KR100858292B1 - Switching amplifier driver for reducing the start and stop noise and Audio amplifier including the Driver - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기를 턴 온 시키거나 턴 오프 시킬 때 발생하는 소음을 최소한으로 감소시키는 스위칭 증폭 드라이버 및 상기 스위칭 증폭 드라이버를 구비하는 오디오 증폭기를 개시한다. 상기 스위칭 증폭 드라이버는 제1스위칭 증폭부 및 제2스위칭 증폭부를 구비한다. 상기 제1스위칭 증폭부는 제1인에이블 신호에 응답하여 상기 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭한다. 상기 제2스위칭 증폭부는 제2인에이블 신호에 응답하여 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭한다. 상기 제2스위칭 증폭부의 출력 임피던스는 상기 스위칭 증폭 드라이버가 구동할 부하의 임피던스에 비해 크고, 상기 제1스위칭 증폭부 및 상기 제2스위칭 증폭부의 출력단자는 서로 연결된다. The present invention discloses a switching amplifier driver for minimizing noise generated when turning on or off a single output PWM switching audio amplifier and an audio amplifier having the switching amplifier driver. The switching amplifier driver includes a first switching amplifier and a second switching amplifier. The first switching amplifier amplifies the pulse width modulated signal PWM in response to a first enable signal. The second switching amplifier amplifies the pulse width modulated signal PWM in response to the second enable signal. An output impedance of the second switching amplifier is greater than an impedance of a load to be driven by the switching amplifier driver, and output terminals of the first switching amplifier and the second switching amplifier are connected to each other.
스위칭 증폭 드라이버, 오디오 증폭기 Switching amplifier, audio amplifier
Description
도 1은 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 오디오 증폭단의 구성을 나타낸다. 1 shows a configuration of a single output audio amplifier stage using one power supply.
도 2는 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단의 구성을 나타낸다. 2 shows a configuration of a single output PWM switching audio amplifier stage using a single power supply.
도 3은 도 2에 도시된 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기(210)를 나타내는 블록다이어그램이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating the single output PWM
도 4는 도 3에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(330)의 일실시 예이다. 4 is an embodiment of the
도 5는 무음 시 도 2에 도시된 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단(200)의 내부 신호의 파형도이다. FIG. 5 is a waveform diagram of an internal signal of the single output PWM switching
도 6은 오디오 증폭기의 기동 소음을 감소시키기 위해 DC 오프셋 전압을 가변시키는 방법을 나타낸다. 6 illustrates a method of varying the DC offset voltage to reduce startup noise of the audio amplifier.
도 7은 종래의 오디오 증폭기에 기동소음 감소장치를 적용하였을 때 스피커에 인가되는 신호의 파형도이다. 7 is a waveform diagram of a signal applied to a speaker when the start noise reduction device is applied to a conventional audio amplifier.
도 8은 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 일실시예이다. 8 is an embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 동작 원리와 부하와의 관계를 나타낸다. 9 shows the relationship between the operating principle and the load of the switching amplification driver according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 다른 일실시예이다. 10 is another embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 또 다른 일실시예이다. 11 is yet another embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 또 다른 일실시예이다. 12 is yet another embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
본 발명은 오디오용 증폭기에 관한 것으로, 특히 오디오 용 증폭기의 기동 소음을 감소시키는 기동소음 감소장치 및 기동소음 감소방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
도 1은 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 오디오 증폭단의 구성을 나타낸다. 1 shows a configuration of a single output audio amplifier stage using one power supply.
도 1을 참조하면, 상기 단일출력(Single-Ended) 오디오 증폭단(100)은, 단일출력 오디오 증폭기(10) 및 DC(Direct Current) 전압 차단용 커패시터(Cdc)를 구비한다. 공급전원(Vdd)과 접지전압(GND) 사이의 전압준위를 가지는 아날로그 입력신호(f1)가 단일출력 오디오 증폭기(10) 및 DC 전압 차단용 커패시터(Cdc)를 거쳐 스피커(120)에 전달된다. 공급전원(Vdd)과 접지전압(GND) 사이의 전압준위를 가지는 아날로그 입력신호(f1)가 스피커(120)에서 손실 없이 재생되기 위해서는, 증폭기(10)는 공급전원(Vdd)과 접지전압(GND)의 중간전압()을 중심으로 상하 로 변하는 오디오 신호(f2)를 출력한다. 이하에서는 상기 중간전압을 DC 오프셋 전압으로 대체하여 설명한다. Referring to FIG. 1, the single-ended
상기 DC 오프셋 전압이 상술한 바와 같이 공급전원(Vdd)과 접지전압(GND)의 중간전압()을 가지기 때문에, 스피커(120)에는 상당히 많은 전류를 흐르게 하여 과도한 전력을 소비하게 만들뿐만 아니라, 스피커(120)를 파괴하는 경우도 발생할 수 있다. 상기 DC 오프셋 전압에 의한 상기와 같은 부작용을 막기 위하여 DC 전압 차단용 커패시터(Cdc)를 증폭기(10)와 스피커(120) 사이에 삽입하여 DC 오프셋 전압이 스피커(120)로 전달되는 것을 차단한다. As described above, the DC offset voltage is an intermediate voltage between the supply power supply Vdd and the ground voltage GND. In this case, a large amount of current flows into the
최근에는 아날로그 형식의 오디오 용 신호를 증폭하여 스피커에 전달하는 방식보다 디지털 신호 형식의 오디오 용 신호를 증폭하여 스피커에 전달하는 방식이 많이 사용된다. 디지털 형식의 신호는 PCM(Pulse Code Modulation) 및 PWM(Pulse Width Modulation) 등과 같은 변조 방식에 의해 생성된다. PCM 신호는 펄스(Pulse)의 최대 크기(Amplitude)와 최소 크기를 논리하이(Logic High) 및 논리로우(Logic Low)로 표현한 신호이다. PWM 신호는 복수 개의 디지털 비트(Bit)를 펄스의 폭으로 표현한 신호이다. Recently, the method of amplifying the signal for audio in the form of a digital signal and transmitting it to the speaker rather than the method of amplifying the signal for analog in the form of audio. The digital format signal is generated by modulation schemes such as pulse code modulation (PCM) and pulse width modulation (PWM). The PCM signal is a signal in which the maximum amplitude and minimum magnitude of the pulse are expressed in logic high and logic low. The PWM signal is a signal in which the plurality of digital bits Bit is represented by the width of a pulse.
최근에는 CD(Compact Disc)와 같이 아날로그 형식이 아닌 디지털 형식의 신호를 저장할 수 있는 매체가 개발됨에 따라 스피커에 전달되는 재생용 오디오 신호도 디지털 형식의 신호가 주류를 이루고 있다. 스피커는 증폭기에 의해 구동되는데, 증폭기에는 일반적으로 PCM 신호가 인가되며 증폭기를 거치면서 PWM 신호로 변 환되어 스피커로 전달된다. Recently, with the development of a medium capable of storing signals in a digital format rather than an analog format, such as a compact disc (CD), the digital format signal is mainly used for the reproduction audio signal transmitted to the speaker. The speaker is driven by an amplifier, which is usually supplied with a PCM signal, which is converted into a PWM signal and passed to the speaker through the amplifier.
도 2는 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단의 구성을 나타낸다. 2 shows a configuration of a single output PWM switching audio amplifier stage using a single power supply.
도 2를 참조하면, 상기 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단(200)은, 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기(210), 저역통과필터(220) 및 DC 전압 차단용 커패시터(Cdc)를 구비한다. Referring to FIG. 2, the single output PWM switching
단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기(210)는 PCM 신호(f11)를 수신하여 PWM 신호로 변환한 후 증폭한다. 증폭기(210)로부터 출력되는 PWM 신호(f12)는 저역통과필터(220; Low Pass Filter)를 통과하면서 재생하고자 하는 주파수 대역의 신호(f13)만을 통과시키고 고주파 신호는 스피커(230)로 전달되는 것을 차단한다. 도 1의 설명과 동일한 이유로, 저역통과필터(220)와 스피커(130) 사이에 DC 전압 차단용 커패시터(Cdc)를 설치한다. 저역통과필터(220)를 거친 신호(f13)는 DC 전압 차단용 커패시터(Cdc)를 거쳐서 스피커(230)에 전달된다. The single output PWM
도 3은 도 2에 도시된 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기(210)를 나타내는 블록다이어그램이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating the single output PWM
도 3을 참조하면, PCM 오디오 신호(f11)는 16비트 이상의 해상도를 가지고 있지만, 펄스 폭 변조기(320)에서는 약 7 또는 8비트 정도의 해상도를 가지는 PCM 오디오 신호를 처리할 수 있다. 따라서 델타-시그마 변조기(310)를 이용하여 오디오 신호 대역 내의 잡음을 최소한으로 억제하면서 PCM 신호의 해상도는 낮춘 후 펄스폭 변조기(320)에 전달한다. 펄스폭 변조기(320)는 델타-시그마 변조된 PCM 신 호(f11-1)에 대응되는 펄스폭을 가지는 1비트의 PWM 신호(f11-2)를 생성한다. 1비트로 변환된 PWM 신호(f11-2)는 스위칭 증폭 드라이버(330)에 의해 증폭되어 출력(f12)된다. Referring to FIG. 3, the PCM audio signal f11 has a resolution of 16 bits or more, but the
도 4는 도 3에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(330)의 일실시 예이다. 4 is an embodiment of the
도 4를 참조하면, 스위칭 증폭 드라이버(330)는, 게이트 드라이버(410), 제1모스트랜지스터(M1) 및 제2모스트랜지스터(M2)를 구비한다. 게이트 드라이버(410)는 1비트의 PWM 신호(f11-2)에 대응하여 2개의 게이트 제어신호(G1, G2)를 생성한다. 제1모스트랜지스터(M1) 및 제2모스트랜지스터(M2)는 2개의 게이트 제어신호(G1, G2)에 각각 응답하여 증폭된 신호(f12)를 생성한다. Referring to FIG. 4, the
도 4에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(330)는 비교적 큰 전력이 소비되는 장치이므로, 게이트 드라이버(410)에 의한 신호의 지연과 모스트랜지스터(M1, M2)의 스위칭 속도 등에 상당한 제약이 따른다. 따라서 1비트의 PWM 신호(f11-2) 폭이 지나치게 좁은 경우, 스위칭 증폭 드라이버(330)는 이에 응답하지 못하게 된다. 따라서 펄스폭 변조기(320)로부터 출력되는 변조된 PWM 신호(f11-2) 중 펄스의 폭이 너무 작은 값의 신호는 무시되어 출력되지 않거나 찌그러지다가 어느 정도 이상 되는 값부터 갑자기 정상적인 출력이 나오게 된다. 즉 스위칭 증폭 드라이버(330)의 물리적인 특성으로 인해 PCM 입력(f11-1)에 대해 스위칭 드라이버의 출력(f12)이 선형적이지 않은 구간이 존재한다. 후술하겠지만, 스위칭 증폭 드라이버(330)의 이러한 전기적 특성이 오디오 증폭기가 턴 온 되거나 턴 오프 되는 순간 문제를 발생시킨다. Since the
오디오 시스템에 전원이 인가되는 순간 또는 오디오 시스템에 공급되던 전원을 차단하는 순간, 도 2에 도시된 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단(200)에 입력되는 신호는 무음(Silent Sound) 된다. When power is supplied to the audio system or the power supply to the audio system is cut off, the signal input to the single output PWM
도 5는 무음 시 도 2에 도시된 하나의 공급전원(Vdd)을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단(200)의 내부 신호의 파형도이다. FIG. 5 is a waveform diagram of an internal signal of the single output PWM switching
도 5를 참조하면, 무음 시 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기(210)로부터 출력되는 신호(f12)는 일정한 주기를 가지는 듀티가 50%인 구형파(Square Wave)의 형태를 가지며, 상기 신호(f12)가 저역통과필터(220)를 통과하면서 DC 오프셋 전압()으로 변환된다. Referring to FIG. 5, the signal f12 output from the single output PWM switching
하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭기(210)가 정상적으로 동작하고 있는 동안에는 DC 전압 차단용 커패시터(Cdc)가 상기 DC 오프셋 전압()을 스피커로 전달되는 것을 차단하기 때문에 문제가 없다. 그러나 증폭기(210)를 턴 온 시키거나 턴 오프 시킬 때에는 순간적으로 상기 DC 오프셋 전압()을 스피커로 출력하거나 스피커로 전달되고 있던 상기 DC 오프셋 전압()을 차단하게 되는데, 이 때 스피커에서는 "딱~" 하는 소음이 발생하는 문제가 발생된다. While the single output PWM switching
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭 기를 턴 온 시키거나 턴 오프 시킬 때 발생하는 소음을 최소한으로 감소시키는 스위칭 증폭 드라이버를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a switching amplification driver that minimizes the noise generated when turning on or off a single output PWM switching audio amplifier.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 턴 온 시키거나 턴 오프 시킬 때 발생하는 소음을 최소한으로 감소시키는 스위칭 증폭 드라이버를 구비하는 오디오 증폭기를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide an audio amplifier having a switching amplification driver that minimizes noise generated when turned on or turned off.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버는 제1스위칭 증폭부 및 제2스위칭 증폭부를 구비한다. 상기 제1스위칭 증폭부는 제1인에이블 신호에 응답하여 상기 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭한다. 상기 제2스위칭 증폭부는 제2인에이블 신호에 응답하여 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭한다. 상기 제2스위칭 증폭부의 출력 임피던스는 상기 스위칭 증폭 드라이버가 구동할 부하의 임피던스에 비해 크고, 상기 제1스위칭 증폭부 및 상기 제2스위칭 증폭부의 출력단자는 서로 연결된다. The switching amplification driver according to the present invention for achieving the above technical problem comprises a first switching amplifier and a second switching amplifier. The first switching amplifier amplifies the pulse width modulated signal PWM in response to a first enable signal. The second switching amplifier amplifies the pulse width modulated signal PWM in response to the second enable signal. An output impedance of the second switching amplifier is greater than an impedance of a load to be driven by the switching amplifier driver, and output terminals of the first switching amplifier and the second switching amplifier are connected to each other.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 오디오 증폭기는, 펄스코드변조 신호를 펄스폭 변조신호로 변환하고 증폭하며, 델타-시스마 변조기, 펄스폭 변조기 및 스위칭 증폭 드라이버를 구비한다. 상기 델타-시그마 변조기는 상기 펄스코드변조 신호를 수신하여 잡음을 최소한으로 억제하면서 상기 펄스코드변조 신호의 해상도는 낮춘 수정된 펄스코드변조 신호를 생성한다. 상기 펄스폭 변조기는 상기 수정된 펄스코드변조 신호를 펄스폭 변조신호로 변조한다. 상기 스위칭 증폭 드라이버는 제1인에이블 신호 및 제2인에이블 신호에 응답하여 상기 펄스폭 변조신호를 증폭한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an audio amplifier, which converts and amplifies a pulse code modulated signal into a pulse width modulated signal. The delta-sigma modulator receives the pulse code modulated signal and generates a modified pulse code modulated signal that minimizes noise and reduces the resolution of the pulse code modulated signal. The pulse width modulator modulates the modified pulse code modulated signal into a pulse width modulated signal. The switching amplification driver amplifies the pulse width modulated signal in response to a first enable signal and a second enable signal.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 오디오 증폭기의 기동 소음을 감소시키기 위해 DC 오프셋 전압을 가변시키는 방법을 나타낸다. 6 illustrates a method of varying the DC offset voltage to reduce startup noise of the audio amplifier.
도 6을 참조하면, 오디오 증폭기를 턴 온(Turn On) 시키거나 턴 오프(Turn Off) 시킬 때 DC 오프셋 전압(Offset Voltage)이 스피커(Speaker)에 갑자기 인가되거나 차단되는 것을 방지하기 위하여, 상기 DC 오프셋 전압을 서서히 증가시키거나 서서히 감소시킨다. Referring to FIG. 6, in order to prevent a DC offset voltage from being suddenly applied or cut off to a speaker when the audio amplifier is turned on or turned off, the DC Slowly increase or decrease the offset voltage.
도 7은 종래의 PWM 스위칭 오디오 증폭기에 기동소음 감소장치를 적용하였을 때 스피커에 인가되는 신호의 파형도이다. 7 is a waveform diagram of a signal applied to a speaker when the start noise reduction device is applied to a conventional PWM switching audio amplifier.
도 7 및 도 2를 참조하면, 도 6에 도시한 방법을 도 2에 도시된 종래의 단일출력 PWM 스위칭 오디오 증폭단(200)에 적용하였을 때 오디오 증폭기(210)로부터 출력되는 신호(F12)의 파형도이다. 원으로 표시한 A와 C 부분은 오디오 증폭기(210)를 구성하는 스위칭 드라이버(330)의 비선형성(non-linearity)에 의한 왜곡부분을 나타내고, B 부분은 해상도(resolution)의 부족에 의한 계단(step) 파형을 나타낸다. A와 C 부분에 의해 발생하는 소음뿐만 아니라, B 부분에 의해 발생하는 소음도 무시하지 못할 정도이다. 7 and 2, the waveform of the signal F12 output from the
이하에서는 스위칭 드라이버의 비선형성에 대하여 설명한다. Hereinafter, nonlinearity of the switching driver will be described.
도 4에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(330)는 비교적 큰 전력이 소비되는 장 치인데, 게이트 드라이버(410)에 의한 신호의 지연(Delay)과 모스트랜지스터(M1, M2)의 스위칭 속도 등에 의해 동작상의 제약이 따른다. 예를 들면, 1비트의 PWM 신호(f11-2)의 폭(Width)이 지나치게 좁은 경우, 스위칭 증폭 드라이버(330)는 이에 응답하여 동작하지 않게 된다. 도 7에 도시된 A 및 C 부분을 참조하면, 펄스폭 변조기(320)로 입력되는 변조된 PCM 신호(f11-1) 중 너무 작은 값의 신호는 무시되어 출력되지 않거나 찌그러지다가 어느 정도 이상 되는 값부터 갑자기 정상적인 출력이 나오게 된다. 즉 스위칭 증폭 드라이버(330)의 물리적인 특성으로 인해 PCM 입력(f11-1)에 대해 PWM 출력(f11-2)이 선형적이지 않은 구간이 존재한다. The switching
도 8은 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 일실시예이다. 8 is an embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 8을 참조하면, 스위칭 증폭 드라이버(800)는, 제1스위칭 증폭 드라이버(810), 제2스위칭 증폭 드라이버(850) 및 잡음분할 용 저항(Rd)을 구비한다. Referring to FIG. 8, the switching
제1스위칭 증폭부(810)는 제1인에이블 신호(EN1)에 응답하여 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭하며, 제1게이트 드라이버(811), 제1구동 트랜지스터(812) 및 제2구동 트랜지스터(813)를 구비한다. 제1게이트 드라이버(811)는 제1인에이블 신호(EN1) 및 펄스폭 변조된 신호(PWM)에 응답하여 제1게이트전압(G11) 및 제2게이트전압(G12)을 출력한다. 제1구동 트랜지스터(812)는 일 단자가 전원전압(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자가 출력단자(out)에 연결되며 게이트에 제1게이트전압(G11)이 인가된다. 제2구동 트랜지스터(813)는 일 단자가 출력단자(out)에 연결되고 다른 일 단자가 접지전압(GND)에 연결되며 게이트에 제2게이트전압(G12)이 인가된다. The
제2스위칭 증폭부(850)는 제2인에이블 신호(EN2)에 응답하여 펄스폭 변조신 호(PWM)를 증폭하며, 제2게이트 드라이버(851), 제3구동 트랜지스터(852) 및 제4구동 트랜지스터(853)를 구비한다. 제2게이트 드라이버(851)는 제2인에이블 신호(EN2) 및 펄스폭 변조된 신호(PWM)에 응답하여 제3게이트전압(G21) 및 제4게이트전압(G22)을 출력한다. 제3구동 트랜지스터(852)는 일 단자가 전원전압(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자가 출력단자(out1)에 연결되며 게이트에 제3게이트전압(G21)이 인가된다. 제4구동 트랜지스터(853)는 일 단자가 출력단자(out)에 연결되고 다른 일 단자가 접지전압(GND)에 연결되며 게이트에 제4게이트전압(G22)이 인가된다. The
잡음분할 용 저항(Rd)은 제2스위칭 증폭부(850)의 출력(out1)을 제1스위칭 증폭부(810)의 출력(out)에 연결한다. The noise splitting resistor Rd connects the output out1 of the
제2스위칭 증폭부(850)의 출력 임피던스는 제1스위칭 증폭부(810)의 출력 임피던스보다 크거나 같고, 잡음분할 용 저항(Rd)의 저항 값은 스위칭 증폭 드라이버(800)의 부하 저항(미도시)의 저항 값에 비해 크게 하는 것이 바람직하다. 상기 부하 및 부하 저항은 도 1 및 도 2에 도시된 스피커의 입력 저항을 의미한다. The output impedance of the
이하에서는 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버(800)가 제1인에이블 신호(EN1) 및 제2인에이블 신호(EN2)에 응답하여 동작하는 과정을 설명한다. Hereinafter, a process in which the switching
스위칭 증폭 드라이버(800)가 포함된 시스템(미도시)이 턴 온 될 초기에는 제1인에이블 신호(EN1)는 불활성 상태가 되고 제2인에이블 신호(EN2)는 활성화 상태가 되며, 이 후 일정한 시간이 경과한 다음 제1인에이블 신호(EN1)도 활성화 된다. 제1인에이블 신호(EN1)가 활성화 될 때 상기 제2인에이블 신호(EN2)는 불활성화 되는 것도 가능하다. 여기서 일정한 시간이라 함은, 스위칭 증폭 드라이버(800) 로부터 출력되는 신호(out)에 의해 DC 차단 커패시터(Cdc)의 입력단(f13)에 목표한 DC 오프셋 전압이 일정하게 형성되는 때의 시간을 의미한다. Initially, when the system (not shown) including the switching
스위칭 증폭 드라이버(800)가 포함된 시스템(미도시)이 턴 오프 되는 초기에는, 제1인에이블 신호(EN1)는 불활성화 되고 제2인에이블 신호(EN2)는 활성화되며, 이 후 일정한 시간이 경과한 다음에는 상기 제2인에이블 신호(EN2)도 불활성화 된다. Initially, when the system (not shown) including the switching
도 9는 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 동작 원리와 부하와의 관계를 나타낸다. 9 shows the relationship between the operating principle and the load of the switching amplification driver according to the present invention.
도 9를 참조하면, 상술한 바와 같이, 스위칭 증폭 드라이버가 턴 온 될 때 제1인에이블 신호(EN1)는 불활성 상태이고 제2인에이블 신호(EN2)만 활성화 상태이므로, 제1스위칭 증폭부(810)는 트라이 스테이트(tri-state)의 하이 임피던스(high impedance) 상태가 되고, 제2스위칭 증폭부(850)만 동작하게 된다. 이 때 제2스위칭 증폭부(850)로부터 출력되는 직류 성분은 DC 차단 커패시터(Cdc)에 의해 차단되고, 교류 성분은 잡음분할 용 저항(Rd)의 저항 값과 부하의 등가 저항(Req)의 저항 값의 비에 따라 등가 저항(Req)의 한 쪽 단자에 강하된다. Referring to FIG. 9, since the first enable signal EN1 is inactive and only the second enable signal EN2 is activated when the switching amplifier driver is turned on, the first switching amplifier ( The 810 enters a tri-state high impedance state, and only the
등가 저항(Req)에 강하되는 교류 성분의 크기(Vac)는 수학식 1과 같이 표시할 수 있다. The magnitude Vac of the AC component falling in the equivalent resistance Req may be expressed as in Equation (1).
여기서 Req는 등가저항의 저항 값, Rd는 잡음분할 용 저항의 저항 값이고, 은 은 제2스위칭 증폭부(850)로부터 출력되는 잡음 성분의 크기이다. Where Req is the resistance value of the equivalent resistor, Rd is the resistance value of the noise splitting resistor, and Is the magnitude of the noise component output from the
수학식 1을 참조하면, 잡음분할 용 저항(Rd)의 임피던스가 크면 클수록 부하(Req)에 나타나는 잡음의 영향은 감소하게 되며 결국 기동 소음이 현저하게 줄어들게 됨을 알 수 있다. 그러나 잡음분할 용 저항(Rd)의 임피던스를 너무 크게 하면, DC 차단용 커패시터(Cdc)를 충전시키는 시간이 지나치게 길게 되므로, 적절한 임피던스 값을 가지도록 조절하여야 한다. Referring to
상기 본 발명의 핵심 아이디어를 요약하면, 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버(800)는, 게이트 드라이버(850) 및 잡음분할 용 저항(Rd)을 추가하고, 추가된 게이트 드라이버(850)의 출력과 기존의 게이트 드라이버(810)의 출력을 잡음분할 용 저항(Rd)로 서로 연결시키는 것이다. 이렇게 함으로서, 시스템이 턴 온 되거나 턴 오프 될 때, 추가된 게이트 드라이버(850) 및 잡음분할 용 저항(Rd)을 이용하여, 스위칭 증폭 드라이버(800)로부터 출력되는 스텝신호(도 7참조)에 의해 발생하는 잡음을 부하 단에서는 최대한 감소시킬 수 있다. Summarizing the core idea of the present invention, the switching
도 10은 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 다른 일실시예이다. 10 is another embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 10을 참조하면, 스위칭 증폭 드라이버(1000)는 제1스위칭 증폭부(1010) 및 제2스위칭 증폭부(1050)를 구비한다. Referring to FIG. 10, the switching
제1스위칭 증폭부(1010)는 제1인에이블 신호(EN1)에 응답하여 상기 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭하며, 제1게이트 드라이버(1011), 제1구동 트랜지스터(1012) 및 제2구동 트랜지스터(1013)를 구비한다. 제1게이트 드라이버(1011)는 제1인에이 블 신호(EN1) 및 펄스폭 변조된 신호(PWM)에 응답하여 제1게이트전압(G11) 및 제2게이트전압(G12)을 출력한다. 제1구동 트랜지스터(1012)는 일 단자가 전원전압(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자가 출력단자(out)에 연결되며 게이트에 제1게이트전압(G11)이 인가된다. 제2구동 트랜지스터(1013)는 일 단자가 출력단자(out)에 연결되고 다른 일 단자가 접지전압(GND)에 연결되며 게이트에 제2게이트전압(G12)이 인가된다. The
제2스위칭 증폭부(1050)는 제2인에이블 신호(EN2)에 응답하여 펄스폭 변조신호(PWM)를 증폭하며, 제2게이트 드라이버(1051), 제3구동 트랜지스터(1052) 및 제4구동 트랜지스터(1053)를 구비한다. 제2게이트 드라이버(1051)는 제2인에이블 신호(EN2) 및 펄스폭 변조된 신호(PWM)에 응답하여 제3게이트전압(G21) 및 제4게이트전압(G22)을 출력한다. 제3구동 트랜지스터(1052)는 일 단자가 전원전압(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자가 출력단자(out1)에 연결되며 게이트에 제3게이트전압(G21)이 인가된다. 제4구동 트랜지스터(1053)는 일 단자가 출력단자(out)에 연결되고 다른 일 단자가 접지전압(GND)에 연결되며 게이트에 제4게이트전압(G22)이 인가된다. The
제2스위칭 증폭부(1050)의 출력 임피던스는 스위칭 증폭 드라이버가 구동할 부하의 임피던스에 비해 크고, 제1스위칭 증폭부(1010) 및 제2스위칭 증폭부(1050)의 출력단자(out)는 서로 연결된다. The output impedance of the
도 8에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(800) 및 도 10에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(1000)의 차이점은, The difference between the switching
1. 잡음분할 용 저항(Rd) 및 1. Noise Resistor (Rd) and
2. 제2스위칭 증폭부가 가지는 높은 출력 임피던스이다. 2. The high output impedance of the second switching amplifier.
도 10에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(1000)의 경우 제2스위칭 증폭부(1050)의 출력 임피던스와 부하의 입력 임피던스의 차이를 이용하여 부하에서 느끼는 잡음을 최소한으로 억제한다. 반면에, 도 8에 도시된 스위칭 증폭 드라이버(800)의 경우 제2스위칭 증폭부(850)뿐만 아니라 잡음분할 용 저항(Rd)을 더불어 사용하여 부하에서 느끼는 잡음을 최소한으로 억제한다. 이 외에도 본 발명의 핵심 사상인 부하 임피던스와 증폭기의 출력 임피던스의 차이를 이용하여 부하에서 느끼는 잡음을 최소한으로 하는 방식을 구현하는 다양한 회로가 가능할 것이다. In the switching
도 11은 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 또 다른 일실시예이다. 11 is yet another embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 11에 기재된 스위칭 증폭 드라이버는 도 2에 도시된 하나의 공급전원을 사용하는 단일출력 PWM 스위칭 오디오의 구성 중 저역통과필터(220)와 스위칭 증폭기(210)를 결합한 것이다. 즉 제1스위칭 증폭부(1110) 및 제2스위칭 증폭부(1150)의 출력단자에 인덕터(L1, L2)를 각각 연결시키고, 상기 2개의 인덕터(L1, L2)를 잡음분할 용 저항(Rd)로 결합한다. 인덕터(L1, L2)와 커패시터(C)는 저역통과필터를 구성한다. The switching amplification driver described in FIG. 11 combines the
도 12는 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 또 다른 일실시예이다. 12 is yet another embodiment of a switching amplification driver according to the present invention.
도 10에 도시된 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 경우 제1게이트 드라이버(1011)와 제2게이트 드라이버(1051)에는 동일한 PWM 신호(PWM)가 인가되는데 반해, 도 12에 도시된 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버의 경우 제1게이트 드라이버(1210)에 인가되는 PWM 신호(PWM1)와 제2게이트 드라이버(1251)에 인가되는 PWM 신호(PWM2)가 서로 다르다. 제1게이트 드라이버(1201)에 인가되는 PWM 신호(PWM1)는 정상적인 PWM 출력이고, 제2게이트 드라이버(1251)에 인가되는 PWM 신호(PWM2)는 스위칭 증폭기 또는 스위칭 증폭기를 구비하는 시스템이 턴 온 될 때 또는 턴 오프 될 때에만 한정적으로 사용한다. In the switching amplification driver according to the present invention illustrated in FIG. 10, the same PWM signal PWM is applied to the
즉, 턴 온 될 때, 제2게이트 드라이버(1251)에 인가되는 PWM 신호(PWM2)는, 폭(Width)이 점점 넓어지다가 하프 듀티(Half Duty)에 이르면 이 후에는 계속하여 하프 듀티를 유지하고, 턴 오프 될 때는 하프 듀티에서 폭이 점점 좁아지다가 더 이상 표현할 수 없을 정도로 폭이 좁아지면 이 후에는 계속하여 로우(low) 상태를 유지한다. That is, when turned on, when the PWM signal PWM2 applied to the
경우에 따라서 잡음분할 용 저항(Rd)은 스위칭 증폭 드라이버가 구현된 반도체 칩에 내장될 수도 있지만, 칩의 외부에 설치하는 것도 가능하다. In some cases, the noise splitting resistor Rd may be embedded in a semiconductor chip in which a switching amplification driver is implemented, but may be installed outside the chip.
결론적으로 본 발명에서 추가시킨 제2게이트 드라이버(850, 1050)는 구동 능력이 그다지 클 필요가 없기 때문에, 실제로 구현할 때 정밀한 회로 대신 간단한 회로로 충분하기 때문에 이를 반도체로 구현할 때 적은 면적이 소요되게 된다. Since there is no conclusion invention in which the second gate driver (850, 1050) have much larger the drivability added in this, so when actually implemented, because instead of sufficient a simple circuit precise circuit takes a small area when implementing it as a semiconductor do.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. In the above description, the technical idea of the present invention has been described with the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention by way of example and do not limit the present invention. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위칭 증폭 드라이버 및 상기 스위칭 증폭 드라이버를 구비하는 오디오 증폭기는, PWM 스위칭 증폭기가 동작을 시작할 때와 끝낼 때 DC 오프셋(offset) 전압에 의해 발생하는 소음을 최소한으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다. As described above, the switching amplification driver and the audio amplifier including the switching amplification driver according to the present invention minimize the noise generated by the DC offset voltage when the PWM switching amplifier starts and ends operation. There is an advantage to this.
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---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101185655B1 (en) * | 2011-08-04 | 2012-09-24 | 주식회사 씨자인 | Modulation apparatus for class d switching amplifier |
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EP3602779A4 (en) * | 2017-03-27 | 2020-04-15 | Waveguide Corporation | Integrated switched-mode power amplifiers |
KR102028388B1 (en) * | 2017-10-18 | 2019-10-07 | 한국전기연구원 | Gate driving circuit and power switch control device comprising the same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7078964B2 (en) | 2003-10-15 | 2006-07-18 | Texas Instruments Incorporated | Detection of DC output levels from a class D amplifier |
JP2007049614A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Princeton Technology Corp | Asynchronous btl design for class-d audio amplifier |
Family Cites Families (1)
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US6593806B1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-07-15 | Cirrus Logic, Inc. | Circuits and methods for compensating switched mode amplifiers |
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-
2008
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7078964B2 (en) | 2003-10-15 | 2006-07-18 | Texas Instruments Incorporated | Detection of DC output levels from a class D amplifier |
JP2007049614A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Princeton Technology Corp | Asynchronous btl design for class-d audio amplifier |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100952176B1 (en) * | 2009-10-19 | 2010-04-09 | 주식회사 바이콤 | A structure of digital audio amplifier |
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