KR200168909Y1

KR200168909Y1 - 피이드백 방식의 크로스 피드형 재생영역 개선회로

Info

Publication number: KR200168909Y1
Application number: KR2019990017994U
Authority: KR
Inventors: 강신재
Original assignee: 강신재; 주식회사디스텍
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2000-02-15
Also published as: KR20010019465A

Abstract

본 고안은 피이드백 방식의 크로피드형 재생영역 개선회로에 관한 것으로, 특히 2개의 입력신호의 위상적 상관관계에 따라 최종출력의 주파수대 이득이 달라지는 현상을 이용한 방식으로, 피이드백 상호 교차신호 처리방식에 의한 것이다.

본 고안은 좌측과 우측 2개의 신호입력에 대해 각각 가감산 연산기와 각각의 출력으로부터 상호 교차하여 궤환되는 신호 경로상에 특정의 전달함수를 구성하고 또한 이득값도 설정할수 있도록 하여 동상에서는 거의 플래트한 재생특성을 가지며 역상에서는 매우 독특한 주파수대 이득특성을 변화를 얻도록 함으로서 이러한 변화를 이용해 신호재생시의 신호재생 효율을 올리고 피드백방식의 채용에 의해 대역폭및 신호의 안정화등의 다양한 결과를 얻을수 있고, 또한 신호의 자연스런 확장효과도 동시에 얻을수 있도록 한 것이다.

Description

피이드백 방식의 크로스 피드형 재생영역 개선회로{Circuit for improving regenerative area of crossfeed type by feedback method}

본 고안은 피이드백 방식의 크로피드형 재생영역 개선회로에 관한 것으로, 더욱 상세히는 각종 음향기기에서 출력되는 좌,우측 2개의 신호 입력에 대해 어떤 이득함수를 가지는 연산부를 각각 거친후 각각의 출력에서 다시 특정 궤환 전달함수를 통해 상호 교차하여 네그티브 피이드백을 구성하여 피이드백 용소의 적용에 의한 신호 처리결과의 안정도 및 대역폭등을 개선시킬 수 있도록 고안된 오디오신호 재생 영역 확산기술에 관한 것이다.

두개의 신호입력에 대해 재생영역을 확장하기 위한 종래의 기술로는 미국특허 제 4,139,728호 'SIGNAL PROCESSING CIRCUIT'와, 제 4,219,696호 'SOUND IMAGE LOCALIZATION CONTROL SYSTEM'이 있다.

상기 제 4,139,728호 및 제 4,219,696호의 기술은 모두 2개의 신호를 입력으로 하여 신호의 재생역역을 확장하기 위한 기술이며, 이를 구현시키기 위한 수단으로는 2개의 입력신호로 부터 각각의 상대방 채널의 신호를 특정의 전달함수를 갖는 신호블록을 거쳐 종단에 구성된 메트릭스에서 주신호와 상기한 크로스 피드된 신호와 재결합에 의해 신호의 재생영역을 확장하는 방식을 채택하고 있다.

이러한 방식의 경우는 크로스 피드하는 신호처리 경로상에 특정한 전달함수 특성을 구성하기 위해 지연부 혹은 주파수대 이득제장치등이 구성되어지는데, 이러한 신호처리경로로 인해 원신호가 가진 지연특성이나 녹음시 원래 갖고 있던 공간특성등이 왜곡되는 등의 문제점을 안고 있다.

또한, 크로스 피드의 구성 위치가 순차방식을 채택하고 있어 앞단회로에서의 버퍼링을 해야하는 등 신호 분기에 따른 별도의 고려가 필요한 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 전술한 바와 같은 신호처리방식을 채택하지않고 기 처리된 각각의 출력으로부터 상호 교차 네그티브 피이드 백 방식을 채택하여, 간결한 회로구성이 가능하고 복잡한 회로구성으로 인한 신호대 잡음특성의 열화를 방지할 수 있음은 물론 피드백 방식의 채용으로 최종 신호처리 결과의 신호 안정성을 더욱 확보할 수 있으며, 또한 아날로그 회로에서 흔히 발생하는 발진현상도 상당부문 없앨수 있는 피이드백 방식의 크로피드형 재생영역 개선회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 고안의 목적은, 크로스 피드하는 전달함수상에 주파수대에 따른 이득특성의 제어나 전달함수를 부여하고, 또 2개의입력 신호의 위상적 상관관계에 따라 최종출력의 주파수대 이득이 달라지는 현상을 이용하여 상호 교차신호처리방식을 채택하므로써 달성할 수 있다.

다시말해서, 종래의 순차적인 크로스 피드보다 더욱 진보된 피이드백 방식의 크로스 피드 신호방식을 본 고안의 주된 특징으로 한다.

따라서, 동상에서는 거의 플래트한 재생특성을 가지며 역상에서는 매우 독특한 주파수대 이득특성을 변화를 얻을 수 있는데, 이러한 변화를 이용해 신호재생시의 신호재생 효율을 올릴 수 있고, 또 피드백방식의 채용에 의해 대역폭 및 신호의 안정화등의 다양한 결과를 얻을수 있을 뿐만 아니라, 신호의 자연스런 확장효과도 동시에 얻을수 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 상세 회로도.

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 블록 다이어그램.

도 3은 본 고안에 의한 동상 및 역상신호에서의 주파수대별 이득특성도.

도 4는 본 고안의 고역차단 특성에 따른 동상 및 역상 신호에서의 주파수대별 이득특성도.

도 5는 본 고안의 궤환전달 특성에 따른 동상 및 역상 신호에서의 주파수대별 이득특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10,20 : 증폭부

15,25 : 가감산 연산부

30,40 : 궤환 전달함수부

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 상세 회로도를 나타낸 것으로써, 이에 따르면 가산입력단자(+)에 각각 서로 다른신호가 입력되는 좌측입력단(50)과 우측입력단(60)을 연결시킨 가감산 연산부(15)(25)의 감산입력단자(-)는 각각 피이드백 크로스피드 전달함수(TF1)(TF2)를 갖는 궤한 전달함수부(40)(30)를 통해 우,좌측 가감산 연산부(25)(15)의 출력단(80)(70)에 교차 연결시켜 상기 가감산 연산부(15)(25)의 좌,우측 출력신호들이 우,좌측 가감산 연산부(25)(15)의 감산입력단자(-)로 교차 피이드백되도록 한 것을 기본적인 특징으로 한다.

이때, 상기 가감산 연산부(15)(25)는 오피앰프(U1A)(U2A)와 피드백 저항(R3)(R4), 고역차단 및 조정용 콘덴서(C1)(C2)로 구성시킨 것을 하나의 실시예로 제시하였는데, 상기에 있어서 각각의 저항(R3)(R4)과 콘덴서(C1)(C2)는 각 오피앰프(U1A)(U2A)의 출력단(70)(80)과 감산(즉, 반전)입력단자(-) 사이에 연결시킨 구성을 갖는다.

또한, 상기 궤한 전달함수부(40)(30)에는 각각 교차 피드백의 전달함수를 주파수대로 조정할 수 있는 가변저항(R1)(R2)을 구비시킨 것을 부가적인 특징으로 한다.

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 블록 다이어그램을 나타낸 것으로, 전술한 일 실시예의 구성에 있어서, 상기 좌측입력단(50)과 우측입력단(60) 및 가감산 연산부(15)(25)의 가산입력단자(+) 사이에 각각 A라는 증폭도를 갖는 증폭부(10)(20)를 각각 설치하여 상기 좌측입력단(50)과 우측입력단(60)을 통해 각각 입력되는 재생신호를 소정레벨로 증폭시켜 가감산 연산부(15)(25)의 가산입력단자(+)에 각각 입력시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 고안의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 좌측입력단(50)과 우측입력단(60)을 통해 입력되는 2개의 입력신호는 가감산 연산부(15)(25)의 가산입력단자(+)로 직접 입력되거나, 각각 A라는 증폭도를 갖는 증폭부(10)(20)를 통해 소정레벨로 증폭된 후 가감산 연산부(15)(25)의 가산입력단자(+)로 직접 입력되며, 이와 동시에 좌,우측 가감산 연산부(15)(25)의 출력단(70)(80)에서 출력되는 좌,우측 출력신호는 각각 피드백 전달함수부(30)(40)를 통해 서로 교차하여 우,좌측 가감산 연산부(25)(15)의 감산입력단자(-)로 입력된다.

이때, 상기 증폭부(10)(20)의 증폭도 A는 2에서 N까지 임의로 설정이 가능하며 후술하겠지만 상기한 연산부를 오피앰프로 구성할 경우는 오피앰프의 가감산회로 계산방식을 도입하면 오피앰프의 감산(즉, 반전)입력단에 구성되는 임피던스와 피이백요소의 상관관계에 영향을 받게된다.

한편, 상기한 실시예에서는 상기 좌,우측 가감산 연산부(15)(25)를 오피앰프로 구성한 것을 예로들었는데, 이에 한정하는 것은 아니고, 트랜지스터로 구성하여도 본 고안의 취지나 알고리즘을 실현할수가 있다.

이어서, 좌측 신호처리부의 회로를 살펴보면, 가감산 연산부(15)를 구성하고 있는 오피앰프(U1A)의 출력단(70)으로 부터 반전(감산)입력단자(-)로 피이백 저항(R3)이 설치되어 있고, 이와 병렬로 고역차단 및 조정용 콘덴서(C1)이 연결되어 있음은 물론, 우측 가감산 연산부(25)의 최종 출력단(80)으로 부터 궤환 전달함수부(40)를 매게로 하여 오피앰프(U1A)의 반전(가산)입력단자(+)로 연결되어 있다.

이와같은 연결상태에서 좌측 가감산 연산부(15)의 출력단자(70)를 통해 출력되는 최종 결과신호(L_OUT)를 구해보기 위해 오피앰프의 가감산 회로 해석에서 중첩의 정리를 적용하면, L_OUT={L_IN*(1+R3/TF2)}+{R_OUT*-(R3/TF2)}가 성립된다.

물론, 상기와 마찬가지로 우측 가감산 연산부(25)의 출력단자(80)를 통해 출력되는 최종 결과신호인 R_OUT={R_IN*(1+R4/TF1)}+{L_OUT*-(R4/TF1)}가 성립된다.

여기에서, 일반적으로 궤환 전달함수부(30)(40)의 피이드백 크로스피드 전달함수 TF1과 TF2는 동일한 전달함수를 갖게 되며, 상기 (피드백 저항/TF)를 고역통과형 필터로 하면 좌,우측 동상의 입력에 대해서는 거의 이득변화가 없이 0dB값을 유지하게 되고 좌,우측 역상의 입력에 대해서는 하이패스필터를 거친 회로처럼 통과역에서 수dB에서 수십 dB의 값을 가지게 된다.

그리고 (피이드백 저항/TF)를 밴드패스형 필터로 하면 좌,우측 동상의 입력 대해서는 거의 이득변화가 없이 0dB값을 유지하게 되고, 좌,우측 역상의 입력에 대해서는 밴드패스형 필터를 거친 회로처럼 통과역에서 수dB에서 수십dB의 값을 가지게 된다.

마찬가지로 (피이드백 저항 /TF)를 저역통과형 필터로 하면 좌,우측 동상의 입력에 대해서는 거의 이득변화가 없이 0dB값을 유지하게 되고 좌,우측 역상의 입력에 대해서는 저역통과형 필터를 거친 회로처럼 되며 통과역에서 수dB에서 수십dB의 값을 가지게 된다.

본 고안은 피이드백 크로스피드 전달함수 TF1과 TF2의 전달함수에 따라 좌,우측 역상의 입력에 대한 진폭특성이 달라지게 되는데, 이러한 역상모드의 여러가지 최종결과의 현상을 이용하여 다양한 오디오 신호처리 효과를 가질 수 있는 것이다.

본 고안에서는 그 실시의 한 예로, 피이드백 크로스피드 전달함수 TF1과 TF2를 저항(R)과 콘덴서(C)의 직렬구조로 했는데, 이렇게 하므로써 아래와 같은 (피이드백 저항/TF) 특성을 가진다.

이를 설명하기 위해 먼저, 좌측신호 연산처리과정을 고찰해 보면, R3/(R+1/sC)=R3/(R+1/j2π fC)가 되어(피이드백 저항/TF) 특성은 주파수 f가 0일경우 0에 가까운 전달함수를 갖게 되고 주파수 f가 ∞일 경우 R3/R 이 되어 마치 고역통과 필터의 특성과 같이 된다.

즉, 좌측입력단(50)과 우측입력단(60)을 통해 입력되는 두 신호가 역상일 경우는 고역통과필터의 형태를 가지며 통과역에서 수 dB에서 수십 dB의 값을 가진다.

그러나, 좌측 연산용 및 우측 연산용 오피엠프(U1A)(U2A)의 각각에 고역 차단용 피이드백 콘덴서(C1)(C2)의 작용으로 고주파 대역에서는 고역차단의 결과가 나타난다.

오디오 신호처리에서 이러한 고역의 지나친 게인 상승은 각종의 고역 노이즈가 귀에 거슬리게 됨으로 일반적 채용하는 고역차단회로이다.

한편, 도 3은 본 고안에 의한 동상 및 역상 신호에서의 주파수대별 이득특성 전체를 나타낸 것으로, 앞서 언급한 바와 같이 입력되는 좌,우측 신호의 위상관계가 완전히 동상 즉, 동상입력일 경우는 게인의 변화가 거의 없는 OdB의 상태인 동상신호 이득(100) 상태가 되고, 입력되는 좌,우측 신호의 위상관계가 완전히 반전 즉, 역상입력일 경우는 게인의 변화가 (피이드백 저항/TF) 특성을 추종하여 저역에서 거의 OdB의 상태로 출발하여 주파수가 증가함에 따라 계속 상승하다가 앞서 언급한 고역 차단용 콘덴서의 작용에 의해 고역에서 역상모드의 이득이 서서히 감소하는 역상신호 이득(90)의 형태를 가진다.

도 4는 좌측 연산용 및 우측 연산용 오피앰프(U1A)(U2A)의 각각에 고역 차단용 피이드백 콘덴서(C1)(C2)을 적용하였을시 고주파대역에서는 고역차단의 현상이 있으며, 이러한 고역 차단용 피이드백 콘덴서(C1)(C2)의 적용값에 따른 역상신호이득의 고역에서의 변화를 나타내는 것으로 피이드백 콘덴서(C1)(C2)의 적용값이 클수록 101로 표기한 파형처럼 차단주파수가 내려가고, 반대로 피이드백 콘덴서(C1)(C2)의 적용값이 작을수록 102로 표기한 파형 처럼 차단주파수가 올라 가게 된다.

도 5는 좌,우측 각각에 존재하는 궤환 전달함수부(30)(40)의 이득 조정요소인 가변저항(R1)(R2)의 값 조정에 따른 영상신호이득의 변화를 나타낸 것으로, 상기한 (피이드백 저항/TF) 특성요소인 R3/(R=1/sC)=R3/(R+1/j2π fC)에서 R3/R 에서 R의 값으로 치환 정의할 수 있다.

여기서 가변저항 R1과 R2의 값을 줄이면 (피이드백 저항/TF)이 커져 104로 표기한 파형과 같이 역상신호이득이 증가하게 되고, 가변저항 R1과 R2의 값을 크게하면 (피이드백 저항/TF)이 작아져 103으로 표기한 파형과 같이 역상신호 이득이 감소하게 된다.

상기한 바와 같이 좌측과 우측 2개의 신호입력에 대해 각각 가감산 연산부와 각각의 출력으로부터 상호 교차하여 궤한되는 신호 경로상에 특정의 전달함수부를 부여함으로서, 동상과 역상모드에서의 매우 독특한 주파수대 이득특성을 변화를 얻을수 있고, 이러한 변화를 이용해 신호재생 효율을 올리고 피드백방식의 채용에 의해 대역폭 및 신호의 안정화등 다양한 효과를 볼수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 좌측과 우측 2개의 신호입력에 대해 각각 가감산 연산부와 각각의 출력으로부터 상호 교차하여 궤환되는 신호 경로상에 특정의 전달함수부를 설치하고, 또는 이득값도 설정할수 있도록 하여 동상에서는 거의 플래트한 재생특성을 가지며 역상에서는 매우 독특한 주파수대 이득특성을 변화를 얻도록 함으로서, 이러한 변화를 이용해 신호재생시의 신호재생 효율을 올리고 피드백방식의 채용에 의해 대역폭및 신호의 안정화등의 다양한 결과를 얻을수 있고, 또한 신호의 자연스런 확장효과도 동시에 얻을 수 있는 등 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims

가산입력단자(+)에 각각 서로 다른신호가 입력되는 좌측입력단(50)과 우측입력단(60)을 연결시킨 가감산 연산부(15)(25)의 감산입력단자(-)는 각각 피이드백 크로스피드 전달함수(TF1)(TF2)를 갖는 궤한 전달함수부(40)(30)를 통해 우,좌측 가감산 연산부(25)(15)의 출력단(80)(70)에 교차 연결시켜 상기 가감산 연산부(15)(25)의 좌,우측 출력신호들이 우,좌측 가감산 연산부(25)(15)의 감산입력단자(-)로 교차 피이드백되도록 한 것을 특징으로 하는 피이드백 방식의 크로피드형 재생영역 개선회로.
청구항 1에 있어서, 상기 궤한 전달함수부(40)(30)에는 각각 교차 피드백의 전달함수를 주파수대로 조정할 수 있는 가변저항(R1)(R2)을 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 피이드백 방식의 크로피드형 재생영역 개선회로.
청구항 1에 있어서, 상기 좌측입력단(50)과 우측입력단(60) 및 가감산 연산부(15)(25)의 가산입력단자(+) 사이에 각각 A라는 증폭도를 갖는 증폭부(10)(20)를 부가 설치하여 상기 좌측입력단(50)과 우측입력단(60)을 통해 각각 입력되는 재생신호를 소정레벨로 증폭시켜 가감산 연산부(15)(25)의 가산입력단자(+)에 각각 입력시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 피이드백 방식의 크로피드형 재생영역 개선회로.