KR102449498B1 - 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 snr을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법 - Google Patents

스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 snr을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 파워앰프(200)의 출력단에 연결된 스피커(400)의 출력임피던스를 임피던스 측정부(600)를 통해 측정하여 제어부(500)로 전달하고, 제어부에서는 입력된 임피던스에 해당하는 가장 적절한 값으로 프리앰프부(100)의 게인을 조절함으로써, 간단하고 즉각적인 방식으로 SNR을 개선하기 위한, '스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법'을 제공하기 위한 것이다.

Description

스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법{A power amplifier system and the Method relating to the same}
본 발명은 SNR을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 오디오 앰프는 보통 프리 앰프(Pre-amplifier)와 전력용 앰프(Power amplifier)로 이루어져 있고, 프리 앰프에서 조정된 신호는 전력용 앰프로 보내지고 전력용 앰프는 이 신호를 부하인 스피커를 충분히 구동시킬 수 있는 전력으로까지 증폭한다.
이와 같은 전력용 앰프는 주 앰프(main amplifier)라고도 불리며 심하게 변화하는 음악 파형에도 순간적으로 반응하여 파형에 필요한 전력을 스피커에 보내주어야 한다.
전형적인 오디오 앰프의 개략적인 구성이 도 1 에 도시되어 있는바, 마이크 등으로부터 입력되는 오디오 신호가 가변저항에 의해 정해진 게인(이득)만큼 프리앰프부(100)에서 조정되어지고, 프리앰프부(100)에서 조정된 신호가 파워앰프부(200)에서 스피커를 구동시키기에 적합한 전력으로 전력 증폭되어, 최종적으로 스피커(400)를 통해 출력되어 진다. 미설명 부호 '300'은 스위치부(300)이다.
일예로 300W 출력을 가지는 앰프를 예로 들어 설명하면, 300W 출력을 가지는 PA 앰프가 정격 1V를 입력받아 최종 100V로 출력 시 필요한 게인은 40dB (= 20·log (Vout/Vin) = 20·log 100 ) 이다.
이에 반해, 8ohm 부하를 가지는 앰프가 정격 1V를 입력받아 300W를 출력하는 경우, 출력전압 Vout 은 49V (≒ √R·P = √2400) 이므로, 필요한 전체 게인은 34dB (≒ 20·log (Vout/Vin) = 20·log 49) 이고, 마찬가지로 계산하면, 4ohm 부하를 가지는 앰프가 정격 1V를 입력받아 300W를 출력하는 경우, 출력전압 Vout 은 약 35V (≒ √R·P = √1200) 이므로, 필요한 전체 게인은 약 31dB (≒ 20·log (Vout/Vin) = 20·log 35) 이다.
일반적인 앰프의 경우, 전체 게인은 PA 출력에 맞게 40dB로 고정되어 있으므로, 8ohm과 4ohm 동작 시에도 40dB 게인이 그대로 적용되고, 이로 인해 각각 6dB, 9dB 만큼 SNR이 나빠지게 된다.
이러한 일반적인 오디오 앰프의 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자, 다음의 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 4)와 같은 다양한 방안이 제안되어 왔는바, 복잡한 제어 방법을 사용하여야 한다는 문제점이 있는가 하면, 순간적으로 변하는 부하 임피던스의 변화에 즉각적으로 대응하지 못한다는 문제점이 있다.
대한민국 특허 제0269711호(디지털 오디오 시스템의 잡음 개선 장치) 대한민국 특허 제0664299호(오디오 앰프) 대한민국 특허 제0807351호(디지털 음원의 재생이 가능한 오디오 출력 장치) 대한민국 특허공개 제10-2019-0056486호(오디오 시스템 및 그 제어 방법)
한편, 상술한 도 1의 일반적인 오디오 앰프의 상기 종래기술의 문제점은, 프리앰프부(100)에서 파워앰프부(200)로의 조정된 전압이 (상기 예에서는 1V로) 고정되어 있다는 점에 있는바 (가변저항을 사용하여 조정은 가능하나 출력임피던스와 무관하게 임의 조정되므로 일부러 조정이 되지 않는 한 고정된 출력값을 갖게 됨), 본 발명은, 그에 대한 대책으로서, 파워앰프(200)의 출력단에 연결된 스피커(400)의 임피던스를 임피던스 측정부를 통해 측정하여 제어부로 전달하고, 제어부에서는 입력된 임피던스에 해당하는 가장 적절한 값으로 프리앰프부의 게인을 조절함으로써, 간단하고 즉각적인 방식으로 SNR을 개선하기 위한, '스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법'을 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템은, 오디오 입력단(110)을 통해 입력되는 오디오 신호를 게인조절단(130)에서 정해진 게인(이득)만큼 프리앰프단(120)에서 조정하여 출력하는 프리앰프부(100); 상기 프리앰프부(100)에서 조정된 오디오 신호를 스피커를 구동시키기에 적합한 전력으로 전력 증폭하여 스피커(400)로 출력하는 파워앰프부(200); 상기 파워앰프부(200)와 상기 스피커(400) 사이에서 상기 파워앰프부(200)의 출력을 스위칭하는 스위치부(300); 상기 스피커(400)의 출력임피던스를 측정하는 스피커 임피던스 센싱부(600); 및 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱된 출력 임피던스 값에 따라 상기 프리앰프부(100)의 게인(이득)을 제어하는 MCU(500); 를 포함하며, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱한 출력임피던스가 1/n배로 감소하면, 상기 MCU(500)는 상기 프리앰프부(100)의 출력전압을 1/
Figure 112022090071218-pat00015
배로 감소하도록 상기 프리앰프부(100)의 게인(이득)을 조정하도록 제어하며, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)는, 스피커 출력단 커넥터(CN102)의 핫 채널 단자(1+ 단자)와 분압 저항(R119)을 통해 연결된 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)에 테스트 전압을 인가하고, 상기 분압 저항(R119)과의 접속점에서 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)를 통해 측정된 전압으로 상기 스피커 출력단 커넥터(CN102)의 채널 단자의 분압 전압을 측정함으로써, 스피커로의 출력임피던스를 측정하되, 상기 스위치부(300)는, 출력임피던스 센싱 신호를 MCU로 연결할 때는 앰프의 출력단을 오픈(open)시키고, 센싱을 하지 않을 때는 앰프의 출력단을 연결해주는 용도의 릴레이 스위치(REL_100-A, REL_100-B)를 포함하며, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)가 소전력 제어신호 및 센싱신호를 주고 받을 경우에는, 상기 스위치부(300)의 릴레이(REL_100-C)를 동작시켜 릴레이 스위치(REL_100-A, REL_100-B)를 절환하여, 대전력 계통이 차단되도록 한 후에, 출력임피던스를 센싱하되, 상기 MCU(500)의 릴레이 스위칭 제어단자(OUT_ON/OFF_M_CHH1)에서 상기 스위치부(300)로 릴레이 턴오프 신호를 출력함으로써 시행하며, 출력임피던스 센싱이 종료되면 릴레이 턴온 신호를 출력하여 원위치시키도록 하며, 상기 MCU(500)는, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱된 출력 임피던스 값을 수신하여 ADC 변환하는 입력부(530)와, 상기 출력 임피던스 값에 따른 상기 프리앰프부(100)의 최적의 게인(이득) 값을 저장하고 있는 메모리부(540)와, 상기 메모리부(540)를 참조하여 상기 입력부(530)를 통해 입력된 디지털 데이터에 따라 최적의 게인(이득) 값을 연산하는 연산부(520)와, 상기 연산부(520)에서 연산된 최적의 게인(이득) 값을 상기 프리앰프부(100)로 출력하여 오디오 신호의 게인(이득)을 제어하는 제어부(510)로 이루어지며, 상기 제어부(510)는 필요한 출력에 해당하는 dB 값과 비교하여, 차이가 없는 경우는 입력되는 신호를 바이패스하지만, 차이가 발생하면 그 값에 해당하는 레벨로 변환하기 위한 제어 명령을 수행하고, 기준 레벨과 필요 레벨 간의 차이에 해당하는 dB값을 계산하여 상기 프리앰프부(100)의 게인조절단(130)으로 SPI 방식으로 전달되어지며, 상기 오디오 입력단(110)은, 입력된 오디오 신호를 수동 조절하는 가변저항(VR100)과, 상기 가변저항(VR100)에 의해 수동 조절된 오디오 신호를 그대로 전달하는 바이패스회로(BYPASS)와, 상기 가변저항(VR100)에 의해 수동 조절된 오디오 신호를 하이패스 필터링하는 하이패스 필터회로(HPF)와, 상기 바이패스회로에 의해 바이패스되어진 신호 혹은 상기 하이패스 필터회로에 의해 하이패스 필터링되어진 신호 중 어느 하나의 신호가 출력단(AUDIO_IN1)을 통해 상기 프리앰프부(100)의 볼륨IC로 입력되어지도록 절환하는 절환 스위치(SW100)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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또한 바람직하게는, 상기 프리앰프부(100)는, 오디오 입력단(110)과 게인조절단(130)과 프리앰프단(120)으로 이루어지되, 상기 게인조절단(130)과 프리앰프단(120)은 볼륨IC(LU100)로 구성되며, 상기 볼륨IC(LU100)는, 오디오 신호 입력단자(AUDIO_IN1 ~ AUDIO_IN4)를 통해 오디오 입력단(110)으로부터 수동 조절된 오디오 신호를 입력받고, 한편으로는 제어신호 입력단자(A_IN_SDI, A_IN_CS, A_IN_SCLK)를 통해 상기 MCU(500)의 출력단자로부터의 레벨 조절 dB 값이 입력되어, 상기 오디오 입력단(110)으로부터 입력된 신호 레벨에 대해 전달받은 dB 값에 맞는 레벨로 오디오 신호의 볼륨을 자동 조절하기 위한 게인(이득)을 연산을 수행하고, 이에 맞추어 상기 연산된 게인(이득)만큼의 레벨로 볼륨 조정된 오디오 신호를 볼륨IC(LU100)의 출력단자(AIN_P_CH1 ~ AIN_P_CH4)를 통해 파워앰프부(200)로 출력되어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 방법은, 상기 앰프 시스템을 이용한 SNR 개선 방법으로서, (a) 상기 MCU(500)는 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)로 테스트 전압을 인가하는 단계(S80); (b) 상기 (a) 단계에서의 상기 테스트 전압에 응하여 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)를 통해 측정된 전압으로 스피커 출력단자값을 수신하게 되는 단계(S81); (c) 상기 (b) 단계에서 수신된 상기 스피커 출력단자값을 ADC 변환하는 단계(S82); (d) 상기 (c) 단계에서 얻어진 디지탈 데이터 값으로, 기 정해진 수학식을 이용하거나 MCU 내부의 메모리부(540)에 저장된 데이터 베이스화된 테이블을 참조하여 스피커로의 출력임피던스를 연산하게 되는 단계(S83); (e) 상기 (d) 단계에서 얻어진 출력임피던스 값을 상기 메모리부(540)에 저장된 출력 임피던스에 따른 앰프의 출력 데이터 베이스와 비교하여, 측정된 임피던스에 해당하는 앰프의 필요 출력을 확인하고 확인된 해당 출력에 필요한 입력 전압을 연산하는 단계(S84); (f) 상기 (e) 단계에서 얻어진 필요한 입력 전압을 기준 레벨과 비교하기 위해 전압 값을 dB 스케일로 변환하는 연산을 수행하는 단계(S85); (g) 상기 (f) 단계 이후, 상기 MCU는 필요한 출력에 해당하는 dB 값과 비교하여 그 차이값이 허용치 이내인지? 여부를 체크하는 단계(S86); (h) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 실질적으로 차이가 없는 경우 (정해진 허용치 이내인 경우) 에는 입력되는 신호를 바이패스하고 처음으로 리턴하는 단계(S87); (j) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 실질적으로 차이가 발생하면 (정해진 허용치를 벗어난 경우에는), 상기 필요한 출력에 해당하는 dB 값에 해당하는 레벨로 변환하기 위한 제어 명령을 수행하고 기준 레벨과 필요 레벨 간의 차이에 해당하는 dB값을 계산하는 단계(S88); 및 (k) 상기 (j) 단계에서 계산된 dB값을 상기 프리앰프부(100)로 출력(전달)하는 단계(S89); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 프리앰프부(100)는, 오디오 신호 입력단자(AUDIO_IN1 ~ AUDIO_IN4)를 통해 오디오 입력단(110)으로부터 수동 조절된 오디오 신호를 입력받고(S91), 상기 제어신호 입력단자(A_IN_SDI, A_IN_CS, A_IN_SCLK)를 통해 상기 MCU(500)의 제어신호가 수신되는지? 여부를 체크하여(S92), 제어신호가 수신되는 경우에는, 입력된 신호 레벨에 대해 전달받은 dB 값에 맞는 레벨로 오디오 신호의 볼륨을 자동 조절하기 위한 게인(이득)을 연산하고(S93), 연산된 게인(이득)만큼의 레벨로 볼륨 조정된 오디오 신호를 볼륨IC(LU100)의 출력단자(AIN_P_CH1 ~ AIN_P_CH4)를 통해 파워앰프부(200)로 출력하는(S94) 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템 및 그에 관한 개선 방법에 의하면, 스피커(400)의 출력임피던스에 해당하는 가장 적절한 값으로 프리앰프부의 게인을 조절함으로써, 간단하고 즉각적인 방식으로 SNR을 개선하는 것이 가능하다.
즉, 일례로 출력임피던스가 8ohm과 4ohm 동작 시에는 필요한 만큼의 게인만 가지도록 동작하게 되어, 각각 일례로 6dB, 9dB 만큼 SNR이 개선시키는 효과가 있다. 즉, PA앰프가 1V입력 시 100V 출력이므로 40dB 게인을 가질 때, 8ohm 출력으로 사용하는 경우에는 1V입력을 게인 조절단에서 줄여서 입력해주면 40dB 게인을 동일하게 가져도 전체 게인은 34dB 만큼을 가지는 것과 동일하게 사용할 수 있다.
상기 목적 및 효과 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 1은 제1 종래기술에 따른 앰프 시스템의 개략 블록도.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 SNR을 개선하는 앰프 시스템의 전체 블록도.
도 3은 도 2의 스피커 임피던스 센싱부(600)의 상세 회로도.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 MCU(500) 및 연결부(590)의 상세 회로도.
도 5는 도 2의 프리앰프부(100) 중 게인조절단(130)과 프리앰프단(120)의 상세 회로도.
도 6은 도 2의 프리앰프부(100) 중 오디오입력단(110)의 상세 회로도.
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 SNR을 개선하는 앰프 시스템 장치의 외관 사진.
도 8은 본 발명의 다른 측면에 따른 SNR 개선 방법 중 MCU(500)의 동작 흐름도.
도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 SNR 개선 방법 중 프리앰프부(100)의 동작 흐름도.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
(본 발명의 SNR을 개선하는 앰프 시스템의 실시예)
먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템의 최적 실시예에 대하여, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 SNR을 개선하는 앰프 시스템의 전체 블록도이고, 도 3은 도 2의 스피커 임피던스 센싱부(600)의 상세 회로도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 2의 MCU(500) 및 연결부(590)의 상세 회로도로서, 도 4a는 MCU(500)와 부속회로이고, 도 4b는 MCU(500)와 스피커 임피던스 센싱부(600) 간의 연결부(590)의 상세 회로도이며, 도 5는 도 2의 프리앰프부(100) 중 게인조절단(130)과 프리앰프단(120)의 상세 회로도이고, 도 6은 도 2의 프리앰프부(100) 중 오디오입력단(110)의 상세 회로도이며, 도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 SNR을 개선하는 앰프 시스템 장치의 외관 사진이다.
먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템은, 도 2에서 보는 바와 같이, 오디오 입력단(110)을 통해 입력되는 오디오 신호를 게인조절단(130)에서 정해진 게인(이득)만큼 프리앰프단(120)에서 조정하여 출력하는 프리앰프부(100); 상기 프리앰프부(100)에서 조정된 오디오 신호를 스피커를 구동시키기에 적합한 전력으로 전력 증폭하여 스피커(400)로 출력하는 파워앰프부(200); 상기 스피커(400)의 출력임피던스를 측정하는 스피커 임피던스 센싱부(600); 및 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱된 출력 임피던스 값에 따라 상기 프리앰프부(100)의 게인(이득)을 제어하는 MCU(500); 를 포함하여 이루어진다. 추가적으로, 상기 파워앰프부(200)와 상기 스피커(400) 사이에 스위치부(300)가 추가되기도 한다.
바람직하게는, 상기 MCU(500)는, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱된 출력 임피던스 값을 수신하여 ADC 변환하는 입력부(530)와, 상기 출력 임피던스 값에 따른 상기 프리앰프부(100)의 최적의 게인(이득) 값을 저장하고 있는 메모리부(540)와, 상기 메모리부(540)를 참조하여 상기 입력부(530)를 통해 입력된 디지털 데이터에 따라 최적의 게인(이득) 값을 연산하는 연산부(520)와, 상기 연산부(520)에서 연산된 최적의 게인(이득) 값을 상기 프리앰프부(100)로 출력하여 오디오 신호의 게인(이득)을 제어하는 제어부(510)로 이루어진다.
이하, 각각의 구성요소들을 도 3 내지 도 6을 참조하여 더 상세히 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하여, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)는, 스피커 출력단 커넥터(CN102)의 제1 채널 단자(1+ 단자)와 분압 저항(R119)(일례로 100Ω)을 통해 연결된 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)(도 4a의 MCU의 24번 단자)에 일례로 3.3V의 테스트 전압을 인가하고, 상기 분압 저항(R119)과의 접속점에서 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)(도 4a의 MCU의 31번 단자)을 통해 측정된 전압으로 상기 스피커 출력단 커넥터(CN102)의 제1 채널 단자(1+ 단자)의 분압 전압을 측정함으로써, 스피커로의 출력임피던스를 측정하게 된다.
더 상세히는, 도 3에서 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)가 소전력 제어신호 및 센싱신호를 주고 받을 경우에는, 스위칭부(300)의 릴레이(REL_100-C)를 동작시켜 릴레이 스위치(REL_100-A, REL_100-B)를 절환하여, 대전력 계통이 차단되도록 한 후에, 출력임피던스 센싱을 행하도록 하는 것이 바람직한바, 이는 릴레이 스위칭 제어단자(OUT_ON/OFF_M_CHH1)(도 4a의 MCU의 40번 단자)에서 상기 스위칭부(300)로 릴레이 턴오프 신호를 출력함으로써 시행하며, 출력임피던스 센싱이 종료되면 릴레이 턴온 신호를 출력하여 원위치시키도록 한다. 즉, 상기 스위치부(300)는, 출력임피던스 센싱 신호를 MCU로 연결할 때는 앰프의 출력단을 오픈(open)시키고, 센싱을 하지 않을 때는 앰프의 출력단을 연결해주는 용도의 릴레이 스위치들을 포함한다.
도 4a에는 이상의 스피커 임피던스 센싱부(600)의 센싱 동작을 제어하는 MCU(500)의 각 단자가 도시되어 있는바, 도 4a에는 4개 채널쌍(CH1~CH8)에 대한 제어 및 제어를 위한 단자가 도시되어 있고, 반면 도 3에는 한 개 채널에 대해서만 스피커로의 출력임피던스 센싱 동작을 위한 센싱부를 도시하고 있으나, 나머지 채널에 대해서도 마찬가지이므로, 각 채널에 대한 상세한 설명은 생략한다 (이하, 다른 도면에서도 한 개 채널에 대해서만 설명한다).
이제, 도 4a를 참조하여, 구체적으로는, 상기 MCU(500)는, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)에서 센싱된 값을 입력단자 (DCR_ADC_CH1-4_O_M)(도 4a의 MCU의 31번 단자)를 통해 받아들여 내부의 입력부(530)에서 ADC 변환하게 되고 (다만, 도 4a의 MCU(500)와 부속회로에서 보듯이, 단자 개수의 제약 때문에, 스피커 임피던스 센싱부(600)의 측정단자 (DCR_ADC_M_CH1)에서 센싱된 각각의 채널들의 값들은 직접 도 4a의 MCU(500)의 단자(DCR_ADC_CH1-4_O_M)로 입력되지 않고, 도 4b의 MCU(500)와 스피커 임피던스 센싱부(600) 간의 연결부(590)(일종의 멀티플렉서)를 통해 입력되도록 구성된다), MCU 내부의 연산부(520)에서는 변환된 디지털 값을 가지고 출력임피던스를 찾기 위한 연산을 수행하고, MCU 내부의 메모리부(540)에 저장된 출력 임피던스에 따른 앰프의 출력 데이터 베이스와 비교하여, 측정된 임피던스에 해당하는 앰프의 필요 출력을 확인 및 확인된 해당 출력에 필요한 입력 전압을 계산하는 연산을 수행하는바, 기준 레벨과 비교하기 위해 전압 값을 dB 스케일로 변환하는 연산을 수행한다. 이때, 상기 메모리부(540)에는, 출력 임피던스에 따른 앰프의 출력 데이터 베이스가 저장되어 있다.
한편, 이들 모든 소자와 모듈은 제어부(510)의 제어 동작에 의해 이루어지는바, 제어부(510)는 필요한 출력에 해당하는 dB 값과 비교하여, 차이가 없는 경우는 입력되는 신호를 바이패스하지만, 차이가 발생하면 그 값에 해당하는 레벨로 변환하기 위한 제어 명령을 수행하고, 기준 레벨과 필요 레벨 간의 차이에 해당하는 dB값을 계산하여 상기 프리앰프부(100)의 게인조절단(130)으로 전달한다. 일례로, 상기 계산된 dB 값은, 상기 MCU(500)의 제어부(510) 출력단자(A_IN_SDI, A_IN_CS, A_IN_SCLK)을 통해 SPI 방식으로 전달되어 진다.
계속해서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 프리앰프부(100)의 동작에 대해 설명하면, 게인조절단(130)과 프리앰프단(120)은 일종의 마이컴인 볼륨IC(도 5의 LU100)에 의해 수행가능하다.
상기 볼륨IC(LU100)는, 오디오 신호 입력단자(AUDIO_IN1 ~ AUDIO_IN4) (3,10,19,26번 단자)를 통해 상기 오디오 입력단(110)으로부터 수동 조절된 오디오 신호를 입력받고, 한편으로는 제어신호 입력단자(A_IN_SDI, A_IN_CS, A_IN_SCLK) (13~15번 단자)를 통해 상기 MCU(500)의 출력단자로부터의 레벨 조절 dB 값이 입력된다.
그리하여, 상기 게인조절단(130)에서는, 입력된 신호 레벨에 대해 전달받은 dB 값에 맞는 레벨로 오디오 신호의 볼륨을 자동 조절하기 위한 게인(이득)을 연산을 수행하고, 이에 맞추어 상기 프리앰프단(120)에서는 상기 연산된 게인(이득)만큼의 레벨로 볼륨 조정된 오디오 신호를 볼륨IC(도 5의 LU100)의 출력단자(AIN_P_CH1 ~ AIN_P_CH4)(5,8,21,24번 단자)를 통해 파워앰프부(200)로 출력되어진다.
이때, 상기 출력임피던스의 변화에 따르는 파워앰프의 필요 출력전압의 연산은, PA 모드시 (모드 변경전) 출력임피던스, 출력전압, 입력전압을 각각 Zo, Vo, Vi 라 하고, SR 모드시 (모드 변경 후) 출력임피던스, 출력전압, 입력전압을 각각 Zo', Vo', Vi' 라 할 때 (파워앰프의 파워가 P[W]로 고정됨), 다음의 [수학식 1]에 의해 이루어질 수 있다.
Figure 112022047617463-pat00002
(즉, 출력임피던스가 n배 증가하면 출력전압은 √n 배 증가하고, 출력임피던스가 1/n배로 감소하면 출력전압은 1/√n 배로 감소하게 됨)
한편, 상기 출력임피던스의 변화에 따르는 파워앰프의 필요 출력전압에 따른 필요 입력전압의 연산은, 다음의 [수학식 2]에 의해 이루어질 수 있다. PA 모드시 (모드 변경전) 출력임피던스, 출력전압, 입력전압을 각각 Zo, Vo, Vi 라 하고, SR 모드시 (모드 변경 후) 출력임피던스, 출력전압, 입력전압을 각각 Zo', Vo', Vi' 라 할 때, SNR = 20log(Vo'/Vi') - 20log(Vo/Vi) 이므로, 결국 (Vo'/Vi') = (Vo/Vi) 이다. 따라서,
Figure 112022047617463-pat00003
(즉, 출력임피던스가 1/n배로 감소하면 출력전압은 1/√n 배로 감소하게 되고, 입력전압도 그에 맞추어 감소하게 됨)
한편, 도 6에는 상기 오디오 입력단(110)의 상세 회로가 도시되어 있는바, 일례로 제1 채널(CH1)의 오디오 신호가, 입력 커넥터(CN100)를 통해, 일례로 마이크로부터 입력되고, 가변저항(VR100)을 통해 유저에 의해 수동 조절되며, 절환 스위치(SW100)에 의해 바이패스 혹은 하이패스 필터링되어진 신호가 출력단(AUDIO_IN1)을 통해 상기 도 5의 프리앰프부의 볼륨IC로 입력되어 진다.
참고로, 도 7에는 상기 SNR을 개선하는 앰프 시스템 장치의 외관 중에서, 입출력 단자들을 실제 사진으로 보여주고 있는바, 입력커넥터(1)(도 6의 CN100), 로터리식 가변저항(2)(도 6의 VR100), 절환 스위치(3)(도 6의 SW100), 출력커넥터(4)(도 3의 CN102), DC전원 커넥터(5) 및 AC전원 커넥터(6)가 케이스 측면에 형성되어 있음을 알 수 있다.
(본 발명의 앰프 시스템을 이용한 SNR 개선 방법의 실시예)
이제, 본 발명의 다른 측면에 따른 앰프 시스템을 이용한 SNR 개선 방법의 최적 실시예를, 도 8 및 도 9를 주로 참조하고 도 2 내지 도 6을 보조적으로 참조하면서, 상술한다.
도 8은 본 발명의 다른 측면에 따른 SNR 개선 방법 중 MCU(500)의 동작 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 SNR 개선 방법 중 프리앰프부(100)의 동작 흐름도이다.
즉, 도 8은, 파워앰프의 출력단에 연결된 스피커(400)의 출력임피던스를 임피던스 측정부(600)를 통해 측정하고 측정된 출력임피던스에 해당하는 가장 적절한 값으로 프리앰프부의 게인(이득)을 dB값으로 산출하는 과정을 도시하고 있으며, 도 9는 산출된 dB값에 따라 프리앰프부(100)의 레벨(볼륨)을 자동 조절하는 과정을 도시하고 있다.
먼저, 제어부(510)는 스피커 임피던스 센싱부(600)의 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)로 일례로 3.3V의 테스트 전압을 인가하여(S80), 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)를 통해 측정된 전압으로 스피커 출력단자값을 수신하게 된다(S81).
이후, 상기 수신된 상기 스피커 출력단자값을 ADC 변환하고(S82), 기 정해진 수학식을 이용하거나 MCU 내부의 메모리부(540)에 저장된 데이터 베이스화된 테이블을 참조하여 스피커로의 출력임피던스를 연산하게 된다(S83).
계속해서, 상기 메모리부(540)에 저장된 출력 임피던스에 따른 앰프의 출력 데이터 베이스와 비교하여, 측정된 임피던스에 해당하는 앰프의 필요 출력을 확인하고 확인된 해당 출력에 필요한 입력 전압을 연산하며(S84), 기준 레벨과 비교하기 위해 전압 값을 dB 스케일로 변환하는 연산을 수행한다(S85).
이후, 상기 제어부(510)는 필요한 출력에 해당하는 dB 값과 비교하여 그 차이값이 허용치 이내인지? 여부를 체크하여(S86), 실질적으로 차이가 없는 경우 (정해진 허용치 이내인 경우) 에는 입력되는 신호를 바이패스하지만(S87), 실질적으로 차이가 발생하면 (정해진 허용치를 벗어난 경우에는), 그 값에 해당하는 레벨로 변환하기 위한 제어 명령을 수행하고 기준 레벨과 필요 레벨 간의 차이에 해당하는 dB값을 계산하여(S88), 상기 프리앰프부(100)의 게인조절단(130)으로 출력(전달)한다(S89).
계속해서, 도 9를 주로 참조하고 도 5 및 도 6을 보조적으로 참조하여, 상기 프리앰프부(100)의 동작에 대해 설명하면, 먼저, 상기 볼륨IC(LU100)는, 오디오 신호 입력단자(AUDIO_IN1 ~ AUDIO_IN4)를 통해 오디오 입력단(110)으로부터 수동 조절된 오디오 신호를 입력받고(S91), 상기 제어신호 입력단자(A_IN_SDI, A_IN_CS, A_IN_SCLK)를 통해 상기 MCU(500)의 제어신호가 수신되는지? 여부를 체크하는바(S92), 제어신호가 수신되는 경우에는, 입력된 신호 레벨에 대해 전달받은 dB 값에 맞는 레벨로 오디오 신호의 볼륨을 자동 조절하기 위한 게인(이득)을 연산하고(S93), 이에 맞추어 상기 프리앰프단(120)에서는 상기 연산된 게인(이득)만큼의 레벨로 볼륨 조정된 오디오 신호를 볼륨IC(LU100)의 출력단자(AIN_P_CH1 ~ AIN_P_CH4)를 통해 파워앰프부(200)로 출력한다(S94).
바람직하게는, 상기 제어부(510)는, 상기 릴레이 스위칭 제어단자 (OUT_ON/OFF_M_CHH1)에서 상기 스위치부(300)의 릴레이(REL_100-C)로 릴레이 턴오프 신호를 출력함으로써, 릴레이 스위치(REL_100-A, REL_100-B)를 절환하도록 하여 앰프의 출력단을 오픈(open)시키는 단계 (대전력 계통 차단) 이후에, 스피커 임피던스 센싱부(600)의 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)로 테스트 전압을 인가하는 S80 단계를 진행하며; 역으로, 출력임피던스 센싱이 종료되면 (상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)를 통해 측정된 전압으로 스피커 출력단자값을 수신하는 단계(S81) 이후에), 릴레이 턴온 신호를 출력하여 상기 스위치부(300)를 원위치시키도록 하는 단계가 추가되도록 한다.
(본 발명의 작용 효과)
마지막으로, 본 발명의 SNR 개선에 대한 작용 효과에 대하여, 예를들어 설명한다.
일예로 300W 출력을 가지는 앰프를 예로 들어 설명하면, 300W 출력을 가지는 PA 앰프가 정격 1V를 입력받아 최종 100V로 출력 시 필요한 게인은 40dB (= 20·log (Vout/Vin) = 20·log 100 ) 이다.
이에 반해, 8ohm 부하를 가지는 앰프가 정격 1V를 입력받아 300W를 출력하는 경우, 출력전압 Vout 은 49V (≒ √R·P = √2400) 이므로, 필요한 전체 게인은 34dB (≒ 20·log (Vout/Vin) = 20·log 49) 이고, 마찬가지로 계산하면, 4ohm 부하를 가지는 앰프가 정격 1V를 입력받아 300W를 출력하는 경우, 출력전압 Vout 은 약 35V (≒ √R·P = √1200) 이므로, 필요한 전체 게인은 약 31dB (≒ 20·log (Vout/Vin) = 20·log 35) 이다.
일반적인 앰프의 경우, 전체 게인은 PA 출력에 맞게 40dB로 고정되어 있으므로, 8ohm과 4ohm 동작 시에도 40dB 게인이 그대로 적용되고, 이로 인해 각각 6dB, 9dB 만큼 SNR이 나빠지게 된다.
하지만, 본 발명의 기술을 적용하는 경우에는, 측정된 출력임피던스에 맞게 프리앰프부의 게인을 조절하여 8ohm과 4ohm 동작 시에는 필요한 만큼의 게인만 가지도록 동작하게 되어, 각각 6dB, 9dB 만큼 SNR이 개선시키는 효과가 있다.
PA앰프가, 1V 입력 시 100V 출력이어서, 40dB 게인을 가진다고 했을 때에, 동일한 파워앰프를 사용하되 SR 모드로 사용하는 등의 이유로 8ohm 출력으로 사용하는 경우라면, 1V 입력을 게인 조절단에서 대략 1/2 정도로 줄여서 입력해 주면, 40dB 게인을 동일하게 가져도 전체 게인은 34dB만큼을 가지는 것과 동일하게 되도록, 사용할 수 있게 된다.
즉, 본 발명은, 동일한 출력을 가지는 PA/SR 겸용 앰프에서도 유용하게 사용 가능한바, PA 모드와 동일한 시스템 게인을 가지는 SR 모드 동작 시의 SNR을 간단한 방식으로 효율적으로 개선하는 것이다.
참고로, PA앰프는 High-z 앰프라고 하며, SR앰프는 Low-z 앰프라고 하는바, 앰프의 출력(P)에 따라 상이하지만 일반적으로 PA 모드에서 앰프의 출력 전압은 100V이고 (300W 출력기준으로 출력임피던스는 약 33ohm), SR모드에서의 출력 임피던스는 8ohm이다. 따라서 SR 모드에서 동일한 출력을 위해 요구되는 출력 전압은, 상대적으로 출력 임피던스가 더 작기 때문에 100V보다 작은 값을 가진다. 하지만, 대부분, 앰프의 시스템 게인은 고정되어 있으며, 이로 인해 PA 모드와 동일한 시스템 게인을 SR 모드에 적용하면, SR 모드에서 실제 필요한 전압을 만들기 위한 게인을 초과하는 만큼의 SNR 손실을 가지게 된다. 예를들어, PA 모드에서 앰프의 입력 전압이 1V, 앰프의 출력 전압이 A[V]일 때, 해당 앰프는 A배, 즉 20logA의 시스템 게인을 가지며, PA모드에서 출력 임피던스를 Zpa라고 하면, 이때 앰프의 출력(P)은 A^2/Zpa로 표시된다. 그런데, 동일한 앰프를 SR 모드에서 동일한 출력으로 사용하는 경우 출력 임피던스는 8ohm이고, 앰프의 출력 전압을 B[V]라고 가정하면 SR모드에서의 앰프 출력(P)은 B^2/8 로 표시되며, 해당 앰프는 B배, 즉 20logB의 시스템 게인이 필요하다. 결국, SR모드에서 동작 시, 출력 임피던스는 PA 모드에서 동작 시의 출력 임피던스보다 항상 작은 값을 가지며, 이로 인해 PA 모드와 동일한 시스템 게인이 SR모드에 적용되면, 필요한 출력을 내기 위해 요구되는 시스템 게인보다 항상 더 큰 게인을 가지게 된다. 본 특허가 적용되지 않은 일반적인 앰프의 경우, 앰프의 시스템 게인은 고정되어 있고, 앰프의 최대 출력 전압은 PA모드에서 요구되는 최대 출력 전압과 동일하기 때문에, SR모드에서도 20logA의 시스템 게인을 적용받게 되며, 이로 인해 PA 모드에서 필요한 출력 전압과 SR 모드에서 필요한 출력 전압의 차이만큼 SR모드의 SNR은 나빠지게 된다.
A^2/Zpa = B^2/8 = P
SR모드에서 나빠지는 SNR (A > B)
PA 모드와 동일한 시스템 게인이 적용된 출력 전력 : A^2/Zpa
SR 모드에서 필요한 실제 게인을 적용한 출력 전력 : B^2/8
SR모드에서 나빠지는 SNR(dB) = 20logA - 20logB (A > B > 0)
예를 들어, 300W의 출력을 가지고 정격 입력이 1V인 앰프의 경우, PA 모드의 출력은 100V이므로 100배의 시스템 게인을 가지게 된다. 만약 SR 모드로 사용하는 경우, 출력 임피던스 8ohm에서 300W 출력을 위해 요구되는 전압은 49[V]이며, 따라서 시스템 게인은 49배이다.
이 경우 SR 모드에서 나빠지는 SNR은 아래와 같이 계산된다.
A=100배, B=49배
20log(100) - 20log(49) = 40[dB] - 33.8[dB] = 6.2[dB]
기존 앰프의 경우 약 6.2dB만큼 SNR이 나빠지게 되지만, 본 특허를 적용하게 되면, 프리앰프 단에서 정격 입력을 측정된 임피던스에 맞는 전압값으로 자동 조절되어, 동일한 시스템 게인(100배)를 적용하더라도, SNR이 나빠지지 않게 된다.
즉, SR모드에서의 1V를 100배 하면 100V이지만, 프리앰프 단에서 1V를 0.49V로 줄인 후 100배 하면 49V가 되며, SR모드에서 PA모드와 동일한 출력을 내는데 필요한 만큼의 시스템 게인을 가지는 효과가 있다.
이와 같은 결과가 나오는 이유는, 본 발명이 적용되지 않은 일반적인 앰프의 경우에는 앰프의 시스템 게인은 고정되어 있고, 앰프의 최대 출력 전압은 PA모드에서 요구되는 최대 출력 전압과 동일하기 때문에, SR모드에서도 20logA의 시스템 게인을 적용받게 되며, 이로 인해 PA 모드에서 필요한 출력 전압과 SR 모드에서 필요한 출력 전압의 차이만큼 SR모드의 SNR은 나빠지게 된다. 다시 반복하여 설명하면,
PA 모드와 동일한 시스템 게인이 적용된 출력 전력 : A^2/Zpa
SR 모드에서 필요한 실제 게인을 적용한 출력 전력 : B^2/8
A^2/Zpa = B^2/8 = P
SR모드에서 나빠지는 SNR(dB) = 20logA - 20logB (A > B > 0)
예를들어, PA모드의 출력 임피던스가 2배 증가할 때마다, 동일한 출력을 위해 SR 모드에서 필요한 출력 전압은 1/√2 만큼 감소한다. 즉, PA모드의 출력 임피던스가 2배 증가할 때마다 앰프의 출력은 ½만큼 떨어지고, SR모드에서 필요한 출력 전압이 1/√2만큼 감소하므로 아래와 같은 관계가 성립한다.
High-z mode 앰프의 출력 전압 : Vhigh-z = 100V
Low-z mode 앰프의 출력 전압 : Vlow-z
동일 출력에서 실제 필요한 Vlow-z = 100V*{(1/√2)^n} 이다.
따라서 High-z mode의 시스템 게인 20logVhigh-z 에서 Vlow-z mode에서 실제 필요한 시스템 게인인 20logVlow-z 만큼을 뺀 값이 SR mode에서 SNR 손실로 발생한다.
따라서, 이를 개선하기 위해 출력 임피던스를 측정하고, 제어부를 통해 프리앰프 단에서 앰프의 정격 입력 레벨을 Vlow-z/100 만큼 조절하면, SNR 손실분만큼을 개선할 수 있다.
결론적으로, 종래기술의 앰프의 문제점은 다음 [표 1]로 정리될 수 있다.
입력전압[V} 출력전압[V} 출력파워[W] 출력임피던스[Ω] 게인(이득)[dB] SNR 악화정도
Vi Vo=√(RP) P R=V2/P 20log(Vo/Vi) 20logA-20logB
1 100 300 33.3 40 -
1 49 300 8 34 6dB
1 35 300 4 31 9dB
(* 동일한 앰프(300W) 사용시, 입력이 동일하면, 출력임피던스가 변함에 따라 게인(이득)이 달라지고, 그 게인의 차이만큼 SNR이 악화됨.)
반면, 본 발명에 의하면, 다음 [표 2]에서와 같이, 출력임피던스에 따라 입력전압이 자동으로 바뀌게 되므로 (수동 조작과 별도로), 동일한 앰프를 사용할 시에도, SNR의 악화 현상을 방지할 수 있다.
입력전압[V} 출력전압[V} 출력파워[W] 출력임피던스[Ω] 게인(이득)[dB] 비고
Vi Vo=√(RP) P R=V2/P 20log(Vo/Vi)
1 100 300 33.3 40 PA모드
0.49 49 300 8 40 본발명 SR모드
1 49 300 8 34 종래 SR모드
(* 종래기술에서는, 동일한 앰프를 SR 모드로 동작시에 출력임피던스가 변화면서 40-34=6[dB]의 SNR 악화가 발생하나, 본 발명에서는, 출력임피던스의 변화에 따라서 입력전압을 조정하게 되므로, 파워앰프에서의 게인이 동일하게 되어 SNR의 악화가 발생하지 않음.)
이상에서는 본 발명의 최적 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
100 : 프리앰프부 110 : 오디오입력단
120 : 프리앰프단 130 : 게인조절단
200 : 파워앰프부
300 : 스위치부
400 : 스피커
500 : MCU(Micro Controller Unit)
510 : 제어부 520 : 연산부
530 : 입력부 540 : 메모리부
600 : 스피커 임피던스 센싱부

Claims (5)

  1. 오디오 입력단(110)을 통해 입력되는 오디오 신호를 게인조절단(130)에서 정해진 게인(이득)만큼 프리앰프단(120)에서 조정하여 출력하는 프리앰프부(100);
    상기 프리앰프부(100)에서 조정된 오디오 신호를 스피커를 구동시키기에 적합한 전력으로 전력 증폭하여 스피커(400)로 출력하는 파워앰프부(200);
    상기 파워앰프부(200)와 상기 스피커(400) 사이에서 상기 파워앰프부(200)의 출력을 스위칭하는 스위치부(300);
    상기 스피커(400)의 출력임피던스를 측정하는 스피커 임피던스 센싱부(600); 및
    상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱된 출력 임피던스 값에 따라 상기 프리앰프부(100)의 게인(이득)을 제어하는 MCU(500); 를 포함하며,
    상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱한 출력임피던스가 1/n배로 감소하면, 상기 MCU(500)는 상기 프리앰프부(100)의 출력전압을 1/
    Figure 112022090071218-pat00004
    배로 감소하도록 상기 프리앰프부(100)의 게인(이득)을 조정하도록 제어하며,
    상기 스피커 임피던스 센싱부(600)는, 스피커 출력단 커넥터(CN102)의 핫 채널 단자(1+ 단자)와 분압 저항(R119)을 통해 연결된 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)에 테스트 전압을 인가하고, 상기 분압 저항(R119)과의 접속점에서 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)를 통해 측정된 전압으로 상기 스피커 출력단 커넥터(CN102)의 채널 단자의 분압 전압을 측정함으로써, 스피커로의 출력임피던스를 측정하되,
    상기 스위치부(300)는, 출력임피던스 센싱 신호를 MCU로 연결할 때는 앰프의 출력단을 오픈(open)시키고, 센싱을 하지 않을 때는 앰프의 출력단을 연결해주는 용도의 릴레이 스위치(REL_100-A, REL_100-B)를 포함하며,
    상기 스피커 임피던스 센싱부(600)가 소전력 제어신호 및 센싱신호를 주고 받을 경우에는, 상기 스위치부(300)의 릴레이(REL_100-C)를 동작시켜 릴레이 스위치(REL_100-A, REL_100-B)를 절환하여, 대전력 계통이 차단되도록 한 후에, 출력임피던스를 센싱하되, 상기 MCU(500)의 릴레이 스위칭 제어단자(OUT_ON/OFF_M_CHH1)에서 상기 스위치부(300)로 릴레이 턴오프 신호를 출력함으로써 시행하며, 출력임피던스 센싱이 종료되면 릴레이 턴온 신호를 출력하여 원위치시키도록 하며,
    상기 MCU(500)는, 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)에서 센싱된 출력 임피던스 값을 수신하여 ADC 변환하는 입력부(530)와, 상기 출력 임피던스 값에 따른 상기 프리앰프부(100)의 최적의 게인(이득) 값을 저장하고 있는 메모리부(540)와, 상기 메모리부(540)를 참조하여 상기 입력부(530)를 통해 입력된 디지털 데이터에 따라 최적의 게인(이득) 값을 연산하는 연산부(520)와, 상기 연산부(520)에서 연산된 최적의 게인(이득) 값을 상기 프리앰프부(100)로 출력하여 오디오 신호의 게인(이득)을 제어하는 제어부(510)로 이루어지며,
    상기 제어부(510)는 필요한 출력에 해당하는 dB 값과 비교하여, 차이가 없는 경우는 입력되는 신호를 바이패스하지만, 차이가 발생하면 그 값에 해당하는 레벨로 변환하기 위한 제어 명령을 수행하고, 기준 레벨과 필요 레벨 간의 차이에 해당하는 dB값을 계산하여 상기 프리앰프부(100)의 게인조절단(130)으로 SPI 방식으로 전달되어지며,
    상기 오디오 입력단(110)은, 입력된 오디오 신호를 수동 조절하는 가변저항(VR100)과, 상기 가변저항(VR100)에 의해 수동 조절된 오디오 신호를 그대로 전달하는 바이패스회로(BYPASS)와, 상기 가변저항(VR100)에 의해 수동 조절된 오디오 신호를 하이패스 필터링하는 하이패스 필터회로(HPF)와, 상기 바이패스회로에 의해 바이패스되어진 신호 혹은 상기 하이패스 필터회로에 의해 하이패스 필터링되어진 신호 중 어느 하나의 신호가 출력단(AUDIO_IN1)을 통해 상기 프리앰프부(100)의 볼륨IC로 입력되어지도록 절환하는 절환 스위치(SW100)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항의 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 앰프 시스템을 이용한 SNR 개선 방법으로서,
    (a) 상기 MCU(500)는 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 테스트전원 인가단자(DCR_SOURCE_M)로 테스트 전압을 인가하는 단계(S80);
    (b) 상기 (a) 단계에서의 상기 테스트 전압에 응하여 상기 스피커 임피던스 센싱부(600)의 측정단자(DCR_ADC_M_CH1)를 통해 측정된 전압으로 스피커 출력단자값을 수신하게 되는 단계(S81);
    (c) 상기 (b) 단계에서 수신된 상기 스피커 출력단자값을 ADC 변환하는 단계(S82);
    (d) 상기 (c) 단계에서 얻어진 디지탈 데이터 값으로, 기 정해진 수학식을 이용하거나 MCU 내부의 메모리부(540)에 저장된 데이터 베이스화된 테이블을 참조하여 스피커로의 출력임피던스를 연산하게 되는 단계(S83);
    (e) 상기 (d) 단계에서 얻어진 출력임피던스 값을 상기 메모리부(540)에 저장된 출력 임피던스에 따른 앰프의 출력 데이터 베이스와 비교하여, 측정된 임피던스에 해당하는 앰프의 필요 출력을 확인하고 확인된 해당 출력에 필요한 입력 전압을 연산하는 단계(S84);
    (f) 상기 (e) 단계에서 얻어진 필요한 입력 전압을 기준 레벨과 비교하기 위해 전압 값을 dB 스케일로 변환하는 연산을 수행하는 단계(S85);
    (g) 상기 (f) 단계 이후, 상기 MCU는 필요한 출력에 해당하는 dB 값과 비교하여 그 차이값이 허용치 이내인지? 여부를 체크하는 단계(S86);
    (h) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 실질적으로 차이가 없는 경우 (정해진 허용치 이내인 경우) 에는 입력되는 신호를 바이패스하고 처음으로 리턴하는 단계(S87);
    (j) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 실질적으로 차이가 발생하면 (정해진 허용치를 벗어난 경우에는), 상기 필요한 출력에 해당하는 dB 값에 해당하는 레벨로 변환하기 위한 제어 명령을 수행하고 기준 레벨과 필요 레벨 간의 차이에 해당하는 dB값을 계산하는 단계(S88); 및
    (k) 상기 (j) 단계에서 계산된 dB값을 상기 프리앰프부(100)로 출력(전달)하는 단계(S89);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프리앰프부(100)는, 오디오 신호 입력단자(AUDIO_IN1 ~ AUDIO_IN4)를 통해 오디오 입력단(110)으로부터 수동 조절된 오디오 신호를 입력받고(S91), 제어신호 입력단자(A_IN_SDI, A_IN_CS, A_IN_SCLK)를 통해 상기 MCU(500)의 제어신호가 수신되는지? 여부를 체크하여(S92), 제어신호가 수신되는 경우에는, 입력된 신호 레벨에 대해 전달받은 dB 값에 맞는 레벨로 오디오 신호의 볼륨을 자동 조절하기 위한 게인(이득)을 연산하고(S93), 연산된 게인(이득)만큼의 레벨로 볼륨 조정된 오디오 신호를 볼륨IC(LU100)의 출력단자(AIN_P_CH1 ~ AIN_P_CH4)를 통해 파워앰프부(200)로 출력하는(S94) 것을 특징으로 하는 스피커 임피던스에 따라 자동으로 이득을 조절하여 SNR을 개선하는 방법.
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