KR101269855B1 - 디지털 아날로그 변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털오디오장치에서 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 장치에 관한 것으로, 특히 신호의 변환과정에서 전류중첩수단을 무선으로 제어함으로서 디지털제어 영역과 아날로그 영역을 전기적으로 완전히 분리하여 실행한 장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위해 본 발명은,
디지털오디오신호를 받아 직렬디지털데이터를 병렬디지털데이터로 변환하고 제어신호들을 만들어 출력하는 디지털오디오신호디코더(10)와,
상기 병렬디지털데이터를 받아 제어신호에 동기하여 래치출력하는 래치(20)와,
상기 래치출력된 병렬디지털신호를 받아 각 비트의 디지털논리 1,0의 값에 대응된 무선신호들을 발생시켜 출력하는 유무선변환수단(30)과,
상기 광신호의 비트수와 동일한 갯수로 전류원들과 스위치들을 1:1로 구비하고 상기 광신호의 디지털논리1,0의 상태에 대응하여 절환 동작하여 상기 구비된 전류원을 스위칭 출력하는 무선제어스위칭수단(40)과,
상기 무선제어스위칭수단(40)의 출력 전류원들을 중첩함으로서 소정의 아날로그신호를 만들어 출력하는 전류중첩수단(50)과,
상기 아날로그신호를 전류에서 전압으로 변환하고 상기 전류중첩수단(50)에서 변환동작 시 발생한 노이즈를 제거하는 전류전압변환/필터(60)로 구성하여 동작한다.
이렇게 함으로서 본 발명은 입력된 디지털신호와 변환된 아날로그신호를 전기적으로 완전히 분리하여 상기 아날로그신호에 디지털회로의 디지털노이즈가 첨부되는 것을 원천적으로 방지할 수 있도록 한다.
[색인어]
디지털 아날로그 변환기

Description

디지털 아날로그 변환장치 {Digital to Analogue Converter}

본 발명은 디지털오디오장치에서 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털아날로그 변환장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털오디에서는 처리하는 신호가 디지털로 되어 있는데, 처리된 신호를 스피커를 통해 가청음향으로 출력하도록 하기 위해서는 스피커가 아날로그로 동작하기 때문에 상기한 디지털신호를 아날로그신호로 다시 변환하여야 한다. 종래의 디지털아날로그 변환장치는 제1도에 도시된 바와 같이 구성되어 있고, 제1-1도에는 디지털제어전류중첩수단(50-1)이 상세하게 구성되어 있다.

제1도와 제1-1도를 참조하여 종래기술의 실시 예를 설명한다.

제1도에서 일반적으로 디지털오디오신호는 직렬로 구성된 데이터형태를 갖는다. 따라서 제1도에서 디지털오디오신호도 직렬데이터 형태를 갖는데, 오디오신호디코더(10)는 직렬 디지털오디신호가 입력될 때 오디오데이터와 제어데이터를 분리하여 처리한 후 오디오데이터는 병렬데이터로 변환시켜 래치(20)로 출력한다. 래치(20)는 오디오데이터를 입력받아 분리된 제어신호에 동기되어 듀얼신호(P,N)형태로 된 다수의 병렬디지털신호를 래치출력 한다. 디지털제어R-2R네트워크(50-1)는 병렬디지털신호를 입력받아 FET(Q1-Q8)로 구성된 스위치의 온오프동작에 따라 상응하는 전류신호를 중첩함으로서 입력된 디지털데이터 값과 대응된 아날로그 값을 전류형태로 출력한다. 상기에서 디지털제어R-2R네트워크(50-1)는 도면에 표기된 것보다 많은 비트를 갖지만 설명의 편의를 위해 4비트로 구성된 것으로 한정하여 도시한 것이다. 이로서 최종적으로 상기 디지털오디오신호를 아날로그신호로 변환하여 출력하는 것이다.

그런데 일반적으로 디지털신호와 아날로그 신호를 함께 처리하는 디지털오디오시스템에서는 디지털신호를 처리하는 과정에서 많은 디지털회로를 구비하게 되는데, 이때 디지털신호부의 노이즈가 디지털변환 된 후의 아날로그회로로 그라운드와 전원 및 기타의 회로경로를 타고 전달되어 아날로그신호에 디지털신호 노이즈가 더해지는 치명적인 단점을 갖는다. 그래서 많은 오디오시스템들에서 이를 해결하기 위해 추가된 다수의 회로적인방법과 기구적인 방법을 동원하여 이를 해결하려고 노력하고 있다. 그러나 이는 디지털회로와 아날로그회로를 회로적으로 완전히 분리하지 않고서는 근본적으로 해결이 될 수가 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 입력된 병렬디지털데이터를 광 또는 자기신호등의 무선신호로 변환하고 이 변환된 신호를 디지털회로와 회로적으로 완전히 분리된 한 상태에서 입력받아 그에 대응된 아날로그신호를 생성 출력함으로서 디지털신호를 아날로그신호로 변환 시 디지털회로와 아날로그회로가 회로적으로 완전히 분리되어 디지털신호 성분이 아날로그회로에 넘어가는 것을 근본적으로 차단하는 디지털아날로그 변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

삭제

제 2 도를 참조하여 본 발명의 일실시 예를 설명한다.

본 발명은,

디지털오디오신호를 받아 직렬디지털데이터를 병렬디지털데이터로 변환하고 제어신호들을 만들어 출력하는 디지털오디오신호디코더(10)와,

상기 병렬디지털데이터를 받아 제어신호에 동기하여 래치출력하는 래치(20)와,

상기 래치출력된 병렬디지털신호를 받아 각 비트들의 디지털논리 1,0의 값에 대응된 무선신호들을 동시에 발생시켜 출력하는 유무선변환수단(30)과,

상기 무선신호들의 비트수와 동일한 수로 전류원들과 스위치들을 1:1로 구비하고 상기 무선신호들의 디지털논리 1,0의 상태에 1:1대응하여 절환 동작함으로서 상기 구비된 전류원들을 스위칭 출력하는 무선제어스위칭수단(40)과,

상기 무선제어스위칭수단(40)의 출력된 전류원들을 중첩함으로서 소정의 아날로그신호를 만들어 출력하는 전류중첩수단(50)과,

상기 아날로그신호를 전류에서 전압으로 변환하고 상기 전류중첩수단(50)에서 변환동작 시 발생한 노이즈를 제거하는 전류전압변환/필터(60)로 구성한다.

이상에서 서술한 바와 같이 본 발명에서는 디지털회로와 아날로그회로가 완전히 회로적으로 분리되어 있어 상기 디지털회로에서 발생하는 디지털 노이즈가 아날로그회로로 유입되는 회로적인 경로가 없으므로 상기 디지털노이즈의 전달이 원천적으로 차단되는 이점이 있다.
더불어 본 발명을 디지털오디에 디지털아날로그 변환장치로 채용하면 이러한 이점으로 인해 아날로그신호에 디지털노이즈가 없는 성능이 좋은 오디오시스템을 만들 수 있는 이점이 있다.

제 1 도는 종래의 디지털 아날로그 변환장치 구성도.
제 1-1 도는 종래기술의 50-1불럭의 상세도.
제 2 도는 본 발명에 따른 일실시예의 디지털 아날로그 변환장치 구성도.
제 2-1 도는 본 발명에 따른 30,40,50불럭의 상세도.
제 2-2 도는 본 발명에 따른 VRADER의 디퍼렌셜 출력 구성도.
제 3 도는 본 발명에 따른 다른 디지털 아날로그 변환장치 구성도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 디지털오디오신호디코더 20 : 래치
30 : 유무선변환수단 40 : 무선제어스위칭수단
50 : 전류중첩수단 60 : 전류전압변환/필터

제2도 ∼ 제3도를 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명한다.

제1도에서 디지털오디오 신호는 통상 시리얼로 구성되어 있고 LRCK, BCK, DATA와 제어신호들로 구성되어 있다. 이중 DATA가 시리얼 디지털오디오데이터 이다. 이러한 디지털오디오신호가 디지털오디오신호디코더(10)에 입력되면 DATA는 LRCK에 동기되어 내부 쉬프트레지스터를 거쳐 병렬디지털오디오신호로 변환되어 출력 된다. 이때 이 병렬디지털오디오데이터는 래치(20)에 입력되어 상기한 LRCK에 동기되어 래치출력 된다. 이때 래치출력되는 병렬 디지털오디오데이터신호는 유무선변환수단(30)에 입력된다. 유무선변환수단(30)은 제2-1도에서와 같이 전기신호를 무선의 광신호로 변환하는 다수의 전광변환소자(OP1-4)로 구성한다. 또는 상기 광전변환소자는 전기를 자기신호로 변환하는 트랜스 등으로 된 소정의 전자기변환소자로 치환 할 수 있고 그 왜 또 다른 무선신호로 변환하는 소자로 치환 구성할 수 있다. 상기 전광변환소자(OP)의 개수는 처리하고자 디지털오디오의 비트수와 동일하게 구성한다. 제2-1도에서는 설명의 편의를 위해 4개의 전광변환소자(OP1-4)만 도시 하였으나 실제 디지털오디오데이터는 16비트에서 24비트가 주류를 이루므로 16-24개 까지 다양하게 구성할 수 있다. 또한 필요에 따라 오디오데이터를 오버비트 하여 32비트, 64비트, 128비트 등으로 확장하여 사용할 경우는 그에 맞게 상기 전광변환소자(OP1-4)를 그 비트수와 일치하도록 더 추가하여 사용한다. 이렇게 광전변환소자(OP1-4)들로 구성한 상기 유무선변환수단(30)은 입력되는 병렬디지털오디오신호를 전광변환소자(OP1-4)를 통해서 각 비트단위로 서로 독립적인 광신호로 변환하여 출력한다. 통상 전기신호를 광신호로 변환하는 방법은 전류를 흐르게 하면 빛을 발생하는 소자를 활용하면 되고, 전기신호를 자기신호로 변환하는 것은 전기신호를 흐르게 하면 자기가 발생하는 소자를 사용하면 된다. 무선제어스위칭수단(40)은 상기 제2-1도 에서와 같이 다수의 광구동전자스위치(SW1-4)로 구성되어 있다. 광구동전자스위치(SW1-4)의 갯수는 상기 전광변환소자(OP1-4)의 갯수와 같은 수로 구성 한다. 상기 유무선변환수단(30)의 광전변환소자(OP1-4)에서 출력된 비트단위의 광신호를 광구동전자스위치(SW1-4)에서 서로 독립적으로 비트단위로 1:1 대응하되 동시 수광하여 다시 전기신호로 바꾸고 그 전기신호의 논리 1,0의 상태로 내부 전자스위치를 구동 한다. 또한 광구동전자스위치(SW1-4)는 상기에서 유무선변환수단(30)을 상기 전자기변환소자들로 치환 구성할 경우는 상기 전자기변환수단에서 발생한 자기신호를 받아 다시 전기신호로 변환하는 소정의 자기구동전자스위치로 치환하여 구성한다. 또한 그 왜 또 다른 무선신호로 발생하였을 경우는 그 신호를 받는 그에 맞는 소정의 무선신호 입력수단으로 구성할 수 있다. 이렇게 하면 상기 유무선변환수단(30)을 포함한 그전단의 디지털신호부(1)와 상기 무선제어스위칭수단(40)을 포함한 이후단의 아날로그신호부(2)가 회로적으로 완전히 분리가 되면서도 상기 병렬디지털오디오신호는 상기 유무선변환수단(30)으로 전달 된다.

즉, 본 발명에서는 디지털회로와 아날로그회로가 전기적으로 완전히 분리되는 것이다. 이렇게 하면 상기 디지털회로에서 발생하는 디지털 노이즈가 아날로그회로로 유입되는 회로적인 경로가 없어져서 디지털노이즈의 전달이 원천적으로 차단되는 이점이 발생한다.

제2-1도에서 전류중첩수단(50)은 저항으로 구성되어 있고 상기 광구동전자스위치(SW1-4)와 연결이 되어 있어 상기 광구동전자스위(SW1-4)의 스위칭동작에 따라 VLADER에 아날로그전류신호를 중첩발생하여 출력하게 된다. 예를 들어 상기 디지털오디오신호가 4비트로 구성되고 그 디지털신호의 PCM값이 1111이라면 VLADER = V/2R로 출력되고 반대로 PCM값이 0000이라면 VLADER = V/16R로 출력된다. 나머지 값도 같은 방식으로 중첩의 원리를 활용하면 산출된다. 따라서 상기 디지털오디오신호가 만일 4비트의 비트수를 갖고 있다면 상기와 같이 VLADER에는 그에 대응되는 아날로그오디오 신호가 생성되어 출력된다. 또한 상기 디지털오디오신호의 비트수가 16비트, 24비트, 32비트, 64비트, 128비트일 경우 상기에서 언급한 바와 같이 상기 전광변화소자(OP1-4)와 광구동전자스위치(SW1-4)의 수를 16, 24, 32, 64, 128와 동일하게 확장하면 그에 대응된 아날로그오디오신호가 출력된다. 또한 언급되지 않은 비트수라 할지라도 그 비트수와 동일하게 상기 전광변환소자(OP1-4)와 상기 광구동전자스위치(SW1-4)의 수를 확장하면 어떠한 비트수의 값이라도 아날로그신호로 변환 할 수 있다. 더불어 제2-1도에서 전류원(I1-4)은 반도체셀들로 구성하되 각 비트별로 PCM디지털 값에 따른 2진수의 자리수(2의N승)에 대응된 가중치를 주어 구성할 수 있고 이 경우 중첩수단은 단일 부하로 할 수 있다.

제2-2도는 본 발명에 따른 확장도면으로 아날로그 출력을 +,- 디퍼랜셜로 출력할 수 있도록 구성한 것으로 상기 제2-1도와 같은 회로를 하나 더 구성하고 각 REF 전원을 REF+,REF- 로 양전원으로 각각 공급하여 상기 디지털오디오신호가 입력되면 VRADER+ 와 VRADER- 에 각각 +.- 의 서로 위상이 180도 반대로 된 듀얼신호로 VRADER 아날로그신호를 출력하는 것이다.

제3도는 본 발명에 따른 다른 구성을 도시한 것이다.

이하 제3도를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예를 설명한다.

본 발명의 다른 실시예의 구성은,

디지털오디오신호를 받아 직렬디지털데이터를 병렬디지털데이터로 변환하고 제어신호들을 만들어 출력하는 디지털오디오신호디코더(10)와,

상기 병렬디지털데이터를 받아 제어신호에 동기하여 래치출력하는 래치(20)와,

상기 래치(20)에서 출력된 병렬디지탈오디오신호를 받으면 그의 디지털 PCM값에 대응된 단일의 광신호 또는 전자기신호를 생성하여 출력하는 디지털값대응무선신호량발생기(70)와,

상기 단일의 광신호를 받아 그에 대응된 단일의 아날로그전기신호로 변환하여 출력하는 무선신호량대응전류발생기(80)와,

상기 아날로그전기신호를 전류에서 전압으로 변환하고 상기 광량대응전류발생기(80)에서 변환동작 시 발생한 노이즈를 제거하는 전류전압변환/필터(60)로 구성한다.

제3도의 동작상의 특징은 디지털오디오신호가 입력되면 그를 광신호로 변환할 때, 상기 본 발명의 일실시예에서와 같이 다수의 디지털비트에 대응하여 다수로 각각 변환하지 않고 단일의 전광변환소자 또는 전자기변환소자를 구비하고 입력된 디지털오디오신호의 PCM값에 대응하여 단일로 된 광량 또는 전자기량을 발생시키는 것에 있다. 따라서 이때 발생된 광 또는 전자기신호를 수신하는 상기 무선신호량대응전류발생기(80)도 단일의 광전변환소자 또는 전자기변환소자를 구비하여 단일의 아날로그신호를 발생한다. 이때 아날로그신호는 상기 제2-2도에서와 같이 디퍼랜셜로 만들 수도 있다.

그리고 이렇게 하면 본 발명의 다른 구성에서도 디지털회로와 아날로그회로가 완전히 전기적으로 분리되어 디지털회로의 디지털노이즈가 아날로그회로로 유입되는 것을 근본적으로 차단 할 수 있다.

Claims (2)

1. 디지털아날로그변환장치에 있어서,
   다수의 병렬비트로 구성된 소정의 병렬디지털신호를 받아 각 병렬비트별로 각 비트의 디지털논리 1,0의 값에 대응된 무선신호들을 동시에 발생시켜 입력된 비트수와 동일한 갯수의 무선신호로 변환하여 출력하는 유무선변환수단(30)과,
   상기 무선신호의 비트수와 동일한 수로 전류원들(I1-N)과 스위치들(SW1-N)을 구비하고 상기 무선신호의 디지털논리 1,0의 상태에 대응하여 동시 절환 동작함으로서 상기 구비된 전류원을 스위칭 출력하는 무선제어스위칭수단(40)과,
   상기 무선제어스위칭수단(40)의 출력된 전류원들을 10진 단위 디지트값에 대응시켜 가중치를 주어 동시에 중첩함으로서 소정의 아날로그신호를 만들어 출력하는 전류중첩수단(50)으로 구성함을 특징으로 하는 디지털 아날로그 변환장치.
2. 디지털아날로그변환장치에 있어서,
   다수의 병렬비트로 구성된 소정의 병렬디지털신호를 받아 각 병렬비트별로 각 비트의 디지털논리1,0의 값에 대응된 무선신호들을 동시에 발생시켜 입력된 비트수와 동일한 갯수의 무선신호로 변환하여 출력하는 무선변환수단(30)과,
   상기 무선신호의 비트수와 동일한 개수 이고 병렬비트의 각 디지트 10진자리 값에 대응시켜 가중치를 주어 구성한 전류원들(I1-N)과, 전기 구비된 전류원과 1:1대응으로 스위치(SW1-N)들을 구비하고 그 스위치들은 상기 무선신호의 디지털논리 1,0의 상태에 대응하여 절환 동작함으로서 상기 구비된 전류원들(I1-N)의 전류들을 상기 입력된 병렬비트열로 출력하는 무선제어스위칭수단(40)과,
   상기 무선제어스위칭수단(40)의 출력된 전류들을 중첩함으로서 소정의 아날로그신호를 만들어 출력하는 전류중첩수단(50)으로 구성함을 특징으로 하는 디지털 아날로그 변환장치.

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