WO2011129553A2 - Opt에 class-d 샘플링주파수를 공급하여 경량화된 전관방송증폭기 - Google Patents

Opt에 class-d 샘플링주파수를 공급하여 경량화된 전관방송증폭기 Download PDF

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송병일
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Definitions

  • the present invention relates to an amplifier, and more particularly, to a PA, which is lightened by supplying a CLASS-D sampling frequency to an OPT.
  • a digital amplifier modulates a small amplitude signal into a PWM signal by modulating a pulse width, amplifies the amplitude of the modulated PWM signal with a large capacity, and extracts the audio signal using a low pass filter.
  • FIG. 1 is a block diagram of a class AB amplifier according to the prior art. Referring to FIG. 1, a buffer 1, a signal controller 20, a class AB amplifier 30, a signal amplifier 40, and a terminal terminal 50 are shown.
  • the signal input through the buffer 1 is adjusted in volume in the signal controller 20, amplified in the class AB amplifier 30, and amplified in amplitude according to the number of turns of the coil, and then the terminal terminal 50. Is passed through to the external speaker.
  • the signal amplification unit 40 amplifies the frequency of the voice region, its size and weight are large, and thus the size and weight of the entire amplifier is large, and its own loss of the signal amplification unit 40 is about 13%, resulting in low overall system efficiency. .
  • FIG. 2 is a block diagram of a digital amplifier according to the prior art. Referring to FIG. 2, the signal input unit 110, the signal controller 120, the class D amplifier 130, the modulator 131, the PWM amplifier 133, the filter 135, and the signal amplifier 140 Terminal terminal 150 is shown.
  • the signal amplification unit 140 amplifies a signal in the audible frequency band (20 to 20,000 Hz), there is a problem in that its size and weight are large.
  • the background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a publicly known technique disclosed to the general public before the application of the present invention.
  • the present invention is to provide a digital amplifier having a small volume and weight by amplifying a signal having a high frequency.
  • a digital amplifier comprising: a signal input unit for receiving an analog signal to be amplified; A signal modulator for modulating the analog signal input to the signal input unit into a digital signal and amplifying the modulated signal; A signal amplifier for amplifying the small output digital signals output from the signal modulator to different sizes and outputting a plurality of large output digital signals; A plurality of filter units for restoring each of the large output digital signals amplified by the signal amplifier into a plurality of amplified analog signals; An output selection unit for selecting one filter unit from the plurality of filter units and outputting the amplified analog signal of the selected filter unit; And a speaker terminal for transmitting the amplified analog signal output by the output selector to an external speaker.
  • a digital amplifier comprising: a signal input unit for receiving an analog signal to be amplified; A signal modulator for modulating the analog signal input to the signal input unit into a digital signal and amplifying the modulated signal; A signal amplifier for amplifying the small output digital signals output from the signal modulator to different sizes and outputting a plurality of large output digital signals; An output selector for selecting and outputting one of the plurality of large output digital signals amplified by the signal amplifier; And a plurality of filter units for restoring a large output digital signal selected and output by the output selecting unit to an amplified analog signal. And a speaker terminal for transmitting the amplified analog signal output from the filter unit to an external speaker.
  • the present embodiment further includes a first abnormality detection unit connected to the signal modulator to detect an abnormality of the modulated digital signal and a second abnormality detection unit connected to the speaker terminal to detect an abnormality of the amplified analog signal. It may include.
  • the present embodiment may further include a switching controller for controlling the output selector to select and output one of the plurality of large output digital signals amplified by the signal amplifier.
  • the present embodiment may further include a user operation unit for inputting the information selected by the user to the switching control unit.
  • the frequency of the small output digital signal may be 300KHz to 400KHz
  • the frequency of the amplified analog signal may be 20Hz to 20,000Hz.
  • the lightweight digital amplifier according to the present invention has a small volume and weight effect by amplifying a signal having a high frequency.
  • FIG. 1 is a block diagram of a class AB amplifier according to the prior art
  • Figure 2 is a block diagram of a digital amplifier according to the prior art.
  • Figure 3 is a block diagram of a digital amplifier according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a block diagram of a digital amplifier according to another embodiment of the present invention.
  • the digital amplifier includes a signal input unit for receiving an analog signal to be amplified, a signal modulator for modulating the analog signal input to the signal input unit into a digital signal, and amplifying the modulated signal.
  • a signal amplifier for amplifying the small output digital signals output from the signal modulator to different magnitudes and outputting a plurality of large output digital signals; a plurality of analog signals amplified for each of the large output digital signals amplified by the signal amplifier;
  • a plurality of filter units for restoring a plurality of filter units, an output selector for outputting the amplified analog signal of the selected filter unit by selecting one of the plurality of filter units, and the amplified analog signal output by the output selector Characterized in that it comprises a speaker terminal for transmitting to.
  • the digital amplifier includes a signal input unit for receiving an analog signal to be amplified, a signal modulator for modulating the analog signal input to the signal input unit into a digital signal, and amplifying the modulated signal, which is output from the signal modulator.
  • Signal amplification unit for outputting a plurality of large output digital signals by amplifying the small output digital signal to different sizes, output selection for selecting and outputting a large output digital signal of the plurality of large output digital signals amplified by the signal amplifier
  • a plurality of filter units for restoring a large output digital signal selected and output by the output selecting unit to an amplified analog signal, and a speaker terminal for transmitting the amplified analog signal output from the filter unit to an external speaker.
  • the digital amplifier according to the present invention is connected to the signal modulator to detect an abnormality of the modulated digital signal, and a second abnormality connected to the speaker terminal to detect an abnormality of the amplified analog signal. It further comprises a detection unit.
  • the digital amplifier according to the present invention may further include a switching control unit configured to control the output selector to select and output one of the plurality of large output digital signals amplified by the signal amplifier.
  • the digital amplifier according to the present invention may further include a user manipulation unit for inputting information selected by a user to the switching controller.
  • the frequency of the small output digital signal is 300KHz to 400KHz
  • the frequency of the amplified analog signal is characterized in that the 20Hz to 20,000Hz.
  • FIG. 3 is a block diagram of a digital amplifier according to an embodiment of the present invention.
  • the second abnormality detector 272 is shown.
  • This embodiment has the feature of presenting a digital amplifier having a small volume and weight by amplifying a signal having a high frequency. That is, according to the present embodiment, the signal amplified by the signal amplifying unit 235 (OPT: OutPut Trans) is a digital signal having a high sampling frequency. In this case, the size and weight of the signal amplifying unit 235 may be There is a feature that can be formed smaller than the amplification unit according to.
  • the signal input unit 210 receives an analog signal to be amplified.
  • the input signal may be an audio signal for public address broadcasting.
  • the signal controller 220 is a means for adjusting the size of the analog signal, such as a volume controller.
  • the signal controller 220 may adjust the size of the signal by changing an electric current value by adjusting an electric resistance.
  • the signal modulator 230 modulates the analog signal input to the signal input unit 210 into a digital signal and amplifies the modulated signal.
  • the signal modulator 230 may include a modulator 231 for sampling the input analog signal and modulating the input analog signal into a digital signal (PWM waveform) and a PWM amplifier 233 for amplifying the modulated digital signal to a specific size. have.
  • the frequency of the signal modulated by the signal modulator 230 may be 300KHz to 400KHz, and the frequency of the signal amplified by the PWM amplifier 233 may also be 300KHz to 400KHz.
  • the signal amplifier 235 amplifies the small output digital signals output from the signal modulator 230 to different sizes and outputs a plurality of large output digital signals.
  • the signal amplifier 235 may include a first coil to which an input signal is input and a second coil to be output to an output signal, and in this case, the number of windings of the coil is N1 and the second coil is N2 +. N3 + N4.
  • the amplification ratio of the signal may be determined according to the number of turns of the second coil, and the signal amplifier 235 may output a plurality of amplified large output digital signals having different sizes by dividing the number of turns of each coil. .
  • the frequency of the output signal may also be 300KHz to 400KHz.
  • the first filter unit 241, the second filter unit 242, and the third filter unit 243 restore each of the large output digital signals amplified by the signal amplifier 235 into a plurality of amplified analog signals.
  • the number of filter units 241, 242, and 243 may correspond to the number of large output digital signals output from the signal amplifier 235.
  • the filter sections 241, 242, and 243 include LPF (Low Pass Filter), BPF (Band Pass Filter), HPF (High Pass Filter) and BSF (Band Stop Filter, BRF).
  • LPF Low Pass Filter
  • BPF Band Pass Filter
  • HPF High Pass Filter
  • BSF Band Stop Filter
  • -Band Reject Filter Notch Filter (Band Reject Filter).
  • the frequency of the amplified analog signal may be 20Hz to 20,000Hz.
  • the size and weight of the signal amplifier 235 can be reduced by amplifying the digital signal having a high frequency.
  • the size of the EI core or Troroid core which is a signal amplifying unit 235 for amplifying a voice region frequency of 20 Hz to 20,000 Hz, is 150 mm in diameter and 50 mm in height when the class is 400 W.
  • the diameter of 50mm, the height of 25mm, the weight of about 300g is reduced by about 20 times.
  • the size and weight of the signal amplifier 235 may be smaller. That is, the size WaAc of a transformer is determined as in Equation 1 below.
  • the output selector 250 selects one of the plurality of filter units 241, 242, and 243, and receives and outputs an analog signal amplified from the selected filter unit.
  • the switching controller 253 controls the output selector 250 to select and output one large output digital signal among the plurality of large output digital signals amplified by the signal amplifier 235. That is, the switching controller 253 controls the ON / OFF of the switch as shown in FIG. 3 so that the output selector 250 may select a signal to be output.
  • the user manipulation unit 256 is a means for inputting information selected by the user to the switching control unit 253.
  • the user manipulation unit 256 may be implemented as a user interface such as a button.
  • the user manipulation unit 256 may be connected to the switching controller 253 by wire or wirelessly.
  • the user manipulation unit 256 may be a remote controller, and the information transmitted from the user manipulation unit 256 may be received by the switching control unit 253 capable of receiving the information, and the switching control unit 253 may receive the information.
  • the output selector 250 may be controlled accordingly.
  • the speaker terminal 260 is a terminal connected to the external speaker, and transmits the amplified analog signal output by the output selector 250 to the external speaker.
  • the first abnormality detector 271 and the second abnormality detector 272 are means for detecting the presence or absence of a signal abnormality.
  • the first abnormality detector 271 detects an abnormality when the voltage is applied to Ron (resistance value at the time of switching on) of the output FET to be a specific voltage abnormality, and the second abnormality detector 272 is serially connected to the speaker output (+) terminal. By applying a shunt resistor, an abnormality can be detected when a specific current flows.
  • FIG. 4 is a block diagram of a digital amplifier according to another embodiment of the present invention.
  • the second abnormality detector 272 is shown. The differences from the above will be explained mainly.
  • the output selector 250 is connected to the signal amplifier 235, and the filter units 241, 242, and 243 filter the signal selected by the output selector 250.
  • the output selector 250 selects and outputs one large output digital signal among the plurality of large output digital signals amplified by the signal amplifier 235.
  • the first filter unit 241, the second filter unit 242, and the third filter unit 243 restore the large output digital signal selected and output by the output selector 250 to an amplified analog signal.
  • the speaker terminal 260 transmits the amplified analog signal output from the filter units 241, 242, and 243 to the external speaker.
  • the present invention can be applied to modulate or amplify an audio signal.

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Abstract

경량화된 디지털 증폭기가 개시된다. 증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부, 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부, 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부, 신호 증폭부에서 증폭된 각 대출력 디지털 신호를 증폭된 복수의 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부, 복수의 필터부 중 하나의 필터부를 선택하여 선택된 필터부의 증폭된 아날로그 신호를 출력하는 출력 선택부 및 출력 선택부가 출력하는 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 디지털 증폭기는 높은 주파수를 가지는 신호를 증폭함으로써 부피 및 무게가 작은 효과가 있다.

Description

OPT에 CLASS-D 샘플링주파수를 공급하여 경량화된 전관방송증폭기
본 발명은 증폭기에 관한 것으로, 특히 OPT에 CLASS-D 샘플링주파수를 공급하여 경량화된 전관방송증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 증폭기는 진폭이 작은 신호를 펄스폭 변조하여 PWM 신호로 변조하고, 변조된 PWM 신호의 진폭을 대용량으로 증폭하고, 그 증폭된 PWM 신호를 저역통과필터를 이용하여 오디오 신호를 추출한다.
도 1은 종래 기술에 따른 클래스 AB 증폭기의 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 버퍼(1), 신호 조절부(20), 클래스 AB 증폭부(30), 신호 증폭부(40), 터미널 단자(50)가 도시된다.
버퍼(1)를 통해 입력된 신호는 신호 조절부(20)에서 볼륨이 조절되고, 클래스 AB 증폭부(30)에서 증폭되며 코일의 권선수에 상응하여 그 진폭이 증폭된 후 터미널 단자(50)를 통해 외부 스피커에 전달된다. 이 경우 신호 증폭부(40)는 음성영역의 주파수를 증폭하기 때문에 그 크기 및 무게가 커서 전체 증폭기의 크기 및 무게가 커지며, 신호 증폭부(40)의 자체 손실이 13% 정도로서 전체적인 시스템 효율이 낮다.
도 2는 종래 기술에 따른 디지털 증폭기의 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 신호 입력부(110), 신호 조절부(120), 클래스 D 증폭부(130), 변조기(131), PWM 증폭기(133), 필터부(135), 신호 증폭부(140), 터미널 단자(150)가 도시된다.
신호 입력부(110)를 통해 입력된 신호는 신호 조절부(120)에서 볼륨이 조절되고, 클래스 D 증폭부(130)에서 변조기(131)에 의해 PWM 신호로 변조되며, PWM 증폭기(133)에 의해 증폭된 후 필터부(135)에서 필터링된다. 이후 필터링된 신호는 신호 증폭부(140)에서 증폭된 후 터미널 단자(150)를 통해 외부 스피커에 전달된다.
이 경우 신호 증폭부(140)는 가청주파수대역(20~20,000Hz)의 신호를 증폭하기 때문에 그 크기 및 무게가 큰 문제점이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 높은 주파수를 가지는 신호를 증폭함으로써 부피 및 무게가 작은 디지털 증폭기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 디지털 증폭기에 있어서, 증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부; 상기 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 상기 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부; 상기 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부; 상기 신호 증폭부에서 증폭된 각 대출력 디지털 신호를 증폭된 복수의 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부; 상기 복수의 필터부 중 하나의 필터부를 선택하여 상기 선택된 필터부의 상기 증폭된 아날로그 신호를 출력하는 출력 선택부; 및 상기 출력 선택부가 출력하는 상기 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 디지털 증폭기가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 디지털 증폭기에 있어서, 증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부; 상기 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 상기 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부; 상기 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부; 상기 신호 증폭부에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하는 출력 선택부; 및 상기 출력 선택부에서 선택되어 출력된 대출력 디지털 신호를 증폭된 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부; 및 상기 필터부가 출력하는 상기 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 디지털 증폭기가 제공된다.
본 실시예는 상기 신호 변조부에 연결되어 상기 변조된 디지털 신호의 이상 유무를 검출하는 제1 이상검출부 및 상기 스피커 터미널에 연결되어 상기 증폭된 아날로그 신호의 이상 유무를 검출하는 제2 이상검출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예는 상기 출력 선택부가 상기 신호 증폭부에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하도록 제어하는 스위칭 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예는 상기 스위칭 제어부에 사용자가 선택한 정보를 입력하기 위한 사용자 조작부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 소출력 디지털 신호의 주파수는 300KHz 내지 400KHz가 될 수 있으며, 상기 증폭된 아날로그 신호의 주파수는 20Hz 내지 20,000Hz가 될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 경량화된 디지털 증폭기는 높은 주파수를 가지는 신호를 증폭함으로써 부피 및 무게가 작은 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 클래스 AB 증폭기의 블록 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 디지털 증폭기의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 증폭기의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 증폭기의 블록 구성도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디지털 증폭기는 증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부, 상기 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 상기 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부, 상기 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부, 상기 신호 증폭부에서 증폭된 각 대출력 디지털 신호를 증폭된 복수의 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부, 상기 복수의 필터부 중 하나의 필터부를 선택하여 상기 선택된 필터부의 상기 증폭된 아날로그 신호를 출력하는 출력 선택부 및 상기 출력 선택부가 출력하는 상기 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털 증폭기는 증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부, 상기 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 상기 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부, 상기 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부, 상기 신호 증폭부에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하는 출력 선택부, 상기 출력 선택부에서 선택되어 출력된 대출력 디지털 신호를 증폭된 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부 및 상기 필터부가 출력하는 상기 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털 증폭기는 상기 신호 변조부에 연결되어 상기 변조된 디지털 신호의 이상 유무를 검출하는 제1 이상검출부 및 상기 스피커 터미널에 연결되어 상기 증폭된 아날로그 신호의 이상 유무를 검출하는 제2 이상검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털 증폭기는 상기 출력 선택부가 상기 신호 증폭부에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하도록 제어하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털 증폭기는 상기 스위칭 제어부에 사용자가 선택한 정보를 입력하기 위한 사용자 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 소출력 디지털 신호의 주파수는 300KHz 내지 400KHz이고, 상기 증폭된 아날로그 신호의 주파수는 20Hz 내지 20,000Hz인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 증폭기의 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 신호 입력부(210), 신호 조절부(220), 신호 변조부(230), 변조기(231), PWM 증폭기(233), 신호 증폭부(235), 제1 필터부(241), 제2 필터부(242), 제3 필터부(243), 출력 선택부(250), 스위칭 제어부(253), 사용자 조작부(256), 스피커 터미널(260), 제1 이상검출부(271), 제2 이상검출부(272)가 도시된다.
본 실시예는 높은 주파수를 가지는 신호를 증폭함으로써 부피 및 무게가 작은 디지털 증폭기를 제시하는 특징이 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 신호 증폭부(235)(OPT : OutPut Trans)가 증폭하는 신호는 높은 샘플링 주파수를 가지는 디지털 신호로서, 이 경우 신호 증폭부(235)의 크기 및 무게가 종래 기술에 따른 증폭부보다 작게 형성될 수 있는 특징이 있다.
신호 입력부(210)는 증폭될 아날로그 신호를 입력받는다. 입력되는 신호는 전관방송용 오디오 신호가 될 수 있다.
신호 조절부(220)는 볼륨 조절기와 같이 아날로그 신호의 크기를 조절하는 수단으로서, 예를 들면, 전기 저항을 조절하여 흐르는 전류값을 변경함으로써 신호의 크기를 조절할 수 있다.
신호 변조부(230)는 신호 입력부(210)에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 변조된 신호를 증폭한다. 신호 변조부(230)는 입력된 아날로그 신호를 샘플링(SAMPLING)하여 디지털 신호(PWM 파형)로 변조하는 변조기(231)와 변조된 디지털 신호를 특정 크기로 증폭하는 PWM 증폭기(233)를 포함할 수 있다. 신호 변조부(230)에서 변조된 신호의 주파수는 300KHz 내지 400KHz가 될 수 있으며, PWM 증폭기(233)에서 증폭된 신호의 주파수도 300KHz 내지 400KHz가 될 수 있다.
신호 증폭부(235)는 신호 변조부(230)에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력한다. 신호 증폭부(235)는 입력 신호가 입력되는 제1 코일과 출력 신호에 출력되는 제2 코일이 인접하여 포함될 수 있으며, 이 경우 코일의 권선수는 제1 코일이 N1, 제2 코일이 N2+N3+N4가 될 수 있다. 제2 코일의 권선수에 상응하여 신호의 증폭 비율이 결정될 수 있으며, 신호 증폭부(235)는 각 코일의 권선수가 구분되어 서로 다른 크기를 가지며 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호를 출력할 수 있다. 출력된 신호의 주파수도 300KHz 내지 400KHz가 될 수 있다.
제1 필터부(241), 제2 필터부(242) 및 제3 필터부(243)는 신호 증폭부(235)에서 증폭된 각 대출력 디지털 신호를 증폭된 복수의 아날로그 신호로 복원한다. 필터부(241, 242, 243)의 수는 신호 증폭부(235)에서 출력되는 대출력 디지털 신호의 개수에 대응될 수 있다.
필터부(241, 242, 243)는 LPF (Low Pass Filter : 저역통과 필터), BPF (Band Pass Filter : 대역통과 필터), HPF (High Pass Filter : 고역통과 필터) 및 BSF (Band Stop Filter, BRF - Band Reject Filter, Notch Filter : 대역저지 필터) 중 어느 하나의 필터가 될 수 있다. 여기서, 증폭된 아날로그 신호의 주파수는 20Hz 내지 20,000Hz가 될 수 있다
본 실시예에 따르면, 높은 주파수를 가지는 디지털 신호를 증폭함으로써 신호 증폭부(235)의 크기 및 무게를 작게 할 수 있다. 예를 들면, 종래 기술에 따르면, 20Hz 내지 20,000Hz의 음성 영역 주파수를 증폭하는 신호 증폭부(235)인 E-I 코어(core) 또는 트로이들(Troidal) 코어의 크기는 400W급인 경우 지름 150mm, 높이 50mm, 무게 2kg 정도이지만, 본 실시예에 따르면, 지름 50mm, 높이 25mm, 무게 300g 정도로서, 약 20배 정도 그 크기가 줄어드는 효과가 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 패러데이 법칙에 근거하여 증폭 대상 주파수가 높을수록 신호 증폭부(235)의 크기 및 무게가 작게 될 수 있다. 즉, 트랜스포머(TRANSFORMER)의 크기(WaAc)는 다음 수학식 1과 같이 정해진다.
수학식 1
Figure PCTKR2011002483-appb-M000001
(WaAc= windows area in x core area in )
여기서, 토로이드(toroids)에 대해 k=0.00633, Po=출력 파워(output power), B=플럭스 밀도(flux density in gauss), f는 주파수(frequency)이다. 즉, 주파수와 사이즈는 반비례한다. 종래 기술은 음성대역폭(20Hz~20KHz)의 저역주파수까지 재생해야 하므로 f=20Hz가 되며, 본 실시예에 따르면, 샘플링 주파수인 300KHz가 f가 되므로, 상기 식에 의해 상대적으로 사이즈를 줄인 수 있다.
출력 선택부(250)는 복수의 필터부(241, 242, 243) 중 하나의 필터부를 선택하여 선택된 필터부로부터 증폭된 아날로그 신호를 입력받아 출력한다.
스위칭 제어부(253)는 출력 선택부(250)가 신호 증폭부(235)에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하도록 제어한다. 즉, 스위칭 제어부(253)는 도 3에 도시된 바와 같이 스위치의 ON/OFF를 제어함으로써 출력 선택부(250)가 출력될 신호를 선택할 수 있도록 한다.
사용자 조작부(256)는 스위칭 제어부(253)에 사용자가 선택한 정보를 입력하기 위한 수단이다. 사용자 조작부(256)는 버튼과 같은 사용자 인터페이스로 구현될 수 있다. 사용자 조작부(256)는 스위칭 제어부(253)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 사용자 조작부(256)는 리모트 컨트롤러가 될 수 있고, 사용자 조작부(256)에서 전송한 정보는 해당 정보를 수신가능한 스위칭 제어부(253)에서 수신하고, 스위칭 제어부(253)는 수신한 정보에 상응하여 출력 선택부(250)를 제어할 수 있다.
스피커 터미널(260)은 외부 스피커와 연결되는 단자로서, 출력 선택부(250)가 출력하는 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달한다.
제1 이상검출부(271)와 제2 이상검출부(272)는 신호의 이상 유무를 검출하는 수단이다. 제1 이상검출부(271)는 출력 FET의 Ron(스위칭 on시 저항값)에 걸리는 전압을 검출해서 특정전압이상인 경우 이상을 검출하고, 제2 이상검출부(272)는 스피커 출력 (+)단에 직렬로 션트저항을 적용해서 특정 전류 이상 흐르면 이상을 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 증폭기의 블록 구성도이다. 도 4를 참조하면, 신호 입력부(210), 신호 조절부(220), 신호 변조부(230), 변조기(231), PWM 증폭기(233), 신호 증폭부(235), 제1 필터부(241), 제2 필터부(242), 제3 필터부(243), 출력 선택부(250), 스위칭 제어부(253), 사용자 조작부(256), 스피커 터미널(260), 제1 이상검출부(271), 제2 이상검출부(272)가 도시된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예는 상술한 실시예와 달리 출력 선택부(250)가 신호 증폭부(235)에 연결되며, 필터부(241, 242, 243)가 출력 선택부(250)에 선택된 신호를 필터링한다.
출력 선택부(250)는 신호 증폭부(235)에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력한다.
제1 필터부(241), 제2 필터부(242), 제3 필터부(243)는 출력 선택부(250)에서 선택되어 출력된 대출력 디지털 신호를 증폭된 아날로그 신호로 복원한다.
스피커 터미널(260)은 필터부(241, 242, 243)가 출력하는 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달한다.
그 외 본 발명의 실시예에 따른 디지털 증폭기에 대한 구체적인 신호 증폭 원리, 필터 원리, 통신 프로토콜, I/O 인터페이스 등 인터페이스 표준화 기술 등에 대한 구체적인 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.
해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 오디오 신호를 변조하거나 증폭하는데 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 디지털 증폭기에 있어서,
    증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부;
    상기 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 상기 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부;
    상기 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부;
    상기 신호 증폭부에서 증폭된 각 대출력 디지털 신호를 증폭된 복수의 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부;
    상기 복수의 필터부 중 하나의 필터부를 선택하여 상기 선택된 필터부의 상기 증폭된 아날로그 신호를 출력하는 출력 선택부; 및
    상기 출력 선택부가 출력하는 상기 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 디지털 증폭기.
  2. 디지털 증폭기에 있어서,
    증폭될 아날로그 신호를 입력받는 신호 입력부;
    상기 신호 입력부에 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하고, 상기 변조된 신호를 증폭하는 신호 변조부;
    상기 신호 변조부에서 출력된 소출력 디지털 신호를 서로 다른 크기로 증폭하여 복수의 대출력 디지털 신호를 출력하는 신호 증폭부;
    상기 신호 증폭부에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하는 출력 선택부; 및
    상기 출력 선택부에서 선택되어 출력된 대출력 디지털 신호를 증폭된 아날로그 신호로 복원하는 복수의 필터부; 및
    상기 필터부가 출력하는 상기 증폭된 아날로그 신호를 외부 스피커에 전달하는 스피커 터미널을 포함하는 디지털 증폭기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 신호 변조부에 연결되어 상기 변조된 디지털 신호의 이상 유무를 검출하는 제1 이상검출부; 및
    상기 스피커 터미널에 연결되어 상기 증폭된 아날로그 신호의 이상 유무를 검출하는 제2 이상검출부를 더 포함하는 디지털 증폭기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 출력 선택부가 상기 신호 증폭부에서 증폭된 복수의 대출력 디지털 신호 중 하나의 대출력 디지털 신호를 선택하여 출력하도록 제어하는 스위칭 제어부를 더 포함하는 디지털 증폭기.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부에 사용자가 선택한 정보를 입력하기 위한 사용자 조작부를 더 포함하는 디지털 증폭기.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소출력 디지털 신호의 주파수는 300KHz 내지 400KHz인 것을 특징으로 하는 디지털 증폭기.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 증폭된 아날로그 신호의 주파수는 20Hz 내지 20,000Hz인 것을 특징으로 하는 디지털 증폭기.
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