KR20040001734A - D grade power amp preventing distortion of out waveform - Google Patents

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KR20040001734A
KR20040001734A KR1020020037053A KR20020037053A KR20040001734A KR 20040001734 A KR20040001734 A KR 20040001734A KR 1020020037053 A KR1020020037053 A KR 1020020037053A KR 20020037053 A KR20020037053 A KR 20020037053A KR 20040001734 A KR20040001734 A KR 20040001734A
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이정인
김일중
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삼성전자주식회사
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Abstract

PURPOSE: A D-level power amplifier capable of preventing output waveform distortion is provided to be capable of compensating the voltage varied due to the resistance of a wire by installing a compensation circuit including an analog-digital converter, between a power amplifying circuit and a waveform control circuit. CONSTITUTION: A D-level power amplifier is provided with a waveform control circuit(100) for outputting a digitalized audio signal and controlling the pulse width of the digitalized audio signal, a power amplifying circuit(110), a noise removing circuit(120) for receiving the output signal of the power amplifying circuit and removing the high frequency noise of the output signal, and a speaker(130) for receiving the audio output signal of the noise removing circuit and outputting the corresponding sound. The D-level power amplifier further includes compensation circuits(140a,140b) of an output waveform installed between the waveform control circuit and the power amplifying circuit for controlling the pulse width of the digitalized audio signal to a predetermined level.

Description

출력 파형 왜곡을 방지할 수 있는 D급 전력 증폭기{D grade power amp preventing distortion of out waveform}D grade power amp preventing distortion of out waveform

본 발명은 D급 전력 증폭기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 출력 파형의 왜곡을 보상할 수 있는 PWM(pulse width modulated signal, 이하 PWM) 전력 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a class D power amplifier, and more particularly, to a pulse width modulated signal (PWM) power amplifier capable of compensating for distortion of an output waveform.

현재 사용되는 전력 증폭기는 거의 대부분 아날로그 회로로 구성되어 있으며, 예를들어, A급, B급 및 AB급등이 있다. 이와같은 A급, B급, AB급의 증폭기는 선형성이 우수하다는 장점이 있지만, 대출력을 구현하는 경우 막대한 전력 손실이 발생된다. 즉, 현재의 음향 증폭기에서 음성 에너지로 변환되어 출력되는 에너지 이외는 모두 열로 변환되어버리기 때문에 증폭기의 온도가 증가되는 요인이 되며, 이를 강제로 냉각시키기 위하여 필연적으로 방대한 방열판이 요구된다. 이로 인하여 아날로그 전력 증폭기는 그 부피가 커지게 되고, 그 출력 효율 또한 낮다.Currently used power amplifiers are mostly composed of analog circuits, such as Class A, Class B, and Class AB. Such class A, B, and AB amplifiers have the advantage of excellent linearity, but when implementing a large output, huge power loss occurs. That is, since the energy of the current acoustic amplifier is converted to heat except for the energy converted into voice energy, the temperature of the amplifier is increased, and a large heat sink is inevitably required to forcibly cool the amplifier. This makes the analog power amplifier bulky, and its output efficiency is low.

반면, 디지털 변조기를 통해 변조된 디지털 신호를 증폭시키는 D급 증폭기는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하지 않고 직접 증폭시키기 때문에, 전력 증폭 효율이 약 100% 에 근접할 정도로 매우 높다. 이에따라, 소형화를 실현할 수 있고, 가격 역시 저렴하여, 종래의 아날로그 증폭보다 매우 우수한 오디오 스펙(spec)을 얻을 수 있다.On the other hand, the class-D amplifier, which amplifies the digital signal modulated by the digital modulator, directly amplifies the digital signal without converting it into an analog signal, so that the power amplification efficiency is very high, close to about 100%. Accordingly, miniaturization can be realized, and the price is also low, and an audio spec can be obtained which is much superior to conventional analog amplification.

이에따라, 스위칭 전력 증폭기는 디지털 신호를 아날로그 전력 신호로 변환하는 분야이면 모두 사용될 수 있고, 그러한 예로는, 가정용 하이파이(Hi-fi) 앰프, 극장용 다채널 앰프, HDTV, DVD 플레이어, 이동 통신 단말기용 초소형 앰프 및 컴퓨터 내장용 앰프등 응용 범위가 매우 넓다.Accordingly, switching power amplifiers can be used as long as they convert digital signals to analog power signals, and examples thereof include home hi-fi amplifiers, theater multichannel amplifiers, HDTVs, DVD players, and mobile communication terminals. The application range is very wide such as a small amplifier and a built-in computer amplifier.

도 1은 종래의 D급 전력 증폭기를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 D급 전력 증폭기(80)는 PWM 신호(pulse width modulated signal) 발생회로(10), 전력 증폭회로(20), 로우 패스(low pass) 필터(30), 및 스피커(40)를 포함한다.1 is a circuit diagram schematically showing a conventional class D power amplifier. Referring to FIG. 1, a conventional class D power amplifier 80 includes a pulse width modulated signal generation circuit 10, a power amplification circuit 20, a low pass filter 30, and a speaker. And 40.

PWM 신호 발생회로(10)는 알려진 바와 같이 신호 레벨에 따라 펄스 폭을 조절시켜 출력한다. D급 전력 증폭기의 PWM 신호 발생회로(10)는 PCM(도시되지 않은)에 의하여 디지털화 된 오디오 신호의 펄스폭을 조절한다.As is known, the PWM signal generating circuit 10 adjusts and outputs a pulse width according to a signal level. The PWM signal generating circuit 10 of the class D power amplifier adjusts the pulse width of the audio signal digitized by the PCM (not shown).

전력 증폭회로(20)는 디지털화된 오디오 신호를 복원, 증폭하는 역할을 하며, PMOS 트랜지스터(P1) 및 NMOS 트랜지스터(N1)를 포함한다. PMOS 트랜지스터(P1)는 PWM 신호 발생회로(10)의 제 1 출력(o1)에 따라 스위칭되고, 소오스에는 실제 전원 전압(Vcc2)이 인가된다. NMOS 트랜지스터(N1) 역시 PWM 신호 발생회로(10)의 제 2 출력(o2)에 따라 스위칭되고, 그것의 드레인은 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인과 연결되고, 그것의 소오는 접지 전압(Vss2)과 연결된다. 여기서, Vcc1, Vss1은 전압원에서 인가되는 이상적인 전압이고, Vcc2, Vss2는 전압원과 전력 증폭회로(20)사이를 연결하는 도선(50)내의 저항(R1,R2)에 의하여 일정치만큼 강하된 전압으로, 전력 증폭회로(20)에 인가되는 실제 전압이다. 아울러, R1,R2 는 전압원과 전력 증폭회로(20) 사이를 연결하는 도선에 발생되는 저항을 나타낸다.The power amplification circuit 20 restores and amplifies the digitized audio signal and includes a PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N1. The PMOS transistor P1 is switched according to the first output o1 of the PWM signal generation circuit 10, and the actual power supply voltage Vcc2 is applied to the source. The NMOS transistor N1 is also switched in accordance with the second output o2 of the PWM signal generating circuit 10, the drain of which is connected to the drain of the PMOS transistor P1, and its source is connected to the ground voltage Vss2. Connected. Here, Vcc1 and Vss1 are ideal voltages applied from the voltage source, and Vcc2 and Vss2 are voltages dropped by a predetermined value by the resistors R1 and R2 in the conductor 50 connecting between the voltage source and the power amplification circuit 20. , Is the actual voltage applied to the power amplification circuit 20. In addition, R1 and R2 represent resistances generated in the conductive line connecting between the voltage source and the power amplification circuit 20.

로우 패스 필터(30)는 인덕터(32) 및 캐패시터(34)로 구성되며, 전력 증폭회로(20)의 출력 신호의 고주파 성분을 제거하는 역할을 한다.The low pass filter 30 is composed of an inductor 32 and a capacitor 34, and serves to remove high frequency components of the output signal of the power amplification circuit 20.

스피커(40)는 로우 패스 피터(30)의 출력 신호를 수신하고 음향 형태로 출력한다.The speaker 40 receives the output signal of the low pass peter 30 and outputs it in an acoustic form.

이러한 종래의 D급 전력 증폭기는, PCM에 의하여 분해된 디지털 오디오 데이터를 입력받는 PWM 발생회로(10)는 펄스폭을 조절해가면서 전력 증폭기(20)에 펄스를 공급한다. 그러면, PWM 발생회로(10)의 출력 신호에 따라 PMOS 트랜지스터(P1)및 NMOS 트랜지스터(N1)가 선택적으로 구동되어, 아날로그 형태의 증폭된 오디오 신호를 출력한다. 이때, 증폭된 오디오 신호는 로우 패스 필터(30)에 의하여 고주파 성분 및 노이즈가 제거되어, 스피커(40)에 의해 재생된다.In the conventional class D power amplifier, the PWM generation circuit 10 receiving digital audio data decomposed by the PCM supplies a pulse to the power amplifier 20 while adjusting the pulse width. Then, the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 are selectively driven according to the output signal of the PWM generation circuit 10 to output an analog amplified audio signal. At this time, the amplified audio signal is removed by the low pass filter 30 to remove high frequency components and noise, and is reproduced by the speaker 40.

그러나, 종래의 D급 전력 증폭기는 출력이 높아짐에 따라 파형이 왜곡되는 문제점이 있다.However, the conventional class D power amplifier has a problem that the waveform is distorted as the output is increased.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 스피커(40)의 출력을 증대시키기 위하여는 전력 증폭회로(20)에 공급되는 전원 전압을 상승시켜야 한다. 그러나, 이와같이 전력 증폭회로(20)의 전원 전압을 상승시키게 되면, 저항(R1,R2)에 흐르는 전류의 양 역시 증대되어, 도선내에 발생되는 전원 임피던스(impedance)값이 무시할 수 없는 정도가 된다.In more detail, in order to increase the output of the speaker 40, the power supply voltage supplied to the power amplification circuit 20 must be increased. However, when the power supply voltage of the power amplification circuit 20 is raised in this manner, the amount of current flowing through the resistors R1 and R2 is also increased, so that the power supply impedance value generated in the conductive wire is not negligible.

즉, 비록 도선내의 내부 저항(R1,R2)이 작은 값을 갖더라도, 높은 전원 전압이 공급됨에 따라, 상기 저항(R1,R2)에서 소정 전압 만큼 전압 강하가 이루어지게 되어, 실제 MOS 트랜지스터(P1,N1)에 공급되는 전압(Vcc2,Vss2)은 설정된(이상적인)전원 전압(Vcc1,Vss1)과 차이를 갖게된다. 이에따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 이론적인 출력 파형(out1)과 실제 출력 파형(out2) 사이에 갭(g)이 발생되어 출력 파형이 왜곡된다.That is, even though the internal resistances R1 and R2 in the conductive wire have a small value, as the high power supply voltage is supplied, a voltage drop is performed by a predetermined voltage in the resistors R1 and R2, so that the actual MOS transistor P1 is provided. The voltages Vcc2 and Vss2 supplied to N1 are different from the set (ideal) power supply voltages Vcc1 and Vss1. Accordingly, as shown in FIG. 2, a gap g is generated between the theoretical output waveform out1 and the actual output waveform out2, thereby distorting the output waveform.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고전압을 인가하여 고출력 신호를 얻는 D급 전력 증폭기의 출력 파형 왜곡을 방지할 수 있는 D급 전력 증폭기를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a class D power amplifier capable of preventing the distortion of the output waveform of the class D power amplifier to obtain a high output signal by applying a high voltage.

도 1은 종래의 D급 전력 증폭기를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a conventional class D power amplifier.

도 2는 종래의 D급 전력 증폭기의 출력 파형을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the output waveform of the conventional class D power amplifier.

도 3은 본 발명에 따른 D급 전력 증폭기를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a class D power amplifier according to the present invention.

도 4는 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압)과 실제 인가되는 전원 전압(혹은 접지 전압)을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an ideal power supply voltage (or ground voltage) and a power supply voltage (or ground voltage) that is actually applied.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

100 : 파형 조절회로 110 : 전력 증폭회로100: waveform control circuit 110: power amplification circuit

120 : 노이즈 제거회로 130 : 스피커120: noise reduction circuit 130: speaker

140a,140b : 출력파형 보상회로 150 : 도선140a, 140b: output waveform compensation circuit 150: lead wire

본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질 것이다.Other objects and novel features as well as the objects of the present invention will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

상기한 본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 디지털화된 오디오 신호를 출력하며, 상기 디지털화된 오디오 신호의 펄스폭을 조절하는 파형 조절회로와, 상기 파형 조절회로의 출력 신호를 입력받고, 전원 전압 및 접지 전압 사이를 스윙하는 오디오 신호로 증폭, 복원시키는 전력 증폭회로와, 상기 전력 증폭회로의 출력 신호를 수신하고, 노이즈를 제거하는 노이즈 제거회로와, 상기 노이즈 제거회로의 오디오 출력 신호를 수신하고, 음향화하는 스피커, 및 상기 파형 조절회로와 전력 증폭회로 사이에 설치되며, 상기 전력 증폭회로에 실제로 인가되는 전원 전압(혹은 접지 전압)과 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압) 사이의 차이를 측정하여, 이상적인 전원 전압과 접지전압 사이에서 복원된 오디오 신호가 스윙할 수 있도록 상기 디지털화된 오디오 신호의 펄스폭을 제어하도록 하는 출력 파형 보상회로를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention outputs a digitized audio signal, the waveform control circuit for adjusting the pulse width of the digitized audio signal, and the output signal of the waveform control circuit input A power amplifying circuit for amplifying and restoring an audio signal swinging between a power supply voltage and a ground voltage, a noise removing circuit for receiving an output signal of the power amplifying circuit and removing noise, and an audio output of the noise removing circuit. A speaker that receives and acoustics a signal, and is provided between the waveform control circuit and the power amplifier circuit, and between a power supply voltage (or ground voltage) and an ideal power supply voltage (or ground voltage) actually applied to the power amplifier circuit. By measuring the difference, the restored audio signal can swing between the ideal supply voltage and ground voltage. And an output waveform compensation circuit for controlling the pulse width of the digitized audio signal.

또한, 상기 출력 파형 보상회로는, 상기 실제 전력 증폭회로에 인가되는 전원 전압(혹은 접지 전압)의 DC 성분을 제거하여 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압)과 실제 전원 전압의 차이를 측정하는 캐패시터와, 상기 캐패시터에 의하여 측정된 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압)과 실제 전원 전압(혹은 접지 전압)의 차이를 디지털 데이터로 변화시켜 상기 파형 조절회로 전달하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함한다.The output waveform compensating circuit may further include a capacitor for measuring a difference between an ideal power supply voltage (or ground voltage) and an actual power supply voltage by removing a DC component of a power supply voltage (or ground voltage) applied to the actual power amplifier circuit; And an analog-to-digital converter for converting the difference between the ideal power supply voltage (or ground voltage) and the actual power supply voltage (or ground voltage) measured by the capacitor into digital data and transferring the waveform control circuit.

상기 파형 조절회로는, 펄스폭을 실질적으로 조절하는 PWM 신호 발생회로와, 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 인가받아 상기 PWM 신호 발생회로의 펄스 폭 조절을 제어하는 신호 제어회로를 포함한다.The waveform control circuit includes a PWM signal generation circuit for substantially adjusting the pulse width, and a signal control circuit for controlling the pulse width adjustment of the PWM signal generation circuit by receiving an output signal of the analog-to-digital converter.

상기 전력 증폭회로는 전원 전압과 접지 전압 사이에 직렬로 연결되며, 파형 조절회로의 출력 신호에 응답하는 PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터로 구성된다.The power amplification circuit is connected in series between a power supply voltage and a ground voltage, and is composed of a PMOS transistor and an NMOS transistor responsive to an output signal of a waveform control circuit.

상기 노이즈 제거회로는 인덕터 및 캐패시터를 포함하는 로우 패스 필터(low pass filter)이다.The noise cancellation circuit is a low pass filter including an inductor and a capacitor.

(실시예)(Example)

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.

본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

도 3은 본 발명에 따른 D급 전력 증폭기를 나타낸 회로도이고, 도 4는 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압)과 실제 인가되는 전원 전압(혹은 접지 전압)을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a class D power amplifier according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating an ideal power supply voltage (or ground voltage) and a power supply voltage (or ground voltage) that is actually applied.

도 3을 참조하면, 본 발명의 PWM 전력 증폭기(200)는, 파형 조절회로(100), 전력 증폭회로(110), 노이즈 제거회로(120), 스피커(130) 및 출력 파형 보상회로(140a,140b)를 포함한다.3, the PWM power amplifier 200 of the present invention, the waveform control circuit 100, the power amplification circuit 110, the noise removing circuit 120, the speaker 130 and the output waveform compensation circuit 140a, 140b).

파형 조절회로(100)는 PWM 신호 발생회로(101)와 신호 제어회로(103)를 포함한다. PWM 신호 발생회로(101)는 입력되는 디지털 신호의 펄스폭을 조절하는 역할을 하며, 본 실시예에서는 디지털 형태로 변환된 오디오 신호의 펄스폭을 조절하여, 전력 증폭회로(110)에 공급한다. 이때, 원래의 오디오 신호는 아날로그 신호로서, PCM(도시되지 않은)에 의하여 분해되어, PWM 신호 발생회로(101)에 디지털 상태로 제공된다. 신호 제어회로(103)는 PWM 신호 발생회로(101)의 펄스 폭을 직접적으로 제어한다. 본 실시예의 신호 제어회로(103)는 출력 파형 보상회로(140a,140b)의 출력 신호를 입력받아 PWM 신호 발생회로(101)의 펄스 주기를 조절한다.The waveform control circuit 100 includes a PWM signal generation circuit 101 and a signal control circuit 103. The PWM signal generating circuit 101 serves to adjust the pulse width of the input digital signal. In the present embodiment, the PWM signal generating circuit 101 adjusts the pulse width of the audio signal converted into a digital form, and supplies it to the power amplifying circuit 110. At this time, the original audio signal is an analog signal, decomposed by a PCM (not shown), and provided to the PWM signal generating circuit 101 in a digital state. The signal control circuit 103 directly controls the pulse width of the PWM signal generating circuit 101. The signal control circuit 103 of this embodiment receives the output signals of the output waveform compensation circuits 140a and 140b and adjusts the pulse period of the PWM signal generation circuit 101.

전력 증폭회로(110)는 파형 조절회로(100)로부터 공급되는 디지털화된 오디오 신호를 아날로그 상태의 오디오 신호로 복원, 증폭하는 역할을 한다. 이때, 복원된 오디오 신호는 설정된 전원 전압 및 접지 전압 사이를 스윙(swing)한다. 전력 증폭회로(110)는 전원 전압(Vcc3) 및 접지 전압(Vss3) 사이에 직렬로 연결된 PMOS 트랜지스터(P) 및 NMOS 트랜지스터(N)로 구성되며, 일종의 스위치이다. PMOS 트랜지스터(P)의 게이트는 파형 조절회로(100)의 제 1 출력단(o1)과 연결되어, 파형 조절회로(100)의 출력 신호에 응답한다. PMOS 트랜지스터(P)의 소오스는 전원 전압(Vcc4)과 연결되고, 드레인은 NMOS 트랜지스터(N)의 드레인과 연결된다. NMOS 트랜지스터(N1)의 게이트 역시 파형 조절회로(100)의 제 2 출력단(o2)과 연결되어,파형 조절회로(100)의 출력 신호에 응답한다. NMOS 트랜지스터(N)의 드레인은 PMOS 트랜지스터(P)의 드레인과 연결되고, 소오스는 접지 전압(Vss3)과 연결된다.The power amplifier circuit 110 restores and amplifies the digitized audio signal supplied from the waveform control circuit 100 to an audio signal in an analog state. At this time, the restored audio signal swings between the set power supply voltage and the ground voltage. The power amplification circuit 110 is composed of a PMOS transistor P and an NMOS transistor N connected in series between a power supply voltage Vcc3 and a ground voltage Vss3, and is a kind of switch. The gate of the PMOS transistor P is connected to the first output terminal o1 of the waveform control circuit 100 to respond to the output signal of the waveform control circuit 100. The source of the PMOS transistor P is connected with the power supply voltage Vcc4 and the drain is connected with the drain of the NMOS transistor N. The gate of the NMOS transistor N1 is also connected to the second output terminal o2 of the waveform control circuit 100 to respond to the output signal of the waveform control circuit 100. The drain of the NMOS transistor N is connected to the drain of the PMOS transistor P, and the source is connected to the ground voltage Vss3.

여기서, Vcc3, Vss3은 전압원에서 인가되는 이상적인 전압이고, Vcc4, Vss4는 전력 증폭회로(110)에 인가되는 실제 전압이다. 이때, 실제 전압(Vcc4,Vss4)은 전압원에서 인가되는 이상적인 전압(Vcc3,Vss3)과는 다소 차이가 있다. 이는 전압원과 전력 증폭회로(110) 사이를 연결하는 도선(150)내에 발생되는 저항(R11)에 의하여 전압 강하 등과 같이 전압이 변동되기 때문이다. 상기 도선(150)내의 저항(R12)은 그 값이 매우 작은 편이지만, 현재에는 고출력을 얻기 위하여 전원 전압 및 접지 전압을 상승시키는 추세여서, 저항에 흐르는 전류의 양이 매우 커지게 된다. 이로 인하여, 전압 변동분 역시 매우 커지는 것이다.Here, Vcc3 and Vss3 are ideal voltages applied from a voltage source, and Vcc4 and Vss4 are actual voltages applied to the power amplifier circuit 110. At this time, the actual voltage (Vcc4, Vss4) is somewhat different from the ideal voltage (Vcc3, Vss3) applied from the voltage source. This is because the voltage is changed, such as a voltage drop, by the resistor R11 generated in the conductive line 150 connecting between the voltage source and the power amplification circuit 110. The resistance R12 in the conductive wire 150 is very small, but at the present time, the power supply voltage and the ground voltage are increased to obtain a high output, and thus the amount of current flowing through the resistor becomes very large. As a result, the voltage fluctuation is also very large.

도 4는 이상적인 전압과 실제 전압을 나타낸 도면으로서, 실제 전압(Vcc4,Vss4)은 상기 저항(R11,R12)에 의하여 이상적인 전압(Vcc3,Vss3)으로부터 소정치만큼 변동된다.4 is a diagram illustrating an ideal voltage and an actual voltage, and the actual voltages Vcc4 and Vss4 are varied by the resistors R11 and R12 from the ideal voltages Vcc3 and Vss3 by a predetermined value.

노이즈 제거회로(120)는 인덕터(inductor:121)와 캐패시터(123)를 포함한다. 즉, 노이즈 제거회로(120)는 L-C(인덕터-캐패시터)로 구성된 로우 패스 필터로서, 고주파 성분을 제거한다. 노이즈 제거회로(120)는 전력 증폭회로(110)의 출력 신호에 발생된 고주파 노이즈를 제거하는 역할을 한다.The noise removing circuit 120 includes an inductor 121 and a capacitor 123. That is, the noise removing circuit 120 is a low pass filter composed of L-C (inductor-capacitor) and removes high frequency components. The noise removing circuit 120 removes high frequency noise generated in the output signal of the power amplifying circuit 110.

스피커(130)는 로우 패스 필터(30)의 출력 신호를 수신하고 음향 형태로 출력한다.The speaker 130 receives the output signal of the low pass filter 30 and outputs it in an acoustic form.

한편, 본 실시예의 출력 파형 보상회로(140a,140b)는 전력 증폭회로(110)와파형 조절회로(100) 사이에 연결된다. 제 1 출력 파형 보상회로(140a)는 실제 전원 전압(Vcc4)이 인가되는 시점과 파형 조절회로(100)의 신호 제어회로(103) 사이에 연결되고, 제 2 출력 파형 보상회로(140)는 실제 접지 전압(Vss4)이 인가되는 시점과 파형 조절회로(100)의 신호 제어회로(103) 사이에 연결된다.Meanwhile, the output waveform compensation circuits 140a and 140b of the present embodiment are connected between the power amplifier circuit 110 and the waveform control circuit 100. The first output waveform compensation circuit 140a is connected between the time point at which the actual power supply voltage Vcc4 is applied and the signal control circuit 103 of the waveform control circuit 100, and the second output waveform compensation circuit 140 is actually It is connected between the time point at which the ground voltage Vss4 is applied and the signal control circuit 103 of the waveform control circuit 100.

각각의 출력 파형 보상회로(140a,140b)는 아날로그-디지털 컨버터(141)와 캐패시터(143)로 구성된다. 캐패시터(143)는 실제 전압(Vcc4,Vss4)의 DC 성분을 제거하여 이상적인 전원 전압(또는 접지 전압)과 실제 인가되는 전원 전압(또는 접지 전압)의 차를 구한다. 아날로그 디지털 컨버터(141)는 캐패시터(143)에서 구하여진 이상적인 전압(Vcc3,Vss3)과 실제 전압(Vcc4,Vss4)의 차이를 디지털 데이터로 변환하여 파형 조절회로(100)의 신호 제어회로(103)에 전달한다.Each of the output waveform compensation circuits 140a and 140b includes an analog-digital converter 141 and a capacitor 143. The capacitor 143 removes the DC components of the actual voltages Vcc4 and Vss4 to obtain a difference between the ideal power supply voltage (or ground voltage) and the power supply voltage (or ground voltage) actually applied. The analog-to-digital converter 141 converts the difference between the ideal voltages Vcc3 and Vss3 and the actual voltages Vcc4 and Vss4 obtained from the capacitor 143 into digital data to control the signal control circuit 103 of the waveform control circuit 100. To pass on.

그러면, 아날로그-디지털 컨버터(141)로부터 입력받은 디지털 데이터에 의하여 신호 제어회로(103)는 PWM 신호 발생회로(101)의 출력 신호의 펄스 폭을 조절한다.Then, the signal control circuit 103 adjusts the pulse width of the output signal of the PWM signal generating circuit 101 by the digital data received from the analog-digital converter 141.

이하, 상기한 본 발명의 PWM 전력 증폭기의 동작을 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the PWM power amplifier of the present invention will be described.

우선, 파형 조절회로(100)는 디지털화된 오디오 신호(out1, out2)를 전력 증폭회로(110)로 출력한다. 그러면, 전력 증폭회로(110)의 PMOS 트랜지스터(P)와 NMOS 트랜지스터(N)가 선택적으로 동작되어, 디지털화된 오디오 신호를 아날로그 형태로 복원한다. 이 과정에서, 전압원과 전력 증폭회로(110)를 연결하는 도선의 저항(R)에 의하여 전력 증폭회로(110)에 전달되는 전압이 일부 변동될 수 있다. 이와같이 전압이 변동되면, 전력 증폭회로(110)의 출력 신호가 원하는 출력 파형을얻지 못하고 왜곡된다.First, the waveform control circuit 100 outputs the digitized audio signals out1 and out2 to the power amplifier circuit 110. Then, the PMOS transistor P and the NMOS transistor N of the power amplifier circuit 110 are selectively operated to restore the digitized audio signal to an analog form. In this process, the voltage delivered to the power amplification circuit 110 may be partially changed by the resistor R of the conductor connecting the voltage source and the power amplification circuit 110. When the voltage is changed in this way, the output signal of the power amplifier circuit 110 is distorted without obtaining the desired output waveform.

이에따라, 상기 출력 파형 보상회로(140a,140b)의 아날로그-디지털 컨버터(141)는 아날로그 상태의 전압 변동분을 디지털 데이터 형태로 변환시킨다음 다시 파형 조절회로(100)의 신호 제어회로(103)로 피드백 시킨다. 그러면 신호 제어회로(103)는 파형 조절회로(100)의 펄스 폭을 조절하여 전력 증폭기의 파형을 복원한다. 즉, 알려진 바와 같이, 예를들어 PMOS 트랜지스터(P)의 턴 오프(turn off) 시간이 짧아지면(하이 신호 대역이 좁아지면), 전력 증폭회로(110)는 선형적으로 전압이 증대된다. 반면, PMOS 트랜지스터(P)의 턴 오프 시간이 길어지면(하이 신호 대역이 넓어지면), 전력 증폭회로(110)의 출력 신호는 선형적으로 감소된다. 이러한 점을 이용하여, 신호 제어회로(103)는 입력된 전압 변동치를 만큼을 보상할 수 있도록 PWM 신호 발생회로(101)에 제어신호를 출력한다. 그러면 PWM 신호 발생회로(101)는 왜곡된 출력 파형의 원래의 파형으로 복원되도록 펄스폭을 조절한다.Accordingly, the analog-to-digital converter 141 of the output waveform compensation circuits 140a and 140b converts the voltage variation in the analog state into digital data form and then feeds it back to the signal control circuit 103 of the waveform control circuit 100. Let's do it. The signal control circuit 103 then restores the waveform of the power amplifier by adjusting the pulse width of the waveform adjusting circuit 100. That is, as is known, for example, when the turn off time of the PMOS transistor P becomes short (high signal band becomes narrow), the power amplifying circuit 110 linearly increases in voltage. On the other hand, when the turn-off time of the PMOS transistor P becomes long (high signal band is widened), the output signal of the power amplifier circuit 110 is linearly reduced. Using this point, the signal control circuit 103 outputs a control signal to the PWM signal generating circuit 101 so as to compensate for the input voltage variation value. The PWM signal generation circuit 101 then adjusts the pulse width to restore the original waveform of the distorted output waveform.

이에따라, 출력 보상회로(140a,140b)에 의하여 실제 전압과 이상전압의 차이를 보상함으로써 파형 왜곡이 없는 출력 신호를 얻을 수 있다.Accordingly, the output signal without waveform distortion can be obtained by compensating for the difference between the actual voltage and the abnormal voltage by the output compensation circuits 140a and 140b.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, D급 PWM 전력 증폭 장치에 있어서, 전력 증폭회로와 PWM 신호 발생기를 포함하는 파형 조절회로 사이에 전압 강하를 보상하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 출력 파형 보상회로를 설치한다.As described in detail above, according to the present invention, in the class D PWM power amplifying apparatus, an output waveform including an analog-digital converter for compensating a voltage drop between a power amplifying circuit and a waveform adjusting circuit including a PWM signal generator Install a compensation circuit.

이에따라, 도선 저항에 의하여 전압 변동되는 전압을 보상하여, 파형 왜곡이 없는 출력 파형을 얻을 수 있다.Accordingly, an output waveform free of waveform distortion can be obtained by compensating for a voltage fluctuating by the lead resistance.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .

Claims (5)

디지털화된 오디오 신호를 출력하며, 상기 디지털화된 오디오 신호의 펄스폭을 조절하는 파형 조절회로;A waveform adjusting circuit for outputting a digitized audio signal and adjusting a pulse width of the digitized audio signal; 상기 파형 조절회로의 출력 신호를 입력받고, 전원 전압 및 접지 전압 사이를 스윙하는 오디오 신호로 증폭, 복원시키는 전력 증폭회로;A power amplifying circuit that receives the output signal of the waveform control circuit and amplifies and restores the audio signal swinging between a power supply voltage and a ground voltage; 상기 전력 증폭회로의 출력 신호를 수신하고, 고주파 노이즈를 제거하는 노이즈 제거회로;A noise removing circuit for receiving an output signal of the power amplifying circuit and removing high frequency noise; 상기 노이즈 제거회로의 오디오 출력 신호를 수신하고, 음향화하는 스피커; 및A speaker for receiving an audio output signal of the noise canceling circuit and making a sound; And 상기 파형 조절회로와 전력 증폭회로 사이에 설치되며, 상기 전력 증폭회로에 실제로 인가되는 전원 전압(혹은 접지 전압)과 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압) 사이의 차이를 측정하여, 이상적인 전원 전압과 접지전압 사이에서 복원된 오디오 신호가 스윙할 수 있도록 상기 디지털화된 오디오 신호의 펄스폭을 제어하도록 하는 출력 파형 보상회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 전력 증폭기.It is installed between the waveform control circuit and the power amplifier circuit, and measures the difference between the power supply voltage (or ground voltage) and the ideal power supply voltage (or ground voltage) actually applied to the power amplification circuit, the ideal power supply voltage and ground voltage And an output waveform compensation circuit for controlling the pulse width of the digitized audio signal so that the restored audio signal can swing between them. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 파형 보상회로는,The method of claim 1, wherein the output waveform compensation circuit, 상기 실제 전력 증폭회로에 인가되는 전원 전압(혹은 접지 전압)의 DC 성분을 제거하여 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압)과 실제 전원 전압의 차이를 측정하는 캐패시터와,A capacitor measuring a difference between an ideal power supply voltage (or ground voltage) and an actual power supply voltage by removing a DC component of a power supply voltage (or ground voltage) applied to the actual power amplifier circuit; 상기 캐패시터에 의하여 측정된 이상적인 전원 전압(혹은 접지 전압)과 실제 전원 전압(혹은 접지 전압)의 차이를 디지털 데이터로 변화시켜 상기 파형 조절회로 전달하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 전력증폭기.A class D analog to digital converter converting the difference between the ideal power supply voltage (or ground voltage) and the actual power supply voltage (or ground voltage) measured by the capacitor into digital data and transmitting the waveform control circuit. Power amplifier. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 파형 조절회로는,The waveform control circuit of claim 1 or 2, 펄스폭을 실질적으로 조절하는 PWM 신호 발생회로와,PWM signal generating circuit for substantially adjusting the pulse width, 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 인가받아 상기 PWM 신호 발생회로의 펄스 폭 조절을 제어하는 신호 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 전력 증폭기.And a signal control circuit which receives the output signal of the analog-to-digital converter and controls the pulse width adjustment of the PWM signal generation circuit. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전력 증폭회로는 전원 전압과 접지 전압 사이에 직렬로 연결되며, 파형 조절회로의 출력 신호에 응답하는 PMOS 트랜지스터 및 NMOS 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 D급 전력 증폭기.3. The class D of claim 1 or 2, wherein the power amplification circuit is connected in series between a power supply voltage and a ground voltage, and is composed of a PMOS transistor and an NMOS transistor responsive to an output signal of a waveform control circuit. Power amplifier. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노이즈는 인덕터 및 캐패시터를 포함하는 로우 패스 필터(low pass filter)인 것을 특징으로 하는 전력 증폭기.3. The power amplifier of claim 1 or 2, wherein the noise is a low pass filter comprising an inductor and a capacitor.
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