KR20020065404A - 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치는, 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 증폭게인을 가지며, 그중에서 선택된 증폭게인으로, 입력된 디지탈 신호를 증폭하는 디지탈 앰프부와, 디지탈 앰프부에 의해 증폭된 전기신호를 음성으로 변환하기 위한 스피커 또는 이어폰이 연결되는 출력 인터페이스부와, 출력 인터페이스부에 연결되는 스피커 또는 이어폰의 부하를 검출하는 부하 검출부와, 부하 검출부에 의해 검출된 부하용량에 따라, 디지탈 앰프부의 증폭게인을 선택하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하여 구성됨으로써, 오디오 기기에 연결되는 스피커 또는 이어폰의 부하 크기에 적절하게 디지탈 앰프의 증폭게인이 조절되어 디지탈 앰프부의 우수한 증폭성능을 최대한 발휘하여 오디오 기기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치 및 그 제어방법{apparatus for controlling digital amp output using a automatic load detecting in audio equipment and method thereof}

본 발명은 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 오디오 기기는 기록매체에 저장되어 있는 음원을 읽어들이거나, 통신수단을 통하여 외부로부터 음원을 전송받아 일정한 크기로 증폭한 후, 스피커를 통하여 재생해낸다.

최근 들어 다양한 오디오 기기들이 등장하게 되었다. 일반적인 오디오 시스템외에도 휴대용 오디오 기기로서, CD플레이어, 카세트 레코더, 보이스 레코더, MP3플레이어 등이 있다. 오디오 기기에는 작은 소신호를 커다란 신호로 증폭하기 위한 증폭회로가 내장되어 있다. 이러한 증폭회로에서 증폭된 전기적인 신호들은 스피커나 이어폰을 통하여 음으로 재생될 수 있다. 따라서, 오디오 기기의 성능은 이러한 증폭회로의 출력을 얼마만큼 잘 제어하여 스피커를 통해 음을 잘 재생하느냐에 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 앰프 출력 제어장치의 구성 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 재생할 음원의 디지탈 신호를 처리하는 DSP(Digital Signal Processr)(1)와, DSP(1)에서 처리된 신호를 입력받아 설정된 증폭 게인으로 증폭하는 디지탈 앰프부(2)와, 디지탈 앰프부(2)의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러(3)와, 컨트롤러(3)의 제어에 의해 동작하는 디지탈 앰프부(2)의 증폭신호를 음성으로 변환시켜 주기 위해 증폭코일 및 콘덴서로 이루어져 스피커 및 이어폰에 대하여 임피던스 매칭을 시켜주는 출력 인터페이스부(4)와, 출력 인터페이스부(4)에 연결되는 스피커(5)로 이루어진다.

DSP(1)는 각종 기록매체에 저장되어 있는 음원들을 읽어들이거나, 외부로부터 전송받은 음원들을 음성으로 재생하기 위해 디지탈 신호처리를 수행한다.

디지탈 앰프부(2)는 DSP(1)로부터 디지탈 신호처리된 음원신호들을 가청주파수로 변환하여 사람들이 청취할 수 있도록 충분히 큰 출력으로 증폭하는 기능을 수행한다. 이 디지탈 앰프부(2)를 통하여 증폭된 신호를 출력 인터페이스부(4)의 코일에 가해주면 사람들이 들을 수 있는 음성신호로 생성할 수 있게 된다. 이 음성신호는 스피커를 통하여 재생되어진다.

컨트롤러(3)는, 디지탈 앰프부(2)의 증폭동작을 조절한다. 도시되어 있지 않지만 음량조절부를 통해 사용자의 입력신호를 받아 디지탈 앰프부(2)를 통해 증폭되는 음량을 조절하게 된다.

출력 인터페이스부(4)는 디지탈 앰프부(2)를 통해 증폭된 신호가 음성신호로 변환될 수 있도록 증폭 코일과 콘덴서로 이루어지며, 스피커 또는 이어폰이 연결되어 디지탈 앰프부(2)를 통해 증폭된 신호가 재생되어진다.

스피커(5)는 통상 음향재생기기의 전체 음질을 가장 크게 좌우한다. 일반스피커는 영구자석 내부의 보이스 코일(voice coil)에 전류를 보내면, 전류의 방향에 따라 코일을 밀었다 당겼다 하여 그 코일 끝에 공기를 밀어내고 당기게 할 수 있도록 하여 소리를 낸다. 한편, 스피커 대용으로 귀에 꽂아 사용하는 이어폰(ear-phone)도 있다.

이와 같이 구성된 앰프 출력 제어장치에서는 컨트롤러(3)에 세팅된 제어신호에 따라 디지탈 앰프부(2)에서 증폭게인이 선택된다. 디지탈 앰프부(2)에서는 그 선택된 증폭 게인으로 입력된 신호를 증폭하여 출력한다. 컨트롤러(3)에서는 디지탈 앰프부(2)에 증폭시 어느 정도의 증폭게인을 가지고 동작할 것인지를 결정하여 디지탈 앰프부(2)에 최초에 설정해 놓는다.

한편, 컨트롤러(3)에 의해 설정된 디지탈 앰프부(2)의 증폭게인은 그 설정된 증폭게인의 영역내에서 입력된 신호를 증폭시켜 주게 된다. 컨트롤러(3)에서는 음량 조절부(미도시됨)를 통해 사용자로부터 음량조절신호를 입력받아 그 음량조절신호에 상응하여 그 증폭된 신호를 감쇄시켜 주게된다.

한편, 디지탈 앰프부(2)의 경우, 여러 가지 증폭게인의 영역을 가질 수 있다. 즉, 디지탈 앰프부(2)는 앰프 출력 성능이 뛰어남에 따라, 스피커에 별도의 전원을 공급하지 않는다 하더라도 디지탈 앰프부(2)만으로도 전원을 공급하는 스피커의 성능을 훌륭하게 재현할 수 있다.

따라서, 이어폰을 사용하여 음을 재생시키는 휴대용 오디오 기기의 경우라 하더라도 그 이어폰잭에 외장 스피커를 연결만 하면, 대형 오디오 기기의 음성 출력에 맞먹는 성능을 재현시킬 수 있는 것이다.

그러나, 이러한 휴대용 오디오 기기에 이어폰을 꽂았을 때, 외장 스피커를 연결하여 음을 재생할 정도의 앰프출력이 나오게 된다면, 이어폰도 손상되고, 이어폰을 귀에 꽂은 사용자의 귀에도 치명적인 영향을 미치게 될 것이다.

따라서, 이어폰 전용의 휴대용 오디오 기기인 경우에는 디지탈 앰프부(2)의 증폭특성이 뛰어남에도 불구하고, 그 뛰어난 증폭성을 충분히 활용하지 못하고, 디지탈 앰프부(2)의 증폭게인을 최대한으로 줄여서 고정시켜야만 했다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 오디오 기기에 스피커 또는 이어폰이 연결될 때, 그 스피커 또는 어어폰의 부하에 맞도록 디지탈 앰프의 출력이 조절되도록 하여 디지탈 앰프의 성능을 효과적으로 발휘하게 할 수 있는 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 앰프 출력 제어장치의 구성 블록구성도.

도 2는 본 발명에 따른 자동 부하 검출기능을 이용한 앰프 출력 제어장치의 구성 블록구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 부하 검출기능을 이용한 앰프 출력 제어장치의 구성 블록구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : DSP2 : 컨트롤러

3 : 디지탈 AMP4 : 출력 인터페이스부

5 : 스피커10 : DSP

20 : 컨트롤러30 : 디지탈 AMP

40 : 출력 인터페이스부50 : 스피커

60 : 부하 검출부

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 부하 검출기능을 이용한 앰프 출력 제어장치는, 적어도 하나 이상의 증폭게인을 가지며, 그중에서 선택된 증폭게인으로, 입력된 디지탈 신호를 증폭하는 디지탈 앰프부와, 디지탈 앰프부에 의해 증폭된 전기신호를 음성으로 변환하기 위한 스피커 또는 이어폰이 연결되는 출력 인터페이스부와, 출력 인터페이스부에 연결되는 스피커 또는 이어폰의 부하를 검출하는 부하 검출부와, 부하 검출부에 의해 검출된 부하용량에 따라, 디지탈 앰프부의 증폭게인을 선택하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오기기의 앰프 출력 제어방법은, 입력된 신호를 증폭하는 디지탈 앰프부 및 증폭된 신호를 음성으로 변환하기 위한 스피커 또는 이어폰이 연결되는 출력 인터페이스부를 포함하는 오디오 기기의 앰프 출력제어 방법에 있어서, 전원이 공급되는 경우, 출력 인터페이스부에 스피커 또는 이어폰이 연결되었는지 여부를 검출하는 단계와, 출력 인터페이스부에 스피커 또는 이어폰이 연결된 경우, 스피커 또는 이어폰의 부하를 검출하는 단계와, 검출된 부하용량에 따라, 디지탈 앰프부의 증폭게인을 선택하기 위한 제어신호를 발생하는 단계와, 제어신호에 의해 선택된 증폭게인으로 입력된 디지탈 음성 신호를 증폭하여 출력 인터페이스부로 출력하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명해 보자.

도 2는 본 발명에 따른 자동 부하 검출기능을 이용한 앰프 출력 제어장치의 구성 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 재생할 음원의 디지탈 신호를 처리하는 DSP(Digital Signal Processor)(10)와, DSP(10)에서 처리된 신호를 입력받아 설정된 증폭 게인으로 증폭하는 디지탈 앰프부(20)와, 디지탈 앰프부(30)의 증폭신호를 음성으로 변환시켜 주기 위해 증폭 코일 및 콘덴서로 이루어져 스피커(50)에 대하여 임피던스 매칭을 시켜주는 출력 인터페이스부(40)와, 출력 인터페이스부(40)에 연결되는 스피커(50)와, 출력 인터페이스부(40)에 연결되는 스피커(50)의 부하를 검출하는 부하 검출부(60)와, 부하 검출부(60)에 의해 검출된 부하용량에 따라, 증폭게인을 선택하기 위한 제어신호를 발생하여 디지탈 앰프부(20)의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러(30)를 포함하여 구성된다.

DSP(10), 출력 인터페이스부(40), 스피커(50)는 앞에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략하도록 한다.

디지탈 앰프부(20)는 적어도 하나 이상의 증폭게인을 가지며, 그 중에서 증폭 출력 제어부의 제어신호에 의하여 선택된 증폭게인으로, 입력된 신호를 증폭하여 출력 인터페이스부(40)로 출력한다.

부하 검출부(60)는, 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커(50)의 부하를 검출하는 기능을 수행한다. 스피커(50)대신에 이어폰이 연결된 경우에도 이어폰의 부하를 검출하는 기능을 수행한다. 부하 검출부(60)에서 검출된 부하값은 컨트롤러(30)에 반영되어 앰프 출력를 제어하게 된다. 부하 검출부(60)에서 출력 인터페이스부(40)에 연결되는 스피커(50)의 부하를 검출하는 방식에는 전압을 측정할 수 도 있고, 저항 또는 전류를 측정하여 알 수 도 있다.

컨트롤러(30)는, 부하 검출부(60)에 의해 검출된 스피커의 용량에 상응하여 디지탈 앰프부(20)의 증폭 게인을 설정한다. 한편, 출력 인터페이스부(40)에 스피커(50)가 연결되어 있지 않은 경우에는 부하 검출부(60)에서 스피커의 부하가 검출되지 않음에 따라, 에러 신호를 발생시킨다.

컨트롤러(30)에서는 부하 검출부(60)에서 에러 신호가 발생되는 경우, 디지탈 앰프부(20)에 증폭 중지 신호를 발생하여 디지탈 앰프부(20)의 증폭동작을 중지시키도록 한다.

이를 위해 최초 전원 공급시 디지탈 앰프부(20)에서 입력된 신호에 대하여증폭을 수행하기 전에, 우선 디지탈 앰프부(20)의 증폭 게인을 설정해야만 한다.

즉, 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커의 부하를 검출하여, 그 부하에 상응하는 증폭게인을 갖도록 디지탈 앰프부(20)의 증폭 게인을 설정하여야 한다.

왜냐하면, 디지탈 앰프부(20)의 증폭 게인이 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커(50)의 부하에 상승하여 설정되어 있지 못한 상태에서, 디지탈 앰프부(20)의 증폭 동작이 일어나면, 자칫 스피커(50)와 사용자의 귀에 손상을 줄 수 가 있다.

예를 들어, 스피커(50) 부하가 작은 상태에 있는데, 디지탈 앰프부(20)의 증폭게인이 스피커(50)의 부하보다 큰 경우에는 스피커(50)에 과전류가 흘러 스피커가 손상될 수 있다.

한편, 스피커(50)의 부하가 큰 상태에 있는데, 디지탈 앰프부(20)의 증폭 게인이 스피커(50)의 부하보다 작은 경우에는 스피커(50)를 통해서 재생되는 음의 크기가 제대도 재생될 수 없는 것이다.

따라서, 부하 검출부(60)에서는 우선, 출력 인터페이스부(40)에 스피커 또는 이어폰(50)이 연결되어 있는지 여부를 판단한다. 스피커 또는 이어폰(50)이 연결되어 있는 경우엔 그 스피커 또는 이어폰의 부하저항을 측정한다.

스피커 또는 이어폰은 여러 개의 저항을 가지고 있다. 따라서, 해당 스피커 또는 이어폰의 해당 부하저항만 검출하게 되면, 디지탈 앰프부(20)에서 그 부하저항에 맞는 증폭게인을 사용하여 증폭하도록 할 수 있다.

부하 검출부(60)에서 스피커 또는 이어폰의 부하저항이 측정되면, 이 검출값은 컨트롤러(30)에 전달된다. 컨트롤러(30)에서는 부하저항 및 앰프의 증폭게인이 저장되어 있는 테이블에서 해당 증폭게인값을 찾는다. 컨트롤러(30)에서는 그 증폭게인값에 해당하는 제어신호를 디지탈 앰프부(20)에 전송한다. 디지탈 앰프부(20)에서는 해당 제어신호에 따라 설정된 증폭게인으로 DSP(10)로부터 입력된 신호를 증폭하여 출력 인터페이스부(40)로 전송하고, 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커 또는 이어폰을 통해 음으로 재생된다.

한편, 음성 신호를 디지탈 앰프(20)를 통하여 증폭하여 스피커(50)를 통하여 재생하는 도중, 어떠한 사정에 의해 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커 또는 이어폰이 교체되는 경우가 있을 수 있다. 예를 들면, 휴대용 오디오 기기에서 음악을 듣다가 전원을 끄지 않고 이어폰을 빼는 경우이다.

이러한 경우, 부하 검출부(60)에서는 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커 또는 이어폰이 연결 해제됨에 따라 이전에 감지되었던 부하가 검출되지 않고, OPEN값이 감지될 것이다. 부하 검출부(60)에서 일단 OPEN값이 검출되면, 컨트롤러부(70)에서는 디지탈 앰프부(20)에 증폭중지를 위한 제어신호를 전달하여, 디지탈 앰프부(20)에서의 증폭동작이 중단되게 한다.

다시, 출력 인터페이스부(40)에 스피커 또는 이어폰이 연결되면, 디지탈 앰프부(20)의 증폭동작이 중단된 상태에서 부하 검출부(60)는 출력 인터페이스부(40)에 연결된 스피커 또는 이어폰의 부하를 검출한다. 컨트롤러(30)에서는 부하 검출부(60)로부터 검출된 부하값에 상응하여 새로운 해당 증폭게인을 설정하기 위한 제어신호를 디지탈 앰프부(20)에 전송한다.

디지탈 앰프부(20)에서는 이 제어신호에 의하여 해당 증폭게인으로 DSP(10)로부터 입력된 신호를 증폭하여 출력 인터페이스부(40)에 전송하여 스피커 또는 이어폰을 통해 음을 재생한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 부하 검출기능을 이용한 앰프 출력 제어장치의 구성 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 출력 인터페이스부(40)에 폰잭 스테레오 스위치가 구현되어 있고, 컨트롤러(30)에서 잭이 꽂혀져 있는지의 여부를 검출하여 그에 따라 디지털 AMP(20)에 제어신호를 보내어 AMP 출력을 제어하게 된다.

부하 검출부(60)는 디지털 AMP(20)와 출력 인터페이스부(40)사이에 직렬로 연결된 1옴 저항(R1)과, 1옴 저항(R1)에 걸리는 전압을 측정하여 전류로 환산하여 상기 컨트롤러에 전달하는 A/D 컨버터를 포함하여 자동 부하 검출기능을 수행한다.

그 동작 원리를 살펴보면, 디지털 AMP(20)의 출력단에 1옴 저항(R1)을 걸어 놓음에 따라 이 1 옴 저항(R1)간에 걸리는 전압을 계측하면 I=V/R임에 따라 흐르는 전류를 산출할 수 있게 된다. 이렇게 산출된 전류값을 A/D 변환하여 컨트롤러(30)에 전달한다. 컨트롤러(30)에서는 그 전달받은 값에 따라 스피커의 부하를 판단하고 그에 따라 디지털 AMP(20)를 제어하게 된다.

본 발명에 의하면, 오디오 기기에 연결되는 스피커 또는 이어폰의 부하 크기에 적절하게 디지탈 앰프의 증폭게인이 조절되어 디지탈 앰프의 우수한 증폭성능을최대한 발휘하여 오디오 기기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치에 있어서,

   적어도 하나 이상의 증폭게인을 가지며, 그 중에서 선택된 증폭게인으로, 입력된 디지탈 신호를 증폭하는 디지탈 앰프부와,

   상기 디지탈 앰프부에 의해 증폭된 전기신호를 음성으로 변환하기 위한 스피커 또는 이어폰이 연결되는 출력 인터페이스부와,

   상기 출력 인터페이스부에 연결되는 스피커 또는 이어폰의 부하를 검출하는 부하 검출부와,

   상기 부하 검출부에 의해 검출된 부하용량에 따라, 상기 디지탈 앰프부의 증폭게인을 선택하기 위한 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하는 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 부하 검출부는,

   상기 디지털 AMP와 상기 출력 인터페이스부사이에 직렬로 연결된 1옴 저항과,

   상기 1옴 저항에 걸리는 전압을 측정하여 전류로 환산하여 상기 컨트롤러에 전달하는 A/D 컨버터를 포함하는 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 부하 검출부에 의해 검출된 각 부하용량에 상응하여 각 앰프 출력 제어신호값이 설정된 테이블을 가지는 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어장치.
4. 입력된 신호를 증폭하는 디지탈 앰프부 및 증폭된 신호를 음성으로 변환하기 위한 스피커 또는 이어폰이 연결되는 출력인터페이스부를 포함하는 오디오 기기의 앰프 출력제어 방법에 있어서,

   전원이 공급되는 경우, 상기 출력 인터페이스부에 스피커 또는 이어폰이 연결되었는지 여부를 검출하는 단계와,

   상기 출력 인터페이스부에 스피커 또는 이어폰이 연결된 경우, 상기 스피커 또는 이어폰의 부하를 검출하는 단계와,

   상기 검출된 부하용량에 따라, 상기 디지탈 앰프부의 증폭게인을 선택하기 위한 제어신호를 발생하는 단계와,

   상기 제어신호에 의해 선택된 증폭게인으로 입력된 디지탈 음성 신호를 증폭하여 상기 출력인터페이스부로 출력하는 단계를 포함하는 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 출력 인터페이스부에 스피커 또는 이어폰이 연결되었는지 여부를 검출하는 단계에서,

   스피커 또는 이어폰이 연결되지 않은 경우, 상기 디지탈 앰프부의 증폭 동작을 중지하는 자동 부하 검출기능을 이용한 오디오 기기의 앰프 출력 제어방법.