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I.
디지탈 앰프란
신호의 증폭을 디지탈 신호의 상태에서 하는 앰프를 말합니다.
근래의 오디오 기기들의 주요 소스 즉 CD, DVD, MD, MP3, HDTV의 음향부 등은 모두
디지탈 화 되었습니다. 단지 LP 나 튜너, 카세트 데크 만이 아날로그 소스로 남아 있습
니다.
최근에는 DVD-Audio, 혹은 SACD 등의 정밀한 기록방법이 등장하여 DVD-Audio의24bit/96KHz
기록방법을 이용하면 다이나믹 레인지 (가장 작은 소리와 큰 소리
의 차이)가 140 dB 가 되는 음악신호의 기록도 가능하게 되었습니다.
디지탈 소스들을 재생할 때는 CD 플레이어 등에 내장되어
있는 DAC (Digital-to-
Analog Converter)를 이용해서 일단 아날로그의 소신호로 바꿔 준 다음 아날로그 앰
프로 증폭하게 됩니다. 그런데 진공관, 혹은 트랜지스터를 이용한 아날로그 증폭기
는 그 자체에서 열운동에 의해 잡음을 발생시키므로 이러한 정밀 신호도 보람이 없
이 묻혀버리게 되며, 트랜지스터의 직선성이 완전할 수는 없으므로 피치 못하게 신
호의 왜곡을 가져오게 됩니다.
디지탈 앰프는 이런 문제점을 모두 해결해 줄 수 있는 획기적인
방법입니다. 디지
탈 앰프는 증폭을 위해 음악신호를 PWM (Pulse-Width-Modulation) 이라고 하는 디지
탈 신호의 한가지 형태로 바꾸어 준 다음 이를 증폭하는 것입니다. PWM 신호는
1bit 의 디지탈 신호로서 소리의 크기는 단지 신호의 길이로서만 기록됩니다. PWM
을 증폭하는 증폭단은 일종의 스위치로서 트랜지스터의 직선성에 전혀 영향받지 않
습니다. 이 PWM 신호는저주파 필터를 통과시키면 바로 원래의 아날로그 신호로 복원
되는 성질이 있습니다. 디지탈 증폭기, 혹은 D-class 앰프란 이 PWM 증폭기를 이용
해 디지탈 신호 상태에서 증폭을 한 다음 저주파 필터를 이용해서 아날로그 신호를
복원시키는 앰프를 말합니다.
디지털 앰프의 기본 개념은 이미 70년대부터 제시되어 있었으나
하이파이의 성능을
가진 앰프는 아주 최근까지 상업화 되지 못하였습니다.
그 이유는 PCM코드를 PWM코드로 변환하는 디지털 신호처리 알고리즘, 100 MHz
이상으로 동작하는 고속 DSP ASIC 설계 기술, 소신호 PWM을 대전력 PWM으로
디지털 스위칭 증폭하는 전자, 정보산업분야의 모든 기술이 총체적으로 조화를
이루어야만 하이파이의 성능이 구현되는 것이기 때문입니다.
II. 디지탈 앰프의 장점
1. 고성능: 신호의 증폭 단계가 디지털
신호인 상태에서 이루어지므로 아날로그 증
폭회로와 비교할 때 신호의 왜곡이 근본적으로 방지된다. 소스가 디지털인 경우 소
스로부터 앰프로 신호가 전달되는 과정에서 음질의 열화를 방지할 수 있는 잇점이
있다. 또한, 기존의 아날로그 앰프는 소자의 열잡음에서 기인하는 태생적 노이즈가
내재 하므로, 일정 수준 이상의 S/N 비를 갖는 증폭기의 개발이 이론상 불가능하
다. 디지털 앰프는 증폭에 관여하는 소자가 종단의 스위칭 FET 뿐이므로 열잡음에
서 해방되어 이론상 양자화 비트수에 비례하여 무제한의 S/N 비를 확보할 수 있다.
2. 고효율, 초경량: 기존의 아날로그 A급, 혹은 AB급
앰프 증폭방식의 앰프의 경우
20~50% 정도의 효율을 가지고 있다. 그로 인하여 앰프종단의 발열이 있고, 냉각을
위하여 방열판을 사용하는데, 그 결과 파워앰프는 전력 손실이 많고, 무겁고, 크
고, 이동성이 떨어지는 장비로 인식되어 있다. 이러한 점은 멀티미디어 단말기에 사
용되는 소규모 파워앰프에도 예외가 아니어서, 이동용 멀티미디어 단말기의 개발에
난제가 되고 있다. 디지털 앰프의 경우는 신호를 디지털 상태에서 스위칭 증폭하므
로 90%이상의 효율을 얻는 것이 가능하며 소형, 경량, 고효율로 제작이 가능하여 배
터리를 사용하는 이동용 장치에 사용하기가 매우 적합하다.
3. 생산비 절감: 아날로그 부분이 극소화 되므로 종단 필터부를
제외하면 한 개의
주문형 반도체로 제작 가능하다. 따라서 대량 생산에 의하여 생산비를 매우 낮출
수 있다. 따라서 고충실도, 고효율의 증폭기를 염가로 만들 수 있다는 점에서 비교
할 수 없는 우위를 지닌다.
4. 디지털 신호처리 용이: 신호가 증폭되기 전에 스피커의
액티브 크로스오버, 이퀄
라이제이션, 위상차 보정, 룸에 의한 음향 왜곡의 보정 등을 디지털 도메인에서 처
리할 수 있다.
5. 넓은 적용 분야: 디지털 신호 증폭기술은 영상처리,
음성처리, 스위칭 전원장
치, 고품질 A/D, D/A 변환기, 전력전자, 통신분야, 제어등 산업전자분야의 기반기술
로서도 매우 중요한 역할을 할 수 있다
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