KR101037167B1 - Carrier noise reduction apparatus for digital amp - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A carrier noise reducing device at a digital amplifier is provided to increase a PWM carrier frequency by using a notch filter. CONSTITUTION: A low pass filter receives inputs of a PWM signal. The lower pass filter demodulates the PWM signal into an analog signal by performing a low pass filtering. A notch filer sets a resonant frequency for agreeing the PWM carrier frequency. The notch filter receives an input of an outputted analog signal from the low pass filtering. The notch filter removes a residue PW carrier frequency noise according to the PWM carrier frequency which residues the demodulated analog signal.

Description

디지털 앰프에서의 캐리어 노이즈 저감 장치{CARRIER NOISE REDUCTION APPARATUS FOR DIGITAL AMP} Carrier noise reduction device in digital amplifier {CARRIER NOISE REDUCTION APPARATUS FOR DIGITAL AMP}

본 발명은 디지털 앰프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 D급 디지털 앰프 또는 풀 디지털 앰프에서 캐리어 노이즈를 저감시키는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a digital amplifier, and more particularly, to an apparatus for reducing carrier noise in a class D digital amplifier or a full digital amplifier.

D급 디지털 앰프는 아날로그 시그널을 PWM(Pulse Width Modulation) 시그널로 변조하여, PWM 시그널을 스위칭 전력 증폭하고, 증폭된 PWM 시그널을 LPF(Low Pass Filter)를 통하여 저역통과 필터링하여 아날로그 시그널로 복조하는 앰프이다.Class D digital amplifier modulates an analog signal into a pulse width modulation (PWM) signal, amplifies the switching power, and amplifies the analog signal by lowpass filtering the amplified PWM signal through a low pass filter (LPF). to be.

그리고 풀 디지털 앰프는 아날로그 시그널을 디지털 시그널로 변경하거나 디지털 시그널을 받아 디지털 시그널을 디지털 앰프 프로세서(Digital AMP Processor 또는 Digital Audio PWM Processor)를 통하여 디지털 시그널 프로세싱을 하고 PWM 시그널로 변조하여, PWM 시그널을 스위칭 전력 증폭하고, 증폭된 PWM 시그널을 LPF 를 통하여 다시 아날로그 시그널로 복조하는 앰프이다.The full digital amplifier converts an analog signal into a digital signal or receives a digital signal and digitally processes the digital signal through a digital amplifier processor (Digital AMP Processor or Digital Audio PWM Processor) and modulates it into a PWM signal to switch the PWM signal. This amplifier amplifies the power and demodulates the amplified PWM signal back into an analog signal through LPF.

D급 디지털 앰프 및 풀 디지털 앰프에서 PWM 스위칭 주파수(PWM 캐리어 주파수, Fsw)는 처리하는 아날로그 시그널의 주파수 상한, 디지털 앰프의 성능 및 효율, EMI(Electro Magnetic Interference) 및 무선 간섭(Radio Interference) 등을 고려하여 결정한다. In Class D digital amplifiers and full digital amplifiers, the PWM switching frequency (PWM carrier frequency, Fsw) is the upper limit of the frequency of the analog signal to be processed, the performance and efficiency of the digital amplifier, Electro Magnetic Interference (EMI) and Radio Interference (Radio Interference). Decide by considering.

상기 LPF는 PWM 시그널 중 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 성분을 제거하고 아날로그 시그널을 복조하는 역할을 한다. 상기 LPF로는 통상 수동(Passive) LC 필터를 사용하는데, 상기 수동(Passive) LC 필터의 필터 차수 및 차단 주파수(Cut off frequency, Fo)는 처리하는 아날로그 시그널의 주파수 상한 및 PWM 스위칭 주파수(Fsw) 등을 고려하여 결정한다. The LPF removes a PWM carrier frequency (Fsw) component of the PWM signal and serves to demodulate the analog signal. A passive LC filter is typically used as the LPF. The filter order and cut off frequency (Fo) of the passive LC filter are the upper limit of the analog signal to be processed and the PWM switching frequency (Fsw). Decide by considering.

그런데 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 성분은 상기 LPF를 통과해도 완전하게 없어지지 않고 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈로 잔류한다. 상기 LPF 통과 후에도 잔류하는 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈의 레벨은, PWM 시그널의 전압 크기(이하, Vsw), 차단 주파수(Fo)와 PWM 캐리어 주파수(Fsw)의 비, LPF의 필터 차수 등에 의해 결정된다. However, even if the PWM carrier frequency (Fsw) component passes through the LPF, it does not disappear completely and remains as PWM carrier frequency (Fsw) noise. The level of PWM carrier frequency (Fsw) noise remaining after the LPF pass is determined by the voltage magnitude (hereinafter referred to as Vsw) of the PWM signal, the ratio of the cutoff frequency Fo and the PWM carrier frequency Fsw, the filter order of the LPF, and the like. do.

상기 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈는 디지털 앰프의 출력 파형 확인 및 측정시 설계자들 및 사용자들 사이에서 많은 이슈가 되고 있다. 즉, 현재도 디지털 앰프를 처음 접하는 사용자들은 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈로 인하여 많은 혼동과 불안감을 느끼고 있다. The residual PWM carrier frequency (Fsw) noise has become a major issue among designers and users when checking and measuring output waveforms of digital amplifiers. In other words, users who are new to digital amplifiers still feel a lot of confusion and anxiety due to residual PWM carrier frequency (Fsw) noise.

현재 디지털 앰프 설계자들 및 사용자들 사이에서 통용되고 있는 결론은, 상기 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈는 가청 주파수 대역보다 매우 높기 때문에(통상 200KHz~600KHz), 사람의 귀에는 들리지 않아 문제되지 않는다고 정의하고, 측정시는 20KHz LPF / 22KHz LPF / AES17 Filter 등을 통과하여 측정한다. The conclusion that is currently accepted among designers and users of digital amplifiers is that the residual PWM carrier frequency (Fsw) noise is much higher than the audible frequency band (typically 200KHz to 600KHz), so it is inaudible to human ears and does not matter. In the case of measurement, measure through 20KHz LPF / 22KHz LPF / AES17 Filter.

그러나 LPF 통과 후 잔류되는 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈는 스피커 선이 매우 긴 PA(Public Address system) 앰프의 경우 주변 기기에 영향을 주는 노이즈 원이 될 가능성이 있다. However, the residual PWM carrier frequency (Fsw) noise after the LPF pass can be a source of noise affecting the peripherals in the case of public address system (PA) amplifiers with very long speaker lines.

일반적으로 가정용 오디오 앰프의 경우 스피커 선은 통상 3미터 이하이고 길어야 10m이하이다. 또한 가정용 오디오 앰프의 출력은 비교적 저출력이고 저 임피던스(4~8ohm) 드라이브이어서 PWM 스위칭 전압도 비교적 낮아 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈는 보통 0.5V ~ 3V이다.In general, for home audio amplifiers, the speaker wire is usually 3 meters or less and at most 10 meters or less. In addition, the output of the home audio amplifier is a relatively low output, low impedance (4-8 ohm) drive, so the PWM switching voltage is relatively low, so the PWM carrier frequency (Fsw) noise is typically 0.5V to 3V.

그러나 PA 앰프의 경우에는 스피커 선이 긴 경우 1km 까지 사용되고, 출력과 상관없이 100Vrms의 스피커 출력 전압을 내야 하므로 PWM 스위칭 전압은 매우 높아 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈가 수V ~ 10V 근처가 되어 주변 기기에 막대한 영향을 주는 노이즈 원으로 작용될 수 있다. However, in case of PA amplifier, it is used up to 1km when the speaker wire is long, and the output voltage of speaker is 100Vrms regardless of output, so the PWM switching voltage is very high, so the PWM carrier frequency (Fsw) noise is near several V ~ 10V It can act as a noise source, which has a huge impact on.

또한 위에서 언급한 바와 같이 아직도 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈는 디지털 앰프의 출력 파형 확인 및 측정시 설계자들 및 사용자들 사이에서 현재까지 많은 이슈가 되고 있다.In addition, as mentioned above, residual PWM carrier frequency (Fsw) noise is still an issue for designers and users to date when checking and measuring the output waveforms of digital amplifiers.

본 발명은 증폭된 PWM 시그널을 입력받아 저역통과 필터링을 이행하여 아날로그 시그널로 복조하는 수동(Passive) LC 필터 후단에 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw)와 동조되는 노치 필터(Notch Filter)를 구비시켜 아날로그 시그널에 잔류하는 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈를 저감시키는 디지털 앰프에서의 캐리어 노이즈 저감 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention includes a notch filter that is tuned to a residual PWM carrier frequency (Fsw) at the rear of a passive LC filter that receives the amplified PWM signal and performs low pass filtering to demodulate it into an analog signal. An object of the present invention is to provide a carrier noise reduction device in a digital amplifier which reduces residual PWM carrier frequency (Fsw) noise remaining in the.

상기한 본 발명의 디지털 앰프에서의 캐리어 노이즈 저감 장치는, 증폭된 PWM 시그널을 입력받아 저역통과 필터링을 이행하여 아날로그 시그널로 복조하는 저역통과 필터; PWM 캐리어 주파수에 동조되게 공진주파수를 설정하여, 상기 저역통과 필터링된 신호를 입력받아 잔류 PWM 캐리어 주파수 노이즈를 제거하는 노치필터;를 구비하는 것을 특징으로 한다. The apparatus for reducing carrier noise in the digital amplifier of the present invention includes: a low pass filter for receiving an amplified PWM signal and performing low pass filtering to demodulate an analog signal; And a notch filter configured to set the resonant frequency in synchronization with the PWM carrier frequency and receive the low pass filtered signal to remove residual PWM carrier frequency noise.

상기한 본 발명은 노치 필터를 통해 PWM 캐리어 주파수(Fsw)에서의 감쇄율을 증가시킬 수 있으며, 상기 노치 필터의 코일 및 캐패시터의 ESR(Equivalent Series Resistance; 등가 직렬 저항)이 매우 작기 때문에 노치 필터의 Q를 매우 높게 하여, PWM 캐리어 주파수(Fsw)에서의 감쇄율을 매우 크게 높일 수 있어 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈를 매우 작게 할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the attenuation rate at the PWM carrier frequency (Fsw) can be increased through the notch filter, and the equivalent series resistance (ESR) of the coil and capacitor of the notch filter is very small. By making it very high, the attenuation rate at the PWM carrier frequency Fsw can be made very high, and the residual PWM carrier frequency Fsw noise can be made very small.

도 1은 본 발명에 따른 D급 디지털 앰프 및 풀 디지털 앰프의 필터장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 수동 LC 필터의 보드선도 및 감쇄율을 도시한 도면.
도 3은 도 1의 노치 필터의 보드선도 및 감쇄율을 도시한 도면.
도 4는 도 1의 수동 LC 필터와 노치 필터에 대한 보드선도 및 감쇄율을 도시한 도면. 1 is a view showing the configuration of a filter device of a class D digital amplifier and a full digital amplifier according to the present invention;
2 shows a board diagram and attenuation rate of the passive LC filter of FIG.
3 shows a board diagram and attenuation rate of the notch filter of FIG.
4 shows a board diagram and attenuation rate for the passive LC filter and notch filter of FIG.

본 발명은 D급 디지털 앰프 또는 풀 디지털 앰프에서 수동(Passive) LC 필터 후단에 PWM 캐리어 주파수(Fsw)와 동조되는 노치 필터(Notch Filter)를 구비시켜 LPF 통과 후 잔류되는 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈를 저감시킨다.The present invention provides a notch filter that is synchronized with a PWM carrier frequency (Fsw) at the rear of a passive LC filter in a class-D digital amplifier or a full digital amplifier, so that the PWM carrier frequency (Fsw) noise remaining after the LPF passes. Reduce the

상기한 본 발명에 따르는 D급 디지털 앰프 또는 풀 디지털 앰프의 필터장치의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.The configuration of a filter device of a class D digital amplifier or a full digital amplifier according to the present invention described above will be described with reference to FIG.

상기 D급 디지털 앰프 또는 풀 디지털 앰프의 필터장치는 수동 LC 필터(L,C)와 노치필터(202)로 구성된다.The filter device of the class D digital amplifier or the full digital amplifier is composed of a passive LC filter (L, C) and a notch filter (202).

상기 수동 LC 필터(L,C)는 스위칭 전력 증폭단(200)으로부터 출력되는 펄스를 필터링하여 아날로그 신호로 변환하여 노치필터(202)로 입력한다. The passive LC filters L and C filter pulses output from the switching power amplifier stage 200, convert the pulses into analog signals, and input them to the notch filter 202.

상기 노치필터(202)는 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 성분을 필터링하여 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈를 제거한 후에 로드(R)로 제공한다. The notch filter 202 filters the PWM carrier frequency (Fsw) component to remove the PWM carrier frequency (Fsw) noise and provides it to the load (R).

이제, 도 1의 수동 LC 필터(L,C)의 보드선도 및 감쇄율을 도시한 도 2, 그리고 도 1의 노치 필터(202)의 보드선도 및 감쇄율을 도시한 도 3, 그리고 도 1의 수동 LC 필터(L,C)와 노치 필터(202)에 대한 보드선도 및 감쇄율을 도시한 도 4를 토대로 본 발명에 따른 필터장치의 동작을 설명한다. 2, which shows the board diagram and the attenuation rate of the passive LC filter L, C of FIG. 1, and the manual LC of FIG. 3, which shows the board diagram and the attenuation rate of the notch filter 202 of FIG. The operation of the filter apparatus according to the present invention will be described based on FIG. 4 showing the board diagrams and the attenuation ratios for the filters L, C and the notch filter 202. FIG.

먼저 수동 LC 필터(L,C)의 동작을 도 2를 참조하여 설명한다. First, the operation of the passive LC filter (L, C) will be described with reference to FIG.

표준 2차 특성 방정식(The standard Form of the characteristic equation For the second-order system)의 시스템 함수는 수학식 1과 같다. The system function of the standard Form of the characteristic equation For the second-order system is shown in Equation 1.

Figure 112010033711112-pat00001
Figure 112010033711112-pat00001

상기 표준 2차 특성 방정식은 전기, 전자, 물리, 기계 등에서 2차 특성 방정식을 일반화(Normalization) 및 표준화(Standardization)한 형태이다. 예를들어, 어떤 시스템이 2차 함수 특성을 띄고 있을 때,‘표준 2차 특성 방정식 = 그 시스템의 2차 특성 방정식’으로 가정함과 아울러, 그 시스템의 2차 특성 방정식의 각 파라미터가 표준 2차 특성 방정식의 각 파라미터와 동일하다고 가정하여, 그 시스템의 각 파라미터(Wo, ξ, Q 등)를 산출하여 얻을 수 있다. The standard secondary characteristic equation is a form of normalization and standardization of secondary characteristic equations in electricity, electronics, physics, and machinery. For example, if a system has quadratic function characteristics, each parameter of the system's quadratic characteristic equation is assumed to be standard 2 Assuming that it is the same as each parameter of the difference characteristic equation, each parameter (Wo, ξ, Q, etc.) of the system can be calculated and obtained.

그리고 L+C//R의 시스템 함수는 수학식 2와 같다. The system function of L + C // R is shown in Equation 2.

Figure 112010033711112-pat00002
Figure 112010033711112-pat00002

상기 L+C//R은 수동 LC 필터를 나타내는 것으로, 병렬 연결된 C와 R(C//R)과 L이 직렬 연결(L+(C//R))된 회로를 지칭한다. 여기서 상기 +는 직렬, 상기 //는 병렬을 의미한다. L + C // R represents a passive LC filter, and refers to a circuit in which C and R (C // R) and L are connected in series (L + (C // R)) in parallel. Where + is serial and // is parallel.

상기 시스템 함수는 전기, 전자, 물리, 기계 등에서의 시스템의 정의 (define) 함수를 지칭하는 것으로, 전달 함수(Transfer function)보다는 더 광의의 의미에서 쓰이나, 여기에서는 전달 함수와 거의 동일한 의미로, 시스템의 입력 대 출력의 정의(define) 함수, 회로 혹은 회로망의 응답 특성을 정의하는 함수이다. 일반적으로 회로망에서 시스템 함수 혹은 전달 함수를 다룰 때, 입력이나 출력은 주로 전압, 전류 및 전력 등이고, s는 라플라스 연산자이다.The system function refers to the definition function of the system in electricity, electronics, physics, mechanical, etc., and is used in a broader sense than the transfer function, but here is almost the same as the transfer function. A function that defines the input-to-output definition of a circuit, or the response characteristics of a circuit or network. In general, when dealing with system functions or transfer functions in a network, the inputs or outputs are mainly voltage, current, and power, and s is the Laplace operator.

상기 L+C//R의 시스템 함수를 표준 2차 특성 방정식에 대입하면 수학식 3과 같다. Substituting the system function of L + C // R into a standard quadratic characteristic equation is shown in equation (3).

Figure 112010033711112-pat00003
Figure 112010033711112-pat00003

상기 수동 LC 필터(L,C)의 차수 n=2(12dB/oct]이고, Q(quality factor)가 0.707일때, 상기 수동 LC 필터(L,C)의 주파수 특성은 Fo 이전은 0의 기울기, Fo 이후는 -12dB/oct의 기울기를 가지며, PWM 스위칭 주파수(Fsw)에서의 감쇄율은 H(Fsw)이고, H(Fsw)=40*LOG(Fo/Fsw)=-40*LOG(Fsw/Fo)이다.
When the order n = 2 (12dB / oct) of the passive LC filter (L, C) and the quality factor (Q) is 0.707, the frequency characteristic of the passive LC filter (L, C) is 0 slope before Fo, After Fo has a slope of -12dB / oct, the attenuation at PWM switching frequency (Fsw) is H (Fsw), and H (Fsw) = 40 * LOG (Fo / Fsw) =-40 * LOG (Fsw / Fo )to be.

그리고, 노치 필터(202)의 동작을 도 3을 참조하여 설명한다. The operation of the notch filter 202 will now be described with reference to FIG. 3.

참고로 Q는 W=Wo, F=Fo일 때의 시스템 함수 H(s) 값으로, 즉 Q = H(Wo) = Vout(Wo) / Vin(Wo) 혹은 Q = H(Fo) = Vout(Fo) / Vin(Fo)이다. Note that Q is the value of the system function H (s) when W = Wo, F = Fo, that is, Q = H (Wo) = Vout (Wo) / Vin (Wo) or Q = H (Fo) = Vout ( Fo) / Vin (Fo).

상기 노치 필터(202)의 공진 주파수(Fo)를 PWM 캐리어 주파수(Fsw)와 동일하게 하면, 즉 Fo=Fsw로 하면 Fo=Fsw에서의 감쇄율은 H(Fsw)이고, H(Fsw) = -20*LOG (Q)이다. If the resonance frequency Fo of the notch filter 202 is equal to the PWM carrier frequency Fsw, that is, Fo = Fsw, the attenuation rate at Fo = Fsw is H (Fsw), and H (Fsw) = − 20 * LOG (Q)

상기한 수동 LC 필터(L,C)와 노치 필터(202)를 직렬 연결하는 경우에는, PWM 캐리어 주파수(Fsw)에서의 감쇄율은 H(Fsw)이고, H(Fsw)=-{40*LOG (Fsw/Fo) + 20*LOG(Q)}이 되어, 수동 LC 필터 하나만 존재하는 경우에 비해 PWM 캐리어 주파수(Fsw)에서의 감쇄율을 -20*LOG(Q)만큼 추가로 얻어 노이즈를 매우 적게 할 수 있다. When the passive LC filter L, C and the notch filter 202 described above are connected in series, the attenuation rate at the PWM carrier frequency Fsw is H (Fsw), and H (Fsw) =-{40 * LOG ( Fsw / Fo) + 20 * LOG (Q)}, resulting in an additional attenuation of -20 * LOG (Q) at the PWM carrier frequency (Fsw) compared to the case where only one passive LC filter exists. Can be.

또한 상기 노치 필터(202)의 코일 및 캐패시터의 ESR은 매우 작기 때문에 노치 필터(202)의 Q를 매우 높게 할 수 있고, 노치 필터(202)의 Q를 높임으로서 PWM 캐리어 주파수(Fsw)에서의 감쇄율을 매우 크게 할 수 있게 되고 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈를 매우 작게 할 수 있다. In addition, since the ESR of the coil and the capacitor of the notch filter 202 is very small, the Q of the notch filter 202 can be made very high, and the attenuation rate at the PWM carrier frequency Fsw is increased by increasing the Q of the notch filter 202. Can be made very large and residual PWM carrier frequency (Fsw) noise can be made very small.

이러한 본 발명에 따른 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 저감 효과를 예를 들어 설명한다. 이하 예에서는 동일 조건하에서의 비교를 위해 Vsw, Fsw, Fo, 필터 차수, 필터 Q는 동일하게 적용한다.The PWM carrier frequency (Fsw) noise reduction effect according to the present invention will be described with an example. In the following examples, Vsw, Fsw, Fo, filter order, and filter Q are equally applied for comparison under the same conditions.

먼저 기존 방식에 따라 수동 LC 필터 1단만 구비하는 경우로서, 조건은 Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC 필터 Fo = 80KHz, Passive LC 필터 차수 n = 2 (12dB / oct), Passive LC 필터 Q = 0.707이며, 결과는 400KHz에서의 감쇄율은 H(Fsw=400KHz)이고, H(Fsw=400KHz) = -27.96dB, 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw = 6.24Vp-p 이다. First, in case of having only one stage of passive LC filter according to the conventional method, the condition is Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC filter Fo = 80KHz, Passive LC filter order n = 2 (12dB / oct), Passive LC filter Q = 0.707, the result is attenuation at 400 KHz H (Fsw = 400KHz), H (Fsw = 400KHz) = -27.96dB, residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw = 6.24Vp-p.

그리고 본 발명에 따라 수동 LC 필터 1단과 노치 필터 (Q = 10)를 구비하는 경우로서, 조건은 Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC 필터 Fo = 80KHz, Passive LC 필터 차수 n = 2 (12dB / oct), Passive LC 필터 Q = 0.707, 노치 필터 Fo = 400KHz, 노치 필터 Q = 10이며, 결과는 400KHz에서의 감쇄율은 H(Fsw=400KHz)이고, H(Fsw=400KHz) = -27.96dB -20dB = -47.96dB (1/250배), 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw = 0.624Vp-p이다. And according to the present invention, in the case of having a first stage LC filter and a notch filter (Q = 10), the conditions are Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC filter Fo = 80KHz, Passive LC filter order n = 2 ( 12 dB / oct), Passive LC filter Q = 0.707, Notch filter Fo = 400 KHz, Notch filter Q = 10, with the result that the attenuation at 400 KHz is H (Fsw = 400 KHz) and H (Fsw = 400 KHz) = -27.96 dB -20dB = -47.96dB (1 / 250x), residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw = 0.624Vp-p.

그리고 본 발명에 따라 수동 LC 필터 1단과 노치 필터 (Q = 20)를 구비하는 경우로서, 조건은 Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC 필터 Fo = 80KHz, Passive LC 필터 차수 n = 2 (12dB / oct), Passive LC 필터 Q = 0.707, 노치 필터 Fo = 400KHz, 노치 필터 Q = 20이며, 결과는 400KHz에서의 감쇄율은 H(Fsw=400KHz)이고, H(Fsw=400KHz) = -27.96dB -26.02dB = -53.98dB (1/500배), 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw = 0.312Vp-p이다.And according to the present invention, in the case of having a first stage LC filter and a notch filter (Q = 20), the conditions are Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC filter Fo = 80KHz, Passive LC filter order n = 2 ( 12 dB / oct), Passive LC filter Q = 0.707, Notch filter Fo = 400 KHz, Notch filter Q = 20, with the result that the decay rate at 400 KHz is H (Fsw = 400 KHz) and H (Fsw = 400 KHz) = -27.96 dB -26.02dB = -53.98dB (1 / 500x), residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw = 0.312Vp-p.

그리고 본 발명에 따라 수동 LC 필터 1단 + 노치 필터 (Q = 30)를 구비하는 경우로서, 조건은 Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC 필터 Fo = 80KHz, Passive LC 필터 차수 n = 2 (12dB / oct), Passive LC 필터 Q = 0.707, 노치 필터 Fo = 400KHz, 노치 필터 Q = 30이며, 결과는 400KHz에서의 감쇄율은 H(Fsw=400KHz)이고, H(Fsw=400KHz) = -27.96dB -29.54dB = -57.5dB (1/750배), 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw = 0.21Vp-p이다. And in the case of having a passive LC filter 1 stage + notch filter (Q = 30) according to the present invention, the conditions are Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC filter Fo = 80KHz, Passive LC filter order n = 2 (12dB / oct), Passive LC filter Q = 0.707, Notch filter Fo = 400KHz, Notch filter Q = 30, with the result that the attenuation at 400KHz is H (Fsw = 400KHz), H (Fsw = 400KHz) = -27.96 dB -29.54dB = -57.5dB (1 / 750x), residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw = 0.21Vp-p.

그리고 본 발명에 따라 수동 LC 필터 1단 + 노치 필터 (Q = 40)를 구비하는 경우로서, 조건은 Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC 필터 Fo = 80KHz, Passive LC 필터 차수 n = 2 (12dB / oct), Passive LC 필터 Q = 0.707, 노치 필터 Fo = 400KHz, 노치 필터 Q = 40이며, 결과는 400KHz에서의 감쇄율은 H(Fsw=400KHz)이고, H(Fsw=400KHz) = -27.96dB -32.04dB = -60dB (1/1000배), 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw = 0.156Vp-p이다. In the case of having a passive LC filter 1 stage + a notch filter (Q = 40) according to the present invention, the conditions are Vsw = 156Vp-p, Fsw = 400KHz, Passive LC filter Fo = 80KHz, Passive LC filter order n = 2 (12dB / oct), Passive LC Filter Q = 0.707, Notch Filter Fo = 400KHz, Notch Filter Q = 40, with the result that the attenuation at 400KHz is H (Fsw = 400KHz) and H (Fsw = 400KHz) = -27.96 dB -32.04dB = -60dB (1/1000 times), residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw = 0.156Vp-p.

상기한 예들을 살펴보면, 기존 방식인 Passive LC 필터 1단으로는 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw 가 6.24Vp-p 이나, Q = 10 인 노치 필터 추가 적용 시 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw 는 0.624Vp-p, Q = 20 인 노치 필터 추가 적용 시 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw 는 0.312Vp-p, Q = 30 인 노치 필터 추가 적용 시 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw 는 0.21Vp-p, Q = 40 인 노치 필터 추가 적용 시 잔류 PWM 캐리어 주파수(Fsw) 노이즈 VNsw 는 0.156Vp-p 로 감쇄한다. In the above examples, the conventional passive LC filter stage 1 has a residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw of 6.24Vp-p, but a residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw when additional notch filter with Q = 10 is applied. Is the residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw with the addition of a notch filter with 0.624Vp-p, Q = 20. The residual PWM carrier frequency (Fsw) noise with the notch filter with 0.3 = Vp-p, Q = 30 is 0.21. With the additional notch filter with Vp-p, Q = 40, the residual PWM carrier frequency (Fsw) noise VNsw is attenuated to 0.156Vp-p.

200 : 스위칭 전력 증폭단
202 : 노치 필터200: switching power amplifier stage
202: notch filter

Claims (1)

스피커가 이격 설치되어 스피커와의 연결을 위한 스피커선이 긴 디지털 앰프에서의 PWM 캐리어 주파수에 의한 캐리어 노이즈 저감 장치에 있어서,
증폭된 PWM 시그널을 입력받아 저역통과 필터링을 이행하여 아날로그 시그널로 복조하는 저역통과 필터;
PWM 캐리어 주파수에 동조되게 공진주파수를 설정하여, 상기 저역통과 필터가 출력하는 복조된 아날로그 시그널을 입력받아, 상기 복조된 아날로그 시그널에 잔류되어 있는 PWM 캐리어 주파수에 따른 잔류 PWM 캐리어 주파수 노이즈를 제거하여 상기 스피커선을 통해 상기 스피커로 제공하는 노치필터;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 D급 디지털 앰프 및 풀 디지털 앰프에서의 캐리어 노이즈 저감 장치.In a device for reducing carrier noise by PWM carrier frequency in a digital amplifier in which a speaker is spaced apart and a speaker wire for connecting the speaker is long,
A low pass filter which receives the amplified PWM signal and performs low pass filtering to demodulate the analog signal;
The resonance frequency is set to be synchronized with the PWM carrier frequency, and the demodulated analog signal outputted by the low pass filter is input, and the residual PWM carrier frequency noise according to the PWM carrier frequency remaining in the demodulated analog signal is removed. A notch filter provided to the speaker through a speaker wire;
Carrier noise reduction device in the class D digital amplifier and full digital amplifier characterized in that it comprises a.
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