a triangular wave generator, and a comparator. Since the triangular wave generator also basically includes an op amp and a comparator, there is a problem in that the structure is complicated and the manufacturing cost is high.

이에 비해 리플신호 피드백 방식의 디지털앰프는 삼각파 발생기가 필요 없어, PWM 방식의 디지털앰프보다 구조가 단순하고 제작단가가 싸다.On the other hand, the ripple signal feedback type digital amplifier does not require a triangular wave generator, so the structure is simpler and cheaper than the PWM type digital amplifier.

도 1은 리플신호 피드백 방식으로 구동되는 종래의 디지털앰프의 제어블록도를 도시한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 디지털증폭기는 음향신호인 아날로그 입력신호가 입력되면, 아날로그 입력신호는 디지털 변환과정을 거치며 증폭된 후, 필터링부(400)에서 아날로그 출력신호로 변환되어 스피커(500)에 출력된다. 또한 리플신호 피드백 방식으로 구동되기 위하여, 필터링부(400)는 스피커(500)를 통해 외부로 출력되는 출력신호를 OP앰프(100)로 피드백시킨다. 그러면, OP앰프(100)는 아날로그 입력신호와 피드백된 출력신호의 전압차를 증폭한 신호를 비교부(200)로 출력하며, 비교부(200)는 OP앰프(100)에서 입력된 신호와 접지신호를 비교하여 구형파를 발생시킨다. 스위칭부(300)는 제어부(320)와 스위칭소자(340)을 가지며, 비교부(200)에서 입력된 구형파를 스위칭하여 필터링부(400)에 높은 스위칭주파수를 가진 출력신호를 출력한다. 1 shows a control block diagram of a conventional digital amplifier driven by a ripple signal feedback method. As shown in the figure, when the conventional digital amplifier is an analog input signal is a sound signal is input, the analog input signal is amplified through a digital conversion process, the filter 400 is converted to an analog output signal and the speaker 500 ) In addition, in order to be driven by the ripple signal feedback method, the filtering unit 400 feeds an output signal output to the outside through the speaker 500 to the OP amplifier 100. Then, the OP amplifier 100 outputs a signal obtained by amplifying the voltage difference between the analog input signal and the fed back output signal to the comparator 200, and the comparator 200 is connected to the signal input from the OP amplifier 100 and ground. Compare signals to generate square waves. The switching unit 300 includes a control unit 320 and a switching element 340, and outputs an output signal having a high switching frequency to the filtering unit 400 by switching the square wave input from the comparator 200.

그런데, 이러한 리플 피드백 방식으로 구동되는 종래의 디지털앰프에는 필터링부(400)에 의한 위상지연 때문에 발생하는 피드백루프의 불안정성을 개선하기 위하여 큰 값을 갖는 리플저항(Rf')이 필터링부(400)에 마련되어야 한다. 따라서, PWM 구동방식의 디지털앰프 보다 출력신호에 포함된 리플을 증가시킨다. 그리고, 자려발진을 위해 이 증가된 리플을 포함한 출력신호를 피드백하여 OP앰프(100)의 입력단에 입력한다. 이 때, 리플저항(Rf')값이 클수록 리플값이 커지므로 큰 값을 가진 리플저항(Rf')이 필요하다. 그러나, 리플값이 클수록 스피커(500)에 인가되는 리플이 커지고, 저항이 커질수록 무효전류에 의한 전력손실이 커져 대개 수W 이상의 용량을 갖는 저항이 사용되어야 한다. 또한, 적분기의 구조를 가진 OP앰프(100)를 포함하기 때문에 응답속도가 느리고 다이나믹특성이 저하된다.However, in the conventional digital amplifier driven by such a ripple feedback method, the ripple resistor Rf 'having a large value has a large value in order to improve instability of the feedback loop caused by the phase delay caused by the filtering unit 400. Should be provided in Therefore, the ripple included in the output signal is increased rather than the PWM driving type digital amplifier. Then, the output signal including the increased ripple is fed back to the input terminal of the OP amplifier 100 for self oscillation. At this time, the larger the ripple resistance Rf 'is, the larger the ripple value is. Therefore, a large ripple resistor Rf' is required. However, the larger the ripple value, the larger the ripple applied to the speaker 500, and the larger the resistance, the greater the power loss due to the reactive current. Therefore, a resistor having a capacity of several W or more should be used. In addition, since the OP amplifier 100 having the integrator structure is included, the response speed is slow and the dynamic characteristics are degraded.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지며, 작은 리플저항값을 가져서 출력신호의 왜곡을 줄이는 디지털앰프에 관한 것이다. Accordingly, an object of the present invention is a digital amplifier having a simple structure and having a small ripple resistance value to reduce distortion of an output signal.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 디지털앰프에 있어서, 아날로그 출력신호와 리플신호를 발생시키며 저역통과필터인 필터링부와; 입력신호의 입력전압과, 피드백된 상기 출력신호의 전압 및 피드백된 상기 리플신호의 전압을 합산한 합산전압을 비교하여 구형파를 출력하는 비교부와; 상기 비교부에서 출력된 상기 구형파를 스위칭하여 상기 필터링부로 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털앰프에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a digital amplifier, comprising: a filtering unit for generating an analog output signal and a ripple signal and a low pass filter; A comparator for outputting a square wave by comparing an input voltage of an input signal with a sum of the sum of the feedback voltage of the output signal and the feedback voltage of the ripple signal; And a switching unit for switching the square wave output from the comparing unit and outputting the square wave to the filtering unit.

또한, 상기 스위칭부는 상기 비교부에서 입력된 상기 구형파를 교대로 스위칭하여 상기 필터링부로 출력하는 복수의 스위칭소자와, 상기 스위칭소자를 구동하는 제어부를 포함할 수 있다.The switching unit may include a plurality of switching elements configured to alternately switch the square waves input from the comparing unit to output the filtering unit to the filtering unit, and a control unit to drive the switching elements.

여기서, 상기 필터링부는 RLC회로로 구성되며, 리플신호는 상기 필터링부의 저항 양단에 걸리는 리플전압을 가진다. 이 경우, 상기 비교부로 피드백 되는 상기 리플전압의 감쇄비가 상기 출력전압의 감쇄비보다 같거나 작을 수 있다. 특히, 상기 리플전압의 감쇄비가 종래의 리플신호 피드백방식에 비해 상기 출력전압의 감쇄비보다 작고 감쇄가 거의 없을 수 있다.Here, the filtering unit is composed of an RLC circuit, and the ripple signal has a ripple voltage across the resistance of the filtering unit. In this case, the attenuation ratio of the ripple voltage fed back to the comparator may be equal to or smaller than the attenuation ratio of the output voltage. In particular, the attenuation ratio of the ripple voltage may be less than the attenuation ratio of the output voltage compared to the conventional ripple signal feedback method and there may be almost no attenuation.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 디지털앰프의 제어블록도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 음향신호인 아날로그 입력신호가 입력되면, 입력신호는 비교부(20)와 스위칭 부(30)에서 디지털 변환과정을 거치며 증폭된 후, 필터링부(40)에서 아날로그 출력신호로 변환되어 스피커(50)에 출력된다. 2 is a control block diagram of a digital amplifier according to the present invention. As shown in the figure, when an analog input signal, which is a sound signal, is input, the input signal is amplified through a digital conversion process by the comparator 20 and the switching unit 30, and then the analog output signal is filtered by the filtering unit 40. Is converted to and output to the speaker 50.

필터링부(40)는 인덕터(Lf), 리플저항(Rf), 커패시터(Cf)로 구성되는 RLC회로를 포함한다. 구체적으로, 인덕터(Lf)의 입력단은 스위칭부(30)와 연결되며 출력단은 스피커(50)의 입력단과 연결된다. 그리고, 커패시터(Cf)는 인턱터(Lf)의 출력단과 스피커(50)의 입력단을 연결하는 회로에서 분기된 회로 상에 마련되며, 리플저항(Rf)은 커패시터(Cf)와 직렬로 연결된다. The filtering unit 40 includes an RLC circuit including an inductor Lf, a ripple resistor Rf, and a capacitor Cf. Specifically, the input terminal of the inductor Lf is connected to the switching unit 30 and the output terminal is connected to the input terminal of the speaker 50. The capacitor Cf is provided on a circuit branched from a circuit connecting the output terminal of the inductor Lf and the input terminal of the speaker 50, and the ripple resistor Rf is connected in series with the capacitor Cf.

필터링부(40)는 스위칭부(30)에서 입력된 높은 주파수의 구형파를 20Hz ~ 20KHz 가청주파수로 변환하여 스피커에 출력하기 위해 저역 통과시키는 저역통과필터이며, 입력된 디지털신호를 아날로그신호인 음향신호로 복조하여 스피커(50)에 출력한다. 한편, 인덕터(Lf)에 흐르는 스위칭 리플전류는 필터링되어 거의 리플저항(Rf)에 인가되고, 인가된 전류는 리플저항(Rf)을 통과하며, V=IR에 의하여 전압이 발생한다. 즉, 리플전압(Vf)은 리플저항(Rf)의 양단에 걸리는 전압이다. The filtering unit 40 is a low pass filter for converting a high frequency square wave input from the switching unit 30 into a 20 Hz to 20 KHz audible frequency and low-passing it for output to a speaker, and transmitting the input digital signal to an analog signal. Demodulate to output to the speaker 50. On the other hand, the switching ripple current flowing through the inductor Lf is almost filtered and applied to the ripple resistor Rf, and the applied current passes through the ripple resistor Rf, and a voltage is generated by V = IR. That is, the ripple voltage Vf is a voltage applied to both ends of the ripple resistor Rf.

필터링부(40)에서는 출력전압(V0)을 가지는 출력신호와 리플전압(Vf)을 가지는 리플신호가 발생된다. 이 출력신호는 인턱터(Lf)의 출력단에서 분기된 회로를 따라 피드백 되고, 리플신호는 커패시터(Cf)의 출력단과 리플저항(Rf)의 입력단 사이에서 분기된 회로를 따라 피드백 된다. 그리고 각각의 분기된 회로는 비교부(20)의 제2입력단에서 하나로 연결되어 피드백된 출력신호와 리플신호가 합산된 합산신호가 발생한다.The filtering unit 40 generates an output signal having an output voltage V0 and a ripple signal having a ripple voltage Vf. This output signal is fed back along the circuit branched at the output terminal of the inductor Lf, and the ripple signal is fed back along the circuit branched between the output terminal of the capacitor Cf and the input terminal of the ripple resistor Rf. Each branched circuit is connected to one of the second input terminals of the comparator 20 to generate a sum signal of which the feedback signal and the ripple signal are summed.

비교부(20)의 제1입력단에는 아날로그 입력신호가 입력되며, 제2입력단에는 합산신호가 입력된다. 비교부(20)는 입력신호의 입력전압(Vi)과 합산신호의 합산전압(Vc)을 비교하여, 입력전압(Vi)이 합산전압(Vc)보다 더 크면 HIGH신호를 출력하고, 크지 않으면 LOW신호를 스위칭부(30)로 출력한다. 비교부(20)는 OP앰프와 유사한 성질을 갖기 때문에 입력전압과 합산전압의 평균전압은 동일하다. 입력전압(Vi)은 정현파로 입력되며, 합산전압(Vc)은 입력전압과 동일한 값을 갖는 정현파에 평균값이 0인 고주파 성분의 리플이 더해진 정현파로 입력된다. 입력전압(Vi)와 합산전압(Vc)의 크기를 비교하면, 합산전압(Vc)이 입력전압(Vi) 보다 커졌다 작아졌다를 반복한다. 따라서, 비교부(20)는 HIGH신호와 LOW신호가 교대로 출력되는 구형파를 출력한다. 즉, 비교부(20)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키며, 이런 측면에서 비교부(20)는 아날로그-디지털 변환기로 사용된다. 상기 비교부(20)에서 HIGH신호와 LOW신호가 교대로 반복 출력된다면, 입력전압(Vi)이 합산전압(Vc)보다 큰 경우 LOW신호를 출력하고 크지 않으면 HIGH신호를 출력하도록 구성할 수도 있다.An analog input signal is input to the first input terminal of the comparator 20, and a sum signal is input to the second input terminal. The comparator 20 compares the input voltage Vi of the input signal with the summed voltage Vc of the summed signal, and outputs a HIGH signal if the input voltage Vi is greater than the summed voltage Vc. The signal is output to the switching unit 30. Since the comparator 20 has properties similar to those of the OP amplifier, the average voltage of the input voltage and the sum voltage is the same. The input voltage Vi is input as a sine wave, and the summation voltage Vc is input as a sine wave having a ripple of a high frequency component having an average value of 0 to a sine wave having the same value as the input voltage. When the magnitudes of the input voltage Vi and the summation voltage Vc are compared, the summation voltage Vc becomes larger and smaller than the input voltage Vi and is repeated. Therefore, the comparator 20 outputs a square wave in which the HIGH signal and the LOW signal are alternately output. That is, the comparator 20 converts the analog signal into a digital signal, and in this respect, the comparator 20 is used as an analog-digital converter. When the HIGH signal and the LOW signal are alternately output from the comparator 20, the LOW signal may be output when the input voltage Vi is greater than the sum voltage Vc, and the HIGH signal may be output when the input voltage Vi is greater than the sum voltage Vc.

스위칭부(30)는 스위칭작용을 하는 스위칭소자(34)와 스위칭소자(34)를 구동하여 주는 제어부(32)를 포함하며, 비교부(20)에서 입력된 정현파를 스위칭하여 필터링부(40)로 출력한다. The switching unit 30 includes a switching element 34 for switching and a control unit 32 for driving the switching element 34. The switching unit 30 switches the sine wave input from the comparator 20 to filter 40. Will output

제어부(32)는 비교부(20)에서 입력된 구형파를 증폭하며 스위칭소자(34)를 구동한다. The controller 32 amplifies the square wave input from the comparator 20 and drives the switching element 34.

본 실시예에서는 스위칭소자(34)가 한 쌍으로 마련된 것을 일예로 하여 설명하겠다. 그러나, 스위칭소자(34)의 수는 한정되지 않으며, 적어도 하나 이상으로 마련될 수도 있다. 이 한 쌍의 스위칭소자(34)는 제어부(32)에서 입력된 신호에 의해 교번적으로 온/오프되어 높은 주파수를 가진 구형파를 출력한다. 이 때, 스위칭소자(34)는 비교부(20)에서 HIGH신호가 입력되면 LOW로, LOW신호가 입력되면 HIGH로 스위칭되어 반전된 디지털신호인 구형파를 출력할 수 있다. 본 실시예에서는 스위칭소자(34)의 스위칭에 의해 입력된 신호가 반전된다고 하였으나, 반전되지 않도록 동작할 수도 있으며 또는 제어부(32)가 비교부(20)에서 입력된 구형파를 반전시킨 후 스위칭소자(34)에 반전된 신호를 입력할 수도 있다. 즉, 비교부(20)에서 출력된 신호를 기준으로 필터링부(40)에 출력되는 신호가 반전되는 범위 내라면, 스위칭부(30)의 구성 및 기능은 자유로이 변경될 수 있다. 한편, 스위칭소자는 MOSFET인 것이 바람직하지만, 스위칭작용을 할 수 있는 소자라면 그 범위가 제한되지 않는다. In the present embodiment, a pair of switching elements 34 will be described as an example. However, the number of switching elements 34 is not limited and may be provided with at least one. The pair of switching elements 34 are alternately turned on / off by a signal input from the control unit 32 to output a square wave having a high frequency. At this time, the switching element 34 may output a square wave which is a digital signal inverted by being switched to LOW when the HIGH signal is input from the comparator 20 and to HIGH when the LOW signal is input. In the present embodiment, the signal input by the switching of the switching element 34 is inverted, but may be operated so as not to be inverted, or after the control unit 32 inverts the square wave input from the comparator 20, the switching element ( It is also possible to input the inverted signal to 34). That is, if the signal output to the filtering unit 40 is inverted based on the signal output from the comparator 20, the configuration and function of the switching unit 30 may be freely changed. On the other hand, the switching device is preferably a MOSFET, but the range is not limited as long as it is a device capable of switching.

도 2에 도시된 디지털앰프는 입력신호를 증폭시킨 출력신호를 스피커(50)에 출력하게 된다. 이 때, 출력신호의 출력전압(V0)은 입력전압(Vi)에 비하여 1+(R2/R1)의 비율만큼 증폭된다. 이 증폭비를 높이기 위하여 저항 R1 보다 저항 R2가 큰 값을 갖게 된다.The digital amplifier shown in FIG. 2 outputs an output signal obtained by amplifying an input signal to the speaker 50. At this time, the output voltage V0 of the output signal is amplified by a ratio of 1+ (R2 / R1) relative to the input voltage Vi. In order to increase this amplification ratio, resistor R2 has a larger value than resistor R1.

출력전압(V0)이 피드백 되는 경우, 출력전압(V0)은 (R1+Rf)/(R1+Rf+R2)의 비율만큼 감쇄하게 된다. 그런데, 주로 리플저항(Rf)은 저항 R1 또는 저항 R2에 비하여 작은 값을 사용하므로 출력전압(V0)은 약 R1/(R1+R2)의 비율만큼 감쇄되어 피드백된다고 할 수 있다.When the output voltage V0 is fed back, the output voltage V0 is attenuated by the ratio of (R1 + Rf) / (R1 + Rf + R2). However, since the ripple resistor Rf uses a smaller value than the resistor R1 or the resistor R2, the output voltage V0 is attenuated by a ratio of about R1 / (R1 + R2) and fed back.

리플전압(Vf)이 피드백 되는 경우, 리플전압(Vf)은 저항 R1과 저항 R2가 마 련된 회로에 대하여 출력전압(V0)이 흐르는 방향과 반대방향으로 흐르게 된다. 따라서, 리플전압(Vf)은 R2/(R1+Rf+R2)의 비율만큼 감쇄된다. 그리고, 전술한 이유와 동일한 이유로 리플전압(Vf)은 약 R2/(R1+R2)의 비율만큼 감쇄되어 피드백 된다고 할 수 있다.When the ripple voltage Vf is fed back, the ripple voltage Vf flows in a direction opposite to the direction in which the output voltage V0 flows with respect to the circuit provided with the resistors R1 and R2. Therefore, the ripple voltage Vf is attenuated by the ratio of R2 / (R1 + Rf + R2). The ripple voltage Vf is attenuated by a ratio of about R2 / (R1 + R2) and fed back for the same reason as described above.

예를 들어, 저항 R1이 1KΩ, 저항 R2가 9KΩ, 리플저항(Rf)이 0.1KΩ이라면, 출력전압(V0)은 입력전압(Vi) 보다 10배 증폭된다. 그리고, 피드백된 출력신호의 전압은 출력전압(V0)의 약 1/10이 되며, 피드백된 리플신호의 전압은 리플전압(Vf)의 약 9/10가 된다. 따라서, 리플전압(Vf)은 출력전압(V0)에 비하여 거의 감쇄되지 않고 피드백된다.For example, if the resistor R1 is 1KΩ, the resistor R2 is 9KΩ and the ripple resistor Rf is 0.1KΩ, the output voltage V0 is amplified by 10 times than the input voltage Vi. The voltage of the fed back output signal is about 1/10 of the output voltage V0, and the voltage of the fed back ripple signal is about 9/10 of the ripple voltage Vf. Therefore, the ripple voltage Vf is fed back with little attenuation compared to the output voltage V0.

도 1에서 도시한 종래의 디지털앰프는 본 발명에 따른 디지털앰프와 달리 리플신호를 별도로 피드백 하지 않기 때문에, 출력전압(V0)이 피드백되며 감쇄된 비율만큼 리플전압(Vf)도 감쇄된다. 따라서, 상기 감쇄를 보상할 만큼 큰 리플전압(Vf)과 루프의 안정성을 모두 달성하기 위하여 큰 저항값을 필요로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 디지털앰프는 리플성분이 거의 감쇄되지 않고 비교기의 입력단에 입력되므로, 종래의 디지털앰프 보다 작은 값의 리플저항(Rf)으로도 비교부(20)에 입력되는 리플전압성분은 큰 값을 얻을 수 있다.Unlike the digital amplifier according to the present invention, the conventional digital amplifier shown in FIG. 1 does not separately feed back the ripple signal, so that the output voltage V0 is fed back and the ripple voltage Vf is also attenuated by the attenuation ratio. Therefore, a large resistance value is required to achieve both the ripple voltage Vf large enough to compensate for the attenuation and the stability of the loop. However, in the digital amplifier according to the present invention, since the ripple component is hardly attenuated and input to the comparator's input terminal, the ripple voltage component input to the comparator 20 even with the ripple resistor Rf having a smaller value than that of the conventional digital amplifier is A large value can be obtained.

도 3은 본 발명에 따른 디지털앰프의 제어흐름도를 도시한 것이다.3 shows a control flowchart of a digital amplifier according to the present invention.

디지털앰프가 구동되면, 음향신호인 입력신호가 앰프에 입력된다(S10). 아날로그 입력신호와, 피드백된 리플신호와 피드백된 출력신호가 합산된 합산신호가 비교부(20)에 입력되면, 비교부(20)는 각각의 입력전압(Vi)과 합산전압(Vc)의 크기를 비교한다(S11). 비교부(20)의 비교결과에 의하여 입력전압(Vi)이 합산전압(Vc)보다 크면 HIGH신호가 발생하고(S13), 입력전압(Vi)이 합산전압(Vc)보다 크지 않으면 제LOW신호가 발생한다(S14). 따라서, 스위칭부(30)에서는 HIGH신호와 LOW신호가 교대로 반복되는 구형파가 발생한다. 이 구형파가 필터링부(40)에 입력되면 필터링부(40)에서 출력신호와 리플신호가 발생한다(S15). 필터링부(40)에서 발생된 출력신호는 인덕터(Lf)의 입력단에서 분기된 회로를 따라 피드백 되며 리플신호는 커패시터(Cf)의 출력단과 리플저항(Rf)의 입력단 사이에서 분기된 회로를 따라 피드백 된다(S16). 각각의 피드백 된 출력신호와 리플신호는 합산되어 합산신호가 발생한다(S17). 합산신호는 전술한 대로 입력신호와 함께 비교부(20)에 입력되어, 위의 과정을 계속 반복하게 된다.When the digital amplifier is driven, an input signal which is an acoustic signal is input to the amplifier (S10). When an analog input signal and a sum signal obtained by adding the fed back ripple signal and the fed back output signal are input to the comparator 20, the comparator 20 is the magnitude of each input voltage Vi and the sum voltage Vc. Compare (S11). As a result of the comparison of the comparison unit 20, if the input voltage Vi is greater than the sum voltage Vc, a HIGH signal is generated (S13). If the input voltage Vi is not greater than the sum voltage Vc, the LOW signal is generated. Occurs (S14). Accordingly, the switching unit 30 generates a square wave in which the HIGH signal and the LOW signal are alternately repeated. When the square wave is input to the filtering unit 40, an output signal and a ripple signal are generated by the filtering unit 40 (S15). The output signal generated by the filtering unit 40 is fed back along the circuit branched at the input terminal of the inductor Lf, and the ripple signal is fed back along the circuit branched between the output terminal of the capacitor Cf and the input terminal of the ripple resistor Rf. (S16). Each feedback output signal and the ripple signal are summed to generate a sum signal (S17). The sum signal is input to the comparator 20 together with the input signal as described above, and the above process is repeated.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털앰프는 리플전압(Vf)이 거의 감쇄되지 않고 피드백되기 때문에, 리플전압(Vf)을 발생시키는 리플저항(Rf)은 도 1에 도시된 디지털앰프의 리플저항(Rf') 보다 작은 값을 가질 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 디지털앰프와 달리 OP앰프를 포함하고 있지 않아 간단한 구조를 하고 있다.As described above, since the ripple voltage Vf is fed back with little attenuation of the ripple voltage Vf, the ripple resistance Rf for generating the ripple voltage Vf is the ripple resistance of the digital amplifier shown in FIG. It may have a value smaller than (Rf '). In addition, unlike the digital amplifier shown in FIG. 1, it does not include an OP amplifier and has a simple structure.

디지털앰프가 효율이 우수하다는 것은 이미 알려졌으나 출력신호의 왜곡이 심하여 사용에 어려움이 있었다. 그러나, 이와 같은 구조에 의하여, 작은 값의 리플저항(Rf)을 사용하여 더욱 전력손실을 줄일 수 있고, 스피커(50)에 출력되는 출력신호의 리플도 작아져서 리플에 의한 왜곡이 줄어들기 때문에 외부로 출력되는 음질도 개선될 수 있다. It is already known that digital amplifiers have excellent efficiency, but they are difficult to use due to the distortion of the output signal. However, due to such a structure, power loss can be further reduced by using a small value of the ripple resistor Rf, and the ripple of the output signal output to the speaker 50 is also reduced, which reduces distortion due to ripple. The sound quality can also be improved.

부가적인 효과로, τ=RC 공식에 의하여 회로의 응답속도는 RㅧC에 반비례하 므로 리플저항(Rf)이 작을수록 응답속도가 빨라지게 된다. 또한, 적분기의 구조를 가지는 OP앰프를 포함하고 있지 않다는 점에서 응답속도가 더욱 빨라 질 수 있다. 따라서, 종래의 디지털앰프보다 리플저항(Vf)의 값이 작고, OP앰프를 가지지 않기 때문에 본 발명에 따른 디지털앰프의 응답속도는 개선될 수 있다. As an additional effect, the response speed of the circuit is inversely proportional to R ㅧ C by the formula τ = RC, so the smaller the ripple resistance Rf, the faster the response speed. In addition, the response speed can be further improved in that an OP amplifier having an integrator structure is not included. Therefore, since the value of the ripple resistance Vf is smaller than that of the conventional digital amplifier and does not have an OP amplifier, the response speed of the digital amplifier according to the present invention can be improved.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 간단한 구조를 가지며 작은 리플저항값을 가져서 출력신호의 왜곡을 줄이는 디지털앰프가 제공된다.

As described above, according to the present invention, a digital amplifier having a simple structure and having a small ripple resistance value to reduce distortion of an output signal is provided.

Claims

In a digital amplifier,

A filtering unit which generates an analog output signal and a ripple signal and is a low pass filter;

A comparator for outputting a square wave by comparing an input voltage of an input signal with a sum of the sum of the feedback voltage of the output signal and the feedback voltage of the ripple signal;

And a switching unit for switching the square wave output from the comparing unit and outputting the square wave to the filtering unit.

The method of claim 1,

The switching unit includes a plurality of switching elements for alternately switching the square wave input from the comparison unit to output to the filtering unit, and a control unit for driving the switching element.

The method according to claim 1 or 2,

The filtering unit comprises an RLC circuit, and the ripple signal has a ripple voltage across the resistance of the filtering unit.

The method of claim 3,

And the attenuation ratio of the ripple voltage of the ripple signal fed back to the comparator is equal to or smaller than the attenuation ratio of the output voltage of the output signal.

The method according to claim 1 or 2,