KR19980702505A - 오디오 증폭기 - Google Patents
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Abstract
오디오 증폭기(20)에 인가된 오디오 신호를 유도하는 장치(300)를 포함하는 오디오 증폭기(20)가 기재된다. 이러한 장치(300)는 오디오 신호의 나머지에 관련된 오디오 신호의 고주파 범위를 부가적으로 증폭하는 증폭기를 포함한다. 이러한 부가적인 증폭은 오디오 신호값이 일단 한계값을 초과하면 발생한다. 부가적인 증폭은 잠깐의 주기동안만 발생한다. 본 발명에 따른 오디오 증폭기는 잠깐의 주기 동안 오디오 신호의 고주파 피크를 부가적으로 증폭한다. 이러한 피크들의 상승 및 하강 슬로프는 결과적으로 간단하게 확대된다. 특히 이러한 것은 팝 뮤직에 대해 매혹적인 효과를 나타낸다.
Description
그러한 오디오 증폭기는 오디오 장치 및 텔레비전과 같은 음향 재생 시스템에 사용된다. 오디오 신호를 유도하는 장치는 예컨대 Philips Semiconductors에 의해 제조된 TEA6330T 타입의 집적 회로로 형성된 전치 증폭기를 포함한다. 이러한 공지 전지 증폭기는 조절 가능한 이동 특성을 갖는다. 오디오 증폭기의 사용자는 이러한 이동 특성을 조화시키므로써 자기 자신의 재량으로 음량, 저음, 3배의 제어 범위를 제어할 수 있다. 이러한 공지의 오디오 증폭기에서 사용자에 의해 이루어진 세팅은 오디오 증폭기에 입력된 오디오 신호에 응답하여 적응되지 않는다.
본 발명은 오디오 신호를 유도하는 장치를 포함하는 오디오 증폭기에 관한 것이다.
도 1은 오디오 증폭기를 포함하는 음향 재생 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 오디오 증폭기에 포함된 오디오 신호 유도 회로의 제 1 실시예를 상세히 나타내는 도면.
도 3은 오디오 증폭기에 포함된 오디오 신호 유도 회로의 제 2 실시예를 상세히 나타내는 도면.
도 4는 그러한 회로에 의해 유도된 오디오 신호의 형태를 시간에 대해 구상한 것을 도시하는 도면.
[실시예]
도면에서 동일한 소자는 동일한 참조 부호로 나타낸다.
도 1은 음향 재생 시스템(100)을 도시한다. 음향 재생 시스템(100)은 예컨대 주택 또는 차 안의 오디오 장치, 휴대용 오디오 장치 또는 텔레비전이다. 음향 재생 시스템은 오디오 증폭기(20)와, 오디오 신호를 오디오 증폭기(20)에 인가하는 적어도 하나의 오디오 소스(70)와, 오디오 증폭기에 의해 증폭된 오디오 신호의 음향 재생을 위해 하나 이상의 스피커(90)를 포함한다. 오디오 소스(70)는 예컨대 라디오 또는 텔레비전 신호를 위한 수신기, 카세트 플레이어, 콤펙트 디스크 플레이어(CD) 또는 디지털 콤팩트 카세트 플레이어(DCC)이다. 오디오 증폭기(20)는 오디오 신호를 증폭하는 장치(30)를 포함하며, 이것은 오디오 신호의 순간값이 일정한 한계값을 초과할 때 오디오 신호의 고주파 범위를 잠깐동안 부가적으로 증폭하는 회로(300)와 전치 증폭기 스테이지(40)를 포함한다. 오디오 증폭기(20)는 또한 출력 증폭기 스테이지(50)를 포함한다. 출력 증폭기 스테이지(50)는 고정된 이득 팩터를 갖는다. 출력 증폭기 스테이지(50)는 예컨대 필립스 반도체에 의해 제조된 TDA15Q 타입의 집적 회로를 포함한다. 전치 증폭기 스테이지(40)는 필립스 반도체에 의해 제조된 TEA6330T의 집적 회로를 포함한다. 이러한 집적 회로는 세 파라미터를 적용함으로써 설정될 수 있는 전송 특성을 갖는다. 이러한 파라미터는 볼륨 제어되어, 전체 주파수 범위에 대한 이득율은 dBs의 임의 수에 스텝에 적용될 수 있고, 주파수 스펙트럼에서 낮은 톤에 대한 이득율은 dBs의 임의 수의 스템에서 관련된 방법으로 증폭 또는 감쇠되며, 트레블 제어에 의하여, 주파수 스펙트럼에서 높은 톤에 대한 이득율은 dBs의 임의 수의 스텝에서 관련된 방법으로 증폭 또는 감쇠된다. 그 사운드 재생 시스템은, 예를 들어 제어 패널(130)을 통해 사용자에 의해 입력될 수 있는 작동 명령에 따라 볼륨, 베이스 및 트레블 제어를 설정하기 위한 소위 I2C에 의해 전치 증폭기 스테이지(40)에 결합된 프로그램 제어 형태의 제어 회로(110)를 더 포함한다. 회로(300)의 설정은 제어 패널(130)에 의해 조정될 수도 있다.
도 2는 오디오 신호의 순간값이 지정된 제한값을 초과할 때 짧은 시간 주기동안 오디오 신호의 고주파수 범위를 부가적으로 증폭하기 위한 회로(300)의 제 1 실시예를 도시한다. 그 회로는 오디오 소스(70)로부터 들어오는 오디오 신호를 수신하기 위한 신호 입력(301)을 갖는다. 그 신호 입력(301)은 저항기(R1)의 제 1 단자에 접속된다. 그 저항기(R1)의 다른 단자는 다른 단자가 접지에 접속된 저항기(R2)의 제 1 단자에 접속된다. 또한, 저항기(R1)는 캐패시터(C1)의 제 1 단자에 접속된다. 캐패시터(C1)의 제 2 단자는 한편으로 접지에 더 접속된 저항기(R3)에 접속되고, 다른 한편으로는 버퍼 증폭기(A1)의 입력에 접속된다. 버퍼 증폭기(A1)의 출력은 제 2 단자가 집적 회로(IC)의 한 핀에 접속된 캐패시터(C2)의 제 1 단자에 접속된다. 그 집적 회로(IC)는 필립스 반도체사에 의해 제조된 NE572이다. 그 집적 회로(IC)의 관련된 핀(9, 10, 11, 12, 13, 14)은 도면에 도시되어 있다. 캐패시터(C2)는 집적 회로(IC)의 핀(9)에 접속되어 있다. 버퍼 증폭기(A1)의 출력은 저항기(R4)의 제 1 단자에 더 접속된다. 저항기(R4)의 제 2 단자는 캐패시터(C3)의 제 1 단자에 접속된다. 캐패시터(C3)의 제 2 단자는 집적 회로(IC)의 핀(13)에 접속된다. 제 4 캐패시터(C4)는 집적 회로(IC)의 핀(12)과 접지 사이에 삽입된다. 제 5 캐패시터(C5)는 집적 회로(IC)의 핀(14)과 접지 사이에 삽입된다. 회로(300)는 제 1 단자가 집적 회로(IC)의 핀(11)에 접속되고 제 2 단자가 양의 공급 전압(Vcc)에 접속된 저항기(R5)를 더 포함한다. 저항기(R5)의 제 1 단자는 증폭기(A2)의 음의 입력과 저항기(R6)의 제 1 단자에 더 접속된다. 저항기(R6)의 제 2 단자는 증폭기(A2)의 출력에 접속된다. 저항기(R7)의 제 1 단자는 집적 회로(IC)의 핀(10)에 접속된다. 저항기(R7)의 제 2 단자는 증폭기(A2)의 양의 입력과 캐패시터(C6)의 제 1 단자에 접속된다. 캐패시터(C6)의 제 2 단자는 접속된다.
증폭기(A1)의 출력은 다이오드(D1)의 애노드에 접속된다. 그 다이오드의 캐소드 캐패시터(C8)의 제 1 단자에 접속된다. 캐패시터(C8)의 제 2 단자는 접지에 접속된다. 제 1 다이오드(D1)의 캐소드는 비교기(A3)의 양의 입력에 더 접속된다. 비교기의 음의 입력은 양의 공급 전압(Vcc)과 음의 공급 전압(-Vcc) 사이에 삽입된 가변 저항기(R9)에 접속된다. 비교기(A3)의 출력은 다이오드(D2)의 애노드에 접속된다. 그 다이오드의 캐소드는 저항기(R10)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R10)의 제 2 단자는 캐패시터(C9)의 제 1 단자에 접속된다. 캐패시터(C9)의 제 2 단자는 접지에 접속된다. 또한, 저항기(R10)의 제 2 단자는 트랜지스터(T1)의 베이스에 접속된다. 그 트랜지스터의 에미터는 접지에 접속되고, 콜렉터는 집적 회로(IC)의 핀(14)에 접속된다.
증폭기(A2)의 출력은 스위치(S1)의 제 1 단자에 더 접속된다. 그 스위치(S1)의 제 2 단자는 저항기(R11)의 제 1 단자에 접속된다. 그 저항기(R1)의 제 2 단자는 증폭기(A4)의 음의 입력에 접속된다. 증폭기(A4)의 양의 입력은 접지에 접속된다. 그 증폭기(A4)의 음의 입력은 저항기(R12)의 제 1 단자에 더 접속된다. 저항기(R12)의 제 2 단자는 증폭기(A4)의 출력에 접속된다. 그 증폭기(A4)의 출력은 저항기(R13)의 제 1 단자에 더 접속된다. 저항기(R13)의 제 2 단자는 신호 출력(302)에 접속된다. 그 출력을 통해 회로(300)에 의해 유도된 신호는 전치 증폭기 스테이지(40)에 인가된다. 그 신호 출력은 저항기(R14)의 제 1 단자에 더 접속된다. 저항기(R14)의 제 2 단자는 신호 입력(301)에 접속된다.
집적 회로(IC), 캐패시터(C1 내지 C6), 저항기(R3 내지 R7) 및, 증폭기(A1 및 A2) 모두는 동적 범위 신장기(320)를 형성한다. 동적 범위 신장기는 1992년 필립스 반도체사의 데이터 핸드북 IC01의 무선 및 오디오 시스템용 반도체, BBG112 내지 TDA1554Q의 페이지 152의 도에 도시된 것처럼 접속된다. 그 동적 범위 신장기(320)는 큰 진폭을 가질 때 오디오 신호를 증폭하고, 작은 진폭을 가질 때 보다 적은 범위로 증폭한다. C1 및 R3가 선택되기 때문에, 약 2kHz의 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터를 형성한다. C4 및 C5의 값은 각각 15nF 및 150nF가 된다. 이는 동적 범위 신장기(320)의 시작 시간 및 해제 시간이 각각 0.15ms 및 1.5ms가 된다. R6의 값은 35kΩ이다. 이는 신호의 피크가 동적 범위 신장기에 의해 약 6dB까지 증폭시킨다. 그 동적 범위 신장기(320)의 성분값의 나머지는 상기 데이터 핸드북의 152페이지에 도 4에 도시된 것 처럼 된다.
캐패시터(C8 내지 C9), 저항기(R9 및 R10), 다이오드(D1 및 D2), 트랜지스터(T1) 및 비교기(A3)는 검출 회로(340)를 형성한다. 캐패시터(C8)와 함께 다이오드(D1)는 정류기를 형성한다. 저항기(R9)는 비교기(A3)의 음의 입력에 조절 가능한 전압을 인가하기 위한 것이다. 다이오드(D2)는 정류기이다. 캐패시터(C9)는 충전 캐패시터이고, 그 충전 시간은 저항기(R10)에 의해 결정된다. 트랜지스터(T1)는 집적 회로(IC)의 핀(14)을 접지로 단락시키기 위한 것이다.
저항기(R11 및 R12) 및 증폭기(A4)는 인버터로서 배열된 증폭기(A4)에 대해 보상을 위해 인버터 회로(360)을 형성한다. 저항기(R13 및 R14)는 서로 동일한 값을 가지며 결함 저항은 신호 입력(301)에서 들어도는 신호 및 인버터(360)로부터의 신호를 혼합하는데 필요하다. 저항기(R1 및 R2)는 NE572의 입력 감도에 신호 레벨을 적용하도록 쓰인다.
회로(300)의 동작은 다음과 같다. 만약 사용자가 오디오 신호의 고주파 피크가 짧은 주기 동안 부가적으로 증폭되기를 바라지 않는다면 스위치(S1)(위치는 도시되지 않음)를 개방한다. 신호 입력(301)에 대한 오디오 신호는 신호 출력(302)에 증폭되지 않은채로 인가된다. 만약 사용자가 스위치(S1)를 폐쇄하면 동적 범위 신장기(320)에 의해 부가적으로 증폭된 고주파 신호는 인버터(360)에 의해 신호 입력(301)으로부터 곧바로 오는 신호에 부가되고 신호 출력(302)에 인가된다.
고역 필터(C1, R3)는 2kHz의 주파수 성분만 제공하며 더 큰 주파수 성분이 동적 범위 신장기(320)에 인가된다. 만약 이러한 주파수 성분값이 크면 그것은 집적 회로(IC)에 의해 부가적으로 증폭된다. 이러한 부가적으로 증폭된 주파수 성분들은 검출회로(340)에 인가된다. 만약 이러한 부가적으로 증폭된 성분들의 값이 다양한 저항기(R9)에 의해 설정될 수 있는 전압을 초과하면, 비교기(A3)는 포지티브 전극을 생성시킨다. 결과적으로 커패시터(C9)는 일정한 시간 상수로 충전된다. 이것은 일정한 주기 이후에 트랜지스터(T1)의 베이스 상의 전압이 너무 커져서 이 트랜지스터가 전도를 개시한다는 것을 의미한다. 결론적으로 집적 회로(IC)의 핀(14)은 그라운드에 쇼트된다. 이것은 고주파 성분을 더 이상 부가적으로 증폭하지 않는 집적 회로(IC)를 나타낸다. (C9 및 R10)의 값은 부가적으로 증폭된 오디오 신호값이 조절 가능한 전압을 초과한 후 약 5ms 동안 트랜지스터(T1)가 전도를 개새하도록 선택되어 바람직하다.
동적 범위 신장기(320)는 작은값의 고주파 신호들을 부가적으로 증폭하지 않도록 설정된다.
도 3은 오디오 증폭기에 포함된 회로(300)의 제 2 실시예를 상세히 나타내며 오디오 신호를 유도하도록 의도된다. 또한 회로는 한 오디오 채널만 도시된다. 회로는 신호 입력(301)에 제 1 단자에 의해 연결되는 커패시터(C21)를 포함한다. 제 2 단자에 의해 커패시터는 저항기(R23)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R23)의 다른 단자는 접지된다. 또한 커패시터(C21)의 제 2 단자는 저항기(R21)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R21)의 제 2 단자는 트랜스컨덕턴스 증폭기(A5)의 네가티브 입력에 접속된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기의 포지티브 입력은 접지된다. 네가티브 입력은 제 2 단자가 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력에 접속되는 저항기(R22)의 제 1 단자에 또한 접속된다. 신호 입력(301)은 커패시터(C22)의 제 1 단자에 또한 접속된다. 커패시터(C22)의 제 2 단자는 저항기(R24)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R24)의 제 2 단자는 접지된다. 커패시터(C22)의 제 2 단자는 또한 다이오드(D21)의 애노드에 접속된다. 다이오드(D21)의 캐소드는 저항기(R25)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R25)의 제 2 단자는 커패시터(C23)의 제 1 단자에 접속된다. 커패시터(C23)의 제 2 단자는 접지된다. 저항기(R25)의 제 2 단자는 또한 트랜스컨덕턴스 증폭기(A5)의 전력 입력에 접속된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기(A5)의 출력은 스위치(S2)의 제 1 단자에 연결된다. 스위치(S2)의 제 2 단자는 저항기(R26)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R25)의 제 2 단자는 신호 출력(302)에 접속된다. 신호 출력(302)은 또한 저항기(R27)의 제 1 단자에 접속된다. 저항기(R27)의 제 2 단자는 신호 출력(301)에 접속된다.
저항기(R23) 및 커패시터(C21)는 커패시터(C22) 및 저항기(R24)가 그러하듯이 약 2kHz의 컷-오프 주파수를 갖는 고역 필터를 함께 형성한다. 저항기(R21 및 R22)는 트랜스컨덕턴스 증폭기(A5)를 세팅하도록 사용된다. 저항기(R26 및 R27)은 서로 동일한 값을 가지며 결합 저항기들은 신호 입력(301)로부터 들어오는 신호들과 트랜스컨덕턴스 증폭기(A5)로부터 들어오는 신호들을 혼합하는데 필요하다. 다이오드(D21), 저항기(R25), 커패시터(C23)는 함께 트랜스컨덕턴스 증폭기가 짧은 주기 동안 고주파 피크를 부가적으로 증폭하도록 설정되게 한다.
회로의 동작은 다음과 같다. 만약 사용자가 오디오 신호의 고주파 피크가 짧은 주기 동안 부가적으로 증폭되기를 바라지 않는다면 스위치(S2)를 개방한다(위치가 도시되어 있음). 그러한 경우 신호 입력(301)에 대한 오디오 신호는 증폭되지 않은 신호로서 신호 출력(302)에 인가된다. 만약 사용자가 스위치(S2)를 폐쇄하면, 트랜스컨덕턴스 증폭기에 의해 부가적으로 증폭된 고주파 신호는 신호 입력(301)으로부터 곧바로 들어오는 신호에 부가되며 신호 출력(302)에 인가된다. 커패시터(C21) 및 저항기(R23)에 의해 형성된 고역 필터는 오디오 신호의 고주파 성분만을 트랜스컨덕턴스 증폭기(A5)에 인가되도록 허용한다. 만약 큰값을 갖는 고주파 신호 성분이 신호 입력에 대해 유효하면, 큰 진폭을 갖는 정류된 신호는 다이오드(D21)에 의해 생성된다. 비교적 큰 전류는 저항기(R25)를 통해 흐르기 시작한다. 결과적으로 트랜스컨덕턴스 증폭기의 이득 팩터가 상승한다. 결과는 고주파 신호가 트랜스컨덕턴스 증폭기에 의해 부가적으로 증폭된다는 것이다. 커패시터(C23)의 충전은 전압이 저항기(R25) 양단에서 드롭되어 짧은 주기 이후에 사라지게 한다. 이어서 트랜스컨덕턴스 증폭기의 이득 팩터는 드롭되고 신호의 고주파 성분은 더 이상 부가적으로 증폭되지 않는다. 작은 진폭을 갖는 고주파 신호들은 트랜스컨덕턴스 증폭기(A4)에 의해 부가적으로 증폭되지 않는다. (R25 및 C23)값은 약 5ms 이후에 고주파 성분이 더이상 부가적으로 증폭되지 않도록 선택된다.
도 3에 도시된 실시예 뿐만 아니라 도 2에 도시된 실시예에서 다수의 성분들의 값을 관찰할 필요없이 사용자에 의해 재량껏 부가적으로 증폭된 신호의 주파수 뿐만 아니라 고주파 피크가 부가적으로 증폭된 이득 팩터가 설정될 수 있으며 따라서 사용자 자신이 고주파 피크의 시간을 설정할 수 있다.
도 4는 시간에 대해 구상된 회로(300)에 의해 유도된 사인(sine) 형상 신호곡선을 도시한다. 도면의 상부 절만은 시간에 대해 구상된 약 4kHz의 주파수를 갖는 사인 형상의 신호 곡선을 도시한다. 제 1 두 싸이클 동안 사인 형상 신호는 제한값 Vth 미만으로 남으며, 그 이후에 사이 형상 신호는 네 싸이클 동안 제한값을 초과하며, 반면에 사인 형상 신호는 네 싸이클 동안 제한값을 초과하며, 반면에 사인 형상 신호는 다시 도시된 최종 두 싸이클 동안 제한값 Vth 미만으로 남는다.
도면의 하부 절반에서 회로(300)에 의해 처리된 오디오 신호는 시간에 대해 구상된다. 신호가 제한값 Vth을 초과하는 순간, 즉 신호의 피크가 부가적으로 증폭되는 순간이 관찰될 수 있다. 5ms 이후에 피크가 더 이상 부가적으로 증폭되지 않는다.
본 발명의 목적은 새로운 사이코 음향 효과가 얻어지는 방식으로 오디오 신호가 유도되는 오디오 증폭기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해 전문에서 정의된 바와 같은 오디오 증폭기는 오디오 신호값이 한계치를 초과할 때 대부분 일정한 주기 동안 오디오 신호의 나머지 범위에 관련된 오디오 신호의 고주파 범위를 부가적으로 증폭하는 증폭기르 포함한다. 이러한 측정들은 잠깐의 주기 동안 부가적으로 증폭될 오디오 신호에 발생하는 고주파 피크를 야기시킨다. 이것은 간단히 확대된 이러한 피크의 상승 및 하강 경사를 유도한다. 결과적으로 사용자는 오디오 신호가 큰 임팩트를 갖는 사이코 음향을 경험한다. 특히 팝 뮤직을 위해 이것은 매혹적인 효과를 나타낸다.
소위 동적 신장기라 불리는 오디오 증폭기는 이미 공지되어 있다.
이러한 동적 신장기는 큰 값을 가질 때 오디오 신호를 부가적으로 증폭한다. 그러나 그것은 잠깐동안이 아니라 계속적으로 증폭함으로써 오디오 신호의 전체 주파수 스펙트럼을 부가적으로 증폭한다.
본 발명에 따른 오디오 증폭기의 실시예는 고주파 범위가 2kHz 이상의 주파수를 갖는 오디오 신호의 성분을 포함한다는 특징이 있다.
본 발명에 따른 오디오 증폭기의 다른 실시예는 증폭기가 나머지 범위와 관련하여 6dB 만큼 고주파 범위를 부가적으로 증폭하도록 배열된다는 특징이 있다.
본 발명에 따른 오디오 증폭기의 다른 실시예는 증폭기가 고주파 범위를 부가적으로 증폭하는 시간은 5ms인 것을 특징으로 한다.
의도된 사이코 음향 효과는 이러한 실시예에 의해 최적화 된다.
본 발명은 음향 재생 시스템, 오디오 신호를 유도하는 장치 및 오디오 신호를 유도하는 방법에 또한 관련된다.
본 발명의 여러 측면들은 하기에 설명한 실시예와 관련하여 명백해질 것이다.
내용 없음.
Claims (7)
- 오디오 신호를 유도하는 장치를 포함하는 오디오 증폭기에 있어서,상기 오디오 신호가 한계값을 초과할 때 거의 일정한 주기 동안 상기 오디오 신호의 나머지 범위에 관련하여 오디오 신호의 고주파수 범위를 부가적으로 증폭하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 증폭기.
- 제 1 항에 있어서,상기 고주파 범위는 2kHz 및 그 이상의 주파수를 갖는 오디오 신호 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 증폭기.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 증폭기는 상기 나머지 범위에 비해 6dB 만큼 상기 고주파 범위를 부가적으로 증폭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 오디오 증폭기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭기가 상기 고주파 범위를 부가적으로 증폭하는 시간은 대체로 5ms와 동일한 것을 특징으로 하는 오디오 증폭기.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 오디오 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 재생 시스템.
- 오디오 신호를 유도하는 장치에 있어서,상기 오디오 신호가 한계값을 초과할 때 거의 일정한 주기 동안에 상기 오디오 신호의 나머지 범위에 관련하여 상기 오디오 신호의 고주파 범위를 부가적으로 증폭하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 유도 장치.
- 오디오 신호를 유도하는 방법에 있어서,상기 오디오 신호의 고주파 범위는 상기 오디오 신호가 한계값을 초과할 때 상기 오디오 신호의 고주파 범위는 거의 일정한 주기 동안 상기 오디오 신호의 나머지 범위에 관련하여 부가적으로 증폭되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 유도 방법.
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