KR100911462B1 - An amplifier and an audio output apparatus, and an audio signal output system thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오디오 신호의 출력 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오디오 신호를 PWM 신호로 변환할 때, 오디오 신호의 출력 위치를 지정하는 어드레스 신호를 함께 전송하도록 함으로써, 원하는 출력장치에서 오디오 신호를 출력할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다. The present invention relates to an audio signal output system. More particularly, when converting an audio signal into a PWM signal, an audio signal is output from a desired output device by transmitting an address signal specifying an output position of the audio signal together. The present invention relates to an invention that enables to do so.
일반적으로 건물 내에서 안내방송 등을 위한 오디오 출력 시스템을 구축하는 경우 각각의 오디오 출력 장치마다 개별적인 앰프 및 스피커를 구비하도록 하고, 이를 배선하여 방송실로 결선하는 방법을 사용하여 왔다. 이로 인해 앰프가 구비된 오디오 출력 장치의 구비 및 배선 등의 설비의 증가로 인해 과다한 비용, 배선 배치의 복잡성 등이 문제가 되어 이에 대한 개선이 절실히 요구되고 있다. 복수개의 오디오 출력 장치를 설치하여 운용하는 경우에는 각각의 오디오 출력 장치마다 오디오 신호를 전송하는 개별적인 배선이 필요하게 되며, 아날로그 신호를 전송함으로써 선의 굵기, 품질 및 접속방법 등에 의해 음질이 달라지게 된다. 이로 인해 고 가의 굵은 선과 커넥터(connector)가 요구되는 문제점이 있다. In general, in the case of constructing an audio output system for guiding broadcasting in a building, each audio output apparatus has been provided with a separate amplifier and a speaker and wired to the broadcasting room. As a result, due to the increase in the provision of an audio output device equipped with an amplifier and an increase in equipment such as wiring, excessive cost and complexity of wiring arrangement are a problem, and an improvement thereof is urgently required. In the case of installing and operating a plurality of audio output devices, an individual wiring for transmitting an audio signal is required for each audio output device, and the sound quality is changed by the thickness of the wire, the quality and the connection method by transmitting the analog signal. As a result, expensive thick wires and connectors are required.
특히, 전관 방송용의 오디오 출력 시스템에 있어서, 방송실에 설치하고자 하는 룸(room) 수 만큼의 앰프를 설치해야 하고, 각각의 스피커선을 배선하고 있기 때문에, 배선에 상당한 비용이 소요된다. 또한, 이더넷(ethernet) 또는 랜(LAN)을 이용하여 각 룸마다 앰프를 설치하고, 중앙 방송실에서 앰프를 제어하는 방식의 경우에는 스피커 선을 절약하고, 배선공사가 단순해진다는 장점이 있지만, 앰프의 수량이 룸 수만큼 요구된다는 문제점을 존재한다.In particular, in an audio output system for public address broadcasting, as many amplifiers as the number of rooms to be installed in a broadcasting room must be provided, and each speaker wire is wired, a considerable cost is required for wiring. In addition, the method of installing the amplifier in each room using Ethernet or LAN and controlling the amplifier in the central broadcasting room saves the speaker wire and simplifies the wiring work. The problem exists that the quantity of is required by the number of rooms.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 앰프를 사용해 다수의 출력장치에 선택적으로 오디오 신호를 출력시킬 수 있도록 하고, 앰프와 출력장치 사이의 오디오 라인의 배선 수를 최소화할 수 있도록 하는 앰프 장치 및 오디오 출력장치와 이에 의한 오디오 신호 출력 시스템에 관한 것이다.Technical problem to be solved by the present invention is to provide an amplifier device to selectively output the audio signal to a plurality of output devices using a single amplifier, and to minimize the number of wiring of the audio line between the amplifier and the output device and An audio output device and an audio signal output system thereby.
상기의 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 오디오 신호 출력 시스템은 오디오 신호가 출력될 출력 단자의 어드레스 신호를 상기 오디오 신호와 합성하고, 상기 합성된 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 전송하는 앰프장치; 및 상기 앰프장치에서 전송된 상기 PWM 오디오 신호로부터 상기 어드레스 신호를 추출하여 상기 PWM 오디오 신호의 출력 여부를 결정하고, 출력 결정에 따라 상기 오디오 신호를 출력하는 오디오 출력장치를 포함하고, 상기 오디오 출력장치는, 상기 앰프장치에서 전송된 상기 PWM 오디오 신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 수신된 PWM 오디오 신호의 출력을 개폐하는 개폐부; 상기 수신된 PWM 오디오 신호를 평활하여 상기 오디오 출력장치의 전원으로 사용하는 전원 공급부; 상기 수신된 PWM 오디오 신호로부터 상기 어드레스 신호를 검출하여, 상기 개폐부의 온 또는 오프를 제어하는 출력 제어부; 및 상기 개폐부를 통해 제공되는 오디오 신호를 출력하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an audio signal output system according to the present invention comprises: an amplifier device for synthesizing an address signal of an output terminal to which an audio signal is output with the audio signal, and converting the synthesized audio signal into a PWM signal; And an audio output device configured to extract the address signal from the PWM audio signal transmitted from the amplifier device, determine whether to output the PWM audio signal, and output the audio signal according to the output decision. The signal receiving unit for receiving the PWM audio signal transmitted from the amplifier device; An opening and closing unit for opening and closing an output of the received PWM audio signal; A power supply which smoothes the received PWM audio signal and uses the power as the power of the audio output device; An output control unit which detects the address signal from the received PWM audio signal and controls the on / off of the opening / closing unit; And a speaker for outputting an audio signal provided through the opening and closing unit.
상기의 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 앰프 장치는 오디오 신호를 입력받는 신호 입력부; 상기 입력된 오디오 신호를 출력할 수 있는 주파수 대역으로 가공하는 프리 앰프부; 상기 오디오 신호가 출력될 출력 단자의 어드레스 신호를 입력받는 어드레스 신호 인터페이스부; 상기 프리 앰프부에서 가공된 오디오 신호와 상기 어드레스 신호 인터페이스부를 통해 수신된 어드레스 신호를 합성하는 신호 합성부; 상기 신호 합성부에서 합성된 신호를 PWM 오디오 신호로 변환 및 증폭하는 파워 앰프부; 상기 파워 앰프부에서 변환된 상기 PWM 오디오 신호를 출력하는 신호 출력부; 및 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the amplifier device according to the present invention comprises a signal input unit for receiving an audio signal; A preamplifier configured to process the input audio signal into a frequency band capable of outputting the input audio signal; An address signal interface which receives an address signal of an output terminal to which the audio signal is output; A signal synthesizing unit for synthesizing the audio signal processed by the preamplifier unit and the address signal received through the address signal interface unit; A power amplifier converting and amplifying the signal synthesized by the signal synthesizer into a PWM audio signal; A signal output unit configured to output the PWM audio signal converted by the power amplifier unit; And it characterized in that it comprises a power supply for supplying power.
상기의 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 오디오 출력 장치는 앰프장치에서 전송된 PWM 오디오 신호를 수신하는 신호 수신부; 상기 수신된 PWM 오디오 신호의 출력을 개폐하는 개폐부; 상기 수신된 PWM 오디오 신호를 평활하여 상기 오디오 출력장치의 전원으로 사용하는 전원 공급부; 상기 수신된 PWM 오디오 신호로부터 어드레스 신호를 검출하여, 상기 개폐부의 온 또는 오프를 제어하는 출력 제어부; 및 상기 개폐부를 통해 제공되는 오디오 신호를 출력하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an audio output device according to the present invention includes a signal receiving unit for receiving a PWM audio signal transmitted from the amplifier device; An opening and closing unit for opening and closing an output of the received PWM audio signal; A power supply which smoothes the received PWM audio signal and uses the power as the power of the audio output device; An output control unit which detects an address signal from the received PWM audio signal and controls on / off of the opening / closing unit; And a speaker for outputting an audio signal provided through the opening and closing unit.
본 발명에 따르면, 오디오 신호의 출력 위치를 지정하는 어드레스 신호를 오디오 신호와 함께 전송함으로써, 원하는 출력장치에서 오디오 신호를 선택적으로 출력할 수 있도록 한다.According to the present invention, by transmitting the address signal specifying the output position of the audio signal with the audio signal, it is possible to selectively output the audio signal from the desired output device.
또한, 앰프에서 출력되는 PWM 오디오 신호를 오디오 신호 출력을 위한 전원으로 사용함으로써, 추가적인 전원을 사용하지 않고서도 오디오 출력 장치를 구동할 수 있도록 한다. In addition, by using the PWM audio signal output from the amplifier as a power source for the audio signal output, it is possible to drive the audio output device without using an additional power supply.
또한, 앰프와 오디오 출력장치 사이의 오디오 라인의 배선 수를 최소화할 수 있도록 한다.It also helps to minimize the number of wires in the audio line between the amplifier and the audio output device.
이하, 본 발명에 의한 앰프 장치 및 오디오 출력장치와 이에 의한 오디오 신호 출력 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, an amplifier device and an audio output device and an audio signal output system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 오디오 신호 출력 시스템을 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 앰프 장치(100), 오디오 출력장치 1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)을 포함한다.1 is a block diagram of an embodiment for explaining an audio signal output system according to the present invention. The
앰프 장치(100)는 오디오 신호가 출력될 출력 단자의 어드레스 신호를 오디오 신호와 합성하고, 합성된 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 오디오 출력장치1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치N(140)로 출력한다. The
도 2는 도 1에 도시된 앰프 장치(100)를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 신호 입력부(200), 프리 앰프부(210), 어드레스 신호 인터페이스부(220), 신호 합성부(230), 파워 앰프부(240), 신호 출력부(250), 상태 감시부(260) 및 전원부(270)로 구성된다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an exemplary embodiment of the
신호 입력부(200)는 마이크 등에 의해 입력된 오디오 신호, 음악 재생을 위한 오디오 신호, 또는 소방관련 오디오 신호 등 다양한 오디오 신호를 입력단자 IN1을 통해 입력받는다. 신호 입력부(200)는 입력된 오디오 신호를 프리 앰프부(210)로 출력한다.The
프리 앰프부(210)는 신호 입력부(200)로부터 수신된 오디오 신호를 오디오 출력장치 1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)에서 출력할 수 있는 주파수 대역으로 가공하고, 가공된 오디오 신호를 신호 합성부(230)로 출력한다. 프리 앰프부(210)는 사용자가 원하는 주파수 대역을 재생할 수 있도록 하기 위해 로우패스 필터 및 하이패스 필터를 구비하며, 오디오 신호의 전체 레벨을 제어한다.The
한편, 어드레스 신호 인터페이스부(220)는 컴퓨터 등 어드레스 신호의 입력을 위한 장치를 통해 어드레스 신호를 입력받는다. 어드레스 신호는 오디오 신호가 출력될 오디오 출력장치 1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)의 출력 주소정보를 의미한다. 사용자는 오디오 신호가 출력된 오디오 출력장치 1 내지 N 모두에 대한 어드레스 신호를 입력할 수도 있고, 그 중 일부의 어드레스 신호만을 입력할 수도 있다. 어드레스 신호 인터페이스부(220)는 시리얼 통신을 담당하는 UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) 등의 비동기 통신용 IC를 구비하고 있으며, 이를 통해 컴퓨터 등의 입력장치를 통해 입력된 어드레스 신호를 신호 합성부(230)로 출력한다.Meanwhile, the address
신호 합성부(230)는 프리 앰프부(210)에서 가공된 오디오 신호와 어드레스 신호 인터페이스부(220)를 통해 수신된 어드레스 신호를 믹서 회로(미도시)를 통해 합성하고, 합성된 오디오 신호를 파워 앰프부(240)로 출력한다.The
파워 앰프부(240)는 신호 합성부(230)에서 합성된 신호를 PWM(Pulse-Width-Modulation) 오디오 신호로 변환 및 증폭하고, 변환 및 증폭된 오디오 신호를 신호 출력부(250)로 출력한다. 이를 위해, 파워 앰프부(240)는 Class-D 앰프를 사용한다. Class-D 앰프를 사용하는 파워 앰프부(240)는 오디오 신호를 PWM 신호로 변환시킨 다음 이를 증폭하기 위해, PWM 변조기와 PWM 신호를 증폭시키는 D Class Switching 출력단으로 구성된다. 신호의 증폭이 PWM 신호 상태에서 이루어지므로 신호의 왜곡이 최소화되며, 높은 S/N 비를 확보할 수 있다. 또한, 기존의 아날로그 A급, AB급 앰프의 경우 전력 효율이 30~60[%]정도의 효율을 가지고 있다. 본 발명의파워 앰프부(240)는 Class-D 앰프를 사용하므로, 90[%] 이상의 전력 효율을 얻을 수 있다. The
신호 출력부(250)는 파워 앰프부(240)에서 변환 및 증폭된 PWM 오디오 신호를 출력단자 OUT1을 통해 오디오 출력장치 1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)로 출력한다. 이를 위해 신호 출력부(250)는 오디오 출력장치 1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)와 2 라인의 신호선으로 연결되어 있다.The
상태 감시부(260)는 파워 앰프부(240)의 상태를 감시하고, 감시한 결과를 어드레스 신호 인터페이스부(220)로 출력한다. 파워 앰프부(240)의 상태 감시정보는 파워 앰프부(240)의 이상 온도, 정격 이상의 오디오 출력장치와의 연결 여부, 오디오 출력장치와의 단락 여부 등에 대한 상태 정보를 의미한다. The
상태 감시부(260)로부터 파워 앰프부(240)의 이상 여부에 대한 상태 정보를 수신한 어드레스 신호 인터페이스부(220)는 상태 감시정보를 사용자의 컴퓨터로 출력한다. 컴퓨터는 파워 앰프부(240)의 상태 감시정보를 디스플레이한다. The
전원부(270)는 앰프장치(100)의 각 구성요소 즉, 신호 입력부(200), 프리 앰프부(210), 어드레스 신호 인터페이스부(220), 신호 합성부(230), 파워 앰프부(240), 신호 출력부(250) 및 상태 감시부(260)에 전원을 공급한다. 전원부(270)는 상용 전원 또는 비상 발전용 전원을 사용하여 전원을 공급할 수 있다.The
앰프장치(100)에서 전송된 PWM 오디오 신호는 오디오 출력장치 1(110), 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)로 각각 전송된다. The PWM audio signal transmitted from the
오디오 출력장치 1 내지 (110, 120,..N)은 각각 앰프장치(100)에서 전송된 PWM 오디오 신호로부터 어드레스 신호를 추출하여 PWM 오디오 신호의 출력 여부를 결정하고, 출력 결정에 따라 오디오 신호를 출력한다. 오디오 출력장치 1 내지 (110, 120,..N)의 구성요소는 내부 구성요소가 동일하므로, 이하에서는 하나의 오디오 신호 출력장치에 대한 세부 구성 요소를 설명한다.The audio output devices 1 to (110, 120, ..N) extract address signals from the PWM audio signals transmitted from the
도 3은 도 1에 도시된 오디오 출력장치 중 어느 하나를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 신호 수신부(300), 출력 제어부(310), 전원 공급부(320), 개폐부(330) 및 스피커(340)로 구성된다.FIG. 3 is a block diagram of an exemplary embodiment for explaining any one of the audio output apparatuses illustrated in FIG. 1, and includes a
신호 수신부(300)는 앰프장치(100)에서 전송된 PWM 오디오 신호를 입력단자 IN2를 통해 수신하고, 수신한 PWM 오디오 신호를 출력 제어부(310), 전원 공급부(320) 및 개폐부(330)로 각각 출력한다.The
출력 제어부(310)는 신호 수신부(300)에서 수신된 PWM 오디오 신호로부터 어드레스 신호를 검출하여, 개폐부(330)의 온 또는 오프를 제어한다. 이를 위해, 출력 제어부(310)는 밴드패스 필터(312) 및 제어부(314)를 구비한다.The
밴드패스 필터(312)는 수신된 PWM 오디오 신호 중에서 어드레스 신호를 검출하고, 검출된 어드레스 신호를 제어부(314)로 출력한다. 수신된 PWM 오디오 신호는 앰프장치(100)의 신호 합성부(230)에서 오디오 신호와 합성된 어드레스 신호가 포함되어 있다. 밴드패스 필터(312)는 합성된 신호 중에서 어드레스 신호를 추출한다. The
제어부(314)는 밴드패스 필터(312)에서 검출된 어드레스 신호에 대응하여, 개폐부(330)의 온 또는 오프를 제어한다. 즉, 제어부(314)는 검출된 어드레스 신호가 자신의 오디오 출력장치를 나타내는 어드레스 신호와 일치한다고 판단되면, 개 폐부(330)가 온 스위칭 동작을 하도록 하는 제어신호를 출력한다. 또한, 제어부(314)는 검출된 어드레스 신호가 자신의 오디오 출력장치를 나타내는 어드레스 신호와 일치하지 않는다고 판단되면, 개폐부(330)가 오프 스위칭 동작을 하도록 하는 제어신호를 출력한다. 제어부(314)의 구동 전원은 PWM 오디오 신호가 평활된 직류 전원을 사용한다.The
개폐부(330)는 신호 수신부(300)로부터 수신된 PWM 오디오 신호의 출력을 개폐한다. 이를 위해, 개폐부(330)는 스위치(332) 및 로우패스 필터(334)를 구비한다. The opening and
스위치(332)는 출력 제어부(310)의 제어에 따라, 신호 수신부(300)로부터 수신된 PWM 오디오 신호의 출력을 개폐한다. 즉, 제어부(314)로부터 온 스위칭 동작을 위한 제어신호를 수신하면, 스위치(332)는 신호 수신부(300)에서 제공된 PWM 오디오 신호를 로우패스 필터(334)로 출력한다. 그러나, 제어부(314)로부터 오프 스위칭 동작을 위한 제어신호를 수신하면, 스위치(332)는 신호 수신부(300)에서 제공된 PWM 오디오 신호가 로우패스 필터(334)로 출력되는 것을 차단한다. 스위치(332)의 구동 전원은 PWM 오디오 신호가 평활된 직류 전원을 사용한다.The
로우패스 필터(334)는 스위치(332)를 통해 출력되는 PWM 오디오 신호를 스피커(340)에서 출력할 수 있는 오디오 신호로 변환하고, 변환된 오디오 신호를 스피커(340)로 출력한다.The
스피커(340)는 개폐부(330)를 통해 제공되는 오디오 신호를 출력한다.The
한편, 전원 공급부(320)는 수신된 PWM 오디오 신호를 평활하여 오디오 출력 장치의 전원으로 사용한다. 이를 위해, 전원 공급부(320)는 평활 회로(322) 및 정전압부(324)로 구성된다.On the other hand, the
평활 회로(322)는 신호 수신부(300)에서 수신된 PWM 오디오 신호를 평활하여 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 정전압부(324)로 출력한다.The smoothing
정전압부(324)는 평활 회로(322)에서 평활된 직류 전원을 제어부(314) 및 스위치(332)의 동작을 위한 전원으로 조정하고, 조정된 직류 전원을 각각 제어부(314) 및 스위치(332)로 출력한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이, PWM 오디오 신호가 평활된 직류 전원을 오디오 신호의 출력을 위한 구동 전원으로 사용하기 때문에, 오디오 출력장치에 별도의 전원 공급을 위한 구성요소를 필요치 아니하며, 낮은 전력을 사용하면서도 원하는 오디오 출력장치를 통해 오디오 신호를 출력할 수 있다.The
전술한, 오디오 신호 출력 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140)가 서로 병렬적으로 연결되어 있다. 따라서, 앰프장치(100)와 오디오 출력장치 2(120),..오디오 출력장치 N(140) 사이에 배선을 단순화할 수 있으므로, 배선 공사가 용이하다.In the above-described audio signal output system, as illustrated in FIG. 1, audio output device 2 120 and audio
이러한 본원 발명인 앰프 장치 및 오디오 출력장치와 이에 의한 오디오 신호 출력 시스템은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이 다.Such an amplifier device and an audio output device and an audio signal output system according to the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but this is merely illustrative, and those skilled in the art are It will be understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 오디오 신호 출력 시스템을 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.1 is a block diagram of an embodiment for explaining an audio signal output system according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 앰프 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram of an exemplary embodiment for describing the amplifier device illustrated in FIG. 1.
도 3는 도 1에 도시된 오디오 출력장치 중 어느 하나를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram of an exemplary embodiment for describing any one of the audio output apparatus shown in FIG. 1.
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