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비대칭 펄스 폭 변조 파워-앰프를 갖는 스테레오 오디오 디지털-아날로그 변환기
A Stereo Audio DAC with Asymmetric PWM Power Amplifier 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.45 no.7 = no.373, 2008년, pp.44 - 51  

이용희 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  전영현 (삼성전자 반도체총괄) ,  공배선 (성균관대학교 정보통신공학부)

초록
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본 논문에서는 비대칭 펄스 폭 변조 파워-앰프를 갖는 스테레오 오디오 디지털-아날로그 변환기를 제안한다. 고 전력 오디오 기기에 주로 사용되던 class-D 증폭기를 헤드폰 응용에 적용하기 위하여, 증폭기가 디지털-아날로그 변환기와 한 칩으로 집적화될 때에 발생되는 채널 간 간섭에 의한 잡음을 분석하고 이 영향을 줄이기 위한 시그마-델타 변조기최적화 방안을 제시하였다. 또한, 비대칭 구조의 펄스 폭 변조 방식이 파워-앰프 단에서 발생되는 스위칭 노이즈와 전력 손실을 줄이기 위하여 구현되었다. 제안된 구조들은 0.13-mm CMOS 공정을 통해 설계 제작되었다. 제안된 오디오 디지털-아날로그 변환기는 단일 출력을 가진 파워-앰프를 포함하여 4.4-mW를 소모하면서 다이나믹-레인지 95-dB를 확보하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A stereo audio digital-to-analog converter (DAC) with a power amplifier using asymmetric pulse-width modulation (PWM) is presented. To adopt class-D amplifier mainly used in high-power audio appliances for head-phones application, this work analyzes the noise caused by the inter-channel interference...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 또한, class-D 파워-앰프단의 스위칭 노이즈를 줄이고 SNR을 개선할 수 있는 비대칭형 펄스 폭 변조(pulse width modula­ tion, PWM) 변환 방식을 제안하고자 한다.
  • 이것은 파워-앰프 출력 단에서 전력 효율 저하와 함께 스위칭 잡음을 증가시켜 SNR 특성을 나쁘게 하여 오버 샘플링의 개선으로 얻은 특성 향상을 손해 보게 된다. 본 논문에서는 시그마-델타 변조기의 오버 샘플링 주파수를 두 배 증가시켰음에도 불구하고 파워-앰프 단의 스위칭 노이즈 및 전력 손실을 일정하게 유지하는 비대칭형 펄스 폭 변조 방법을 제시하였다
  • 본 논문에서는 오픈 루프 형태로 class-D 파워-앰프와 고 해상도 스테레오 오디오 DAC가 동일 칩에 집적화 될 때 발생되는 문제를 알아보고, 이에 대한 영향을 줄일 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 또한, class-D 파워-앰프단의 스위칭 노이즈를 줄이고 SNR을 개선할 수 있는 비대칭형 펄스 폭 변조(pulse width modula­ tion, PWM) 변환 방식을 제안하고자 한다.
  • 그러나 이방 식은 필연적으로 dass-D 파워-앰프 단에서 스위칭주파수를 증가시키므로 스위칭 노이즈와 전력 효율을 나쁘게 하는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위하여 class-D 파워-앰프단의 스위칭노이즈와 전력 효율의 열화 없이 오버샘플링 주파수를 두 배로 취하여 오디오 대역과 고주파 대역의 잡음 모두를 줄이는 방안을 제시하고자 한다.
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참고문헌 (8)

  1. J. C. Candy and G. C. Temes, 'Oversampling methods for A/D and D/A conversion,' Oversampling Delta-Sigma Data Converters, IEEE Press, pp. 1-275, 1992 

  2. Bruno Putzeys, 'Digital Audio's Final Frontier,' Cover story, March, 2003 

  3. Eric Gaalass, Bill Yang Liu, Naoaki Nishmura, 'Integrated Stereo Delta-Sigma Class D Amplifier,' IEEE International Solid-State Circuits Conference, pp. 120-121, Feb., 2005 

  4. C. Neesgaard, et al., 'Class D Digital Power Amp(PurePath DigitalTM) High Q Musical Content,' International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs, pp. 97-100, May, 2004 

  5. Marco Berkhout, 'An Integrated 200-W Class-D Audio Amplifier,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 38, no. 7, pp. 1198-1206, July, 2003 

  6. Yu-Tzung Lin, Chi-Yang Lee, Ying-Yu Tzou, 'Architecture Implementation of Class-D Amplifer Using Digital-Controlled Multiphase Interleaved PWM Technique,' International Power Electronics and Motion Control, vol. 2, pp. 1-6, Aug., 2006 

  7. S. R. Norsworthy, R. Schreier, G. C. Temes editors, 'Delta-Sigma Data Converters,' IEEE Press, pp. 153-158, 1997 

  8. M. O. J. HAWKSFORD, 'Dynamic Model-Based Linearization of Quantized Pulse-Width Modulation for Applications in Digital to Anlaog Conversion and Digital Power Amplifier Systems,' J. Audio Eng. Soc., Vol. 40, no.4, April, 1992 

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