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자동 고장진단이 가능한 스피커 연결 시스템의 SoC 설계
SoC Design of Self-Diagnosing Speaker Connection System 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.26 no.6, 2007년, pp.269 - 275  

송문빈 (경희대학교 전자공학과) ,  권오균 (경희대학교 전자공학과) ,  송태훈 (경희대학교 전자공학과) ,  정연모 (경희대학교 전자공학과)

초록
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디지털 기술의 발전으로 어디서나 음악을 들을 수 있는 다채널 편재형 오디오 시스템의 개발이 구체화 되고 있다. 본 논문에서는 SoC 설계 기술을 기반으로 양방향 디지털 통신을 이용하여 각 스피커를 효율적으로 직렬 연결하는 시스템을 제시한다. 특히 각 스피커는 해당하는 비트 스트림을 확인하여 아날로그 오디오 신호로 변경한다. 또한 스피커는 여러 구형파 테스트 신호의 주파수를 측정하여 스피커 자체의 고장 유무를 진단하는 기능을 가진다. 본 논문에서 제시한 시스템은 200Mhz의 속도로 작동하고 있으며, 기존의 아날로그 방식의 시스템에서는 신호가 직접 출력되지만 $500{\mu}s$ 정도의 지연으로 아날로그 신호를 복원하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Pervasive Multi-channel audio systems are being realized due to advances in digital technology. This paper proposes an efficient system that serially connects individual speakers with bidirectional digital communication capability by means of SoC design. In particular, each speaker can identify the ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 주파수가 같은 아날로그 신호인 정현파와 디지털 신호인 구형파를 스피커로 출력하는 경우에는 신호의 유형에 관계없이 동일한 소리를 출력한다. 본 논문에서 구현한 스피커의 자동 고장 진단 기능은 [그림10]과 같이 구형파와 정현파의 주파수를 비교하는 방법을 적용하여 구현한다 [4,5].
  • 주파수가 같은 아날로그 신호인 정현파와 디지털 신호인 구형파를 스피커로 출력하는 경우에는 신호의 유형에 관계없이 동일한 소리를 출력한다. 본 논문에서 구현한 스피커의 자동 고장 진단 기능은 [그림10]과 같이 구형파와 정현파의 주파수를 비교하는 방법을 적용하여 구현한다 [4,5].
  • 센서에서 검줄한 신호에 schmitt-trigger 회로를 사용하여 임계값을 적용하여 구형파를 만든다. 이 구형파의 크기를 앰프를 사용하여 TTL (Transistor Transistor Logic) 수준의 신호 수준으로 증폭하여 카운트 하면 주파수를 계산할 수 있다 이렇게 검출한 주파수와 Test Patton Generator의 주파수와 비교하여 스피커의 고장 유무를 판단한다.
  • 이런 단점을 보완하기 위해서 본 논문에서는 [그림 2]와 같이 가정 내에서 사용하는 다양한 음원들을 중앙에서 통합으로 제어하고, 각 방의 모든 스피커들을 하나의 선
    으로 연결하여 다양한 채널의 방송을 사용자가 원하는 대로 제어하고 자동으로 스피커의 고장을 진단하는 기능을 갖는 스피커 직렬연결 홈-오디오 시스템의 구조를 제안
    하고 구현하였다
    .
  • 이런 단점을 보완하기 위해서 본 논문에서는 [그림 2]와 같이 가정 내에서 사용하는 다양한 음원들을 중앙에서 통합으로 제어하고, 각 방의 모든 스피커들을 하나의 선
    으로 연결하여 다양한 채널의 방송을 사용자가 원하는 대로 제어하고 자동으로 스피커의 고장을 진단하는 기능을 갖는 스피커 직렬연결 홈-오디오 시스템의 구조를 제안
    하고 구현하였다
    .
  • 센서에서 검줄한 신호에 schmitt-trigger 회로를 사용하여 임계값을 적용하여 구형파를 만든다. 이 구형파의 크기를 앰프를 사용하여 TTL (Transistor Transistor Logic) 수준의 신호 수준으로 증폭하여 카운트 하면 주파수를 계산할 수 있다 이렇게 검출한 주파수와 Test Patton Generator의 주파수와 비교하여 스피커의 고장 유무를 판단한다.
  • S 패킷은 고장 진단을 명령하는 모드이다. 자동으로 고장을 진단하기 위해서 특정한 패턴의 신호를 스피커로 출력하고 진동센서를 사용하여 다시 원래의 신호와 비교하
    는 과정을 거쳐서 고장 유무를 판별한다
    . 비상 방송을 위한 E 패킷은 압축되지 않은 데이터 이므로 바로 원래 신호를 빼내어 ADC로 보낸다.

대상 데이터

  • I 패킷은 기존 패킷에 의존성이 없는 독립적인 압축 데이터를 가지고 있으며 State가 “00”이다. D 패킷은 “01”로 시작하며 직전의 I 패킷이나 D 패킷의 데이터 값에 의존적이다.
  • 은 음향 데이터가 변하지 않은 부분이고 처음으로 '1'이 나오는 비트가 변화량을 나타낸다. 즉, 하위 네 개의 비트 값인 “1100”이 변화량에 해당한다 따라서 패킷에서
    데이터는 “1100”이다
    .
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참고문헌 (7)

  1. Moonvin Song, Ohkyun Kwon, Yunmo Chung, 'A Serial Connection Technique of Speakers for Multi-channel Audio systems' IEEE Transactions on Consumer Electronics. 51 (2), May 2005 

  2. B. Forouzan, Data Communications and Networking Third Edition, (McGraw Hill, 2003) 

  3. C. Busbridgem Y. Huang, and P. A. Fryer, 'Crossover Systems in Digital Loudspeakers,' AES Journal, 50 (10), 791, 2002 

  4. K. Parfi, VLSI Digital Signal Processing Systems: Design and Implementation, (Material) 

  5. P. Rashinkar, P. Paterson, L. Singh, System-On-a-Chip Verification Methodology and Techniques, (Kluwer Academic Pub) 

  6. W. Wolf, Modern VLSI Design Third Edition, (Prentice Hall PTR,2002) 

  7. X. Bosun, 'Signal Mixing for a 5.1-Channel Surround System Analysis and Experiment,' AES Journal, 49 (4), 263, 2001 

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