디지털 앰프
디지털 앰프 !!!
디지털 앰프란 신호를 디지털 상태에서 증폭하는 앰프를 말한다.
디지털 앰프는 음향신호를 PWM(Pulse-Width-Modulation)이라고 하는 디지털 신호의 한 형태로 변환시킨다음 이를 증폭하고, 증폭된 PWM신호를 LPF(Low Pass Filter저주파 통과 필터)를 통과시켜 원래의 아날로그 신호를 만들어낸다.
디지털 앰프는 PWM변조기와 PWM신호를 증폭시키는 D Class Switching 출력단으로 구성된다. 아날로그 입력을 받아서 아날로그 상태에서 PWM신호를 만들고 스위칭 증폭하는 앰프를 Analog-PWM Class-D Amplifier라 하는데 통상 D Class 앰프로 부른다.
디지털 신호를 받아서 디지털 상태에서 PWM신호를 만들고 스위칭 증폭하는 앰프는 Digital-PWM Class-D Amplifier라 하고, 신호가 처리과정에서 항상 디지털 상태에 있으므로 이를 디지털 앰프라 한다.
PWM신호 상태에서 스위칭 증폭된다는 점을 들어 D class 앰프를 디지털 앰프의 범주에 포함시키기도 하는데, 디지털 입력을 받는 디지털 앰프는 Full Digital Amplifier라 하여 구별하고 있다. 디지털 신호를 재생할 때, 지금까지는 DAC (Digital-to-Analog Converter)을 이용해서 디지털 신호를 아날로그로 변환시킨 다음에 아날로그 앰프로 증폭을 했다.
그런데 진공관이나 트랜지스터를 이용한 아날로그 앰프는 전자의 열 운동에 의한 잡음과 증폭소자의 불완전한 직선성 때문에 신호의 왜곡을 피할 수 없다. 또 아날로그 앰프는 전원의 이용효율이 높지않다. 디지털 앰프에서 PWM 신호는 1bit의 디지털 신호로서 소리의 크기는 단지 구형파 신호의 폭(Width)으로서만 기록된다.
PWM신호를 증폭하는 스위칭 출력단은 on-OFF만 반복하므로 증폭소자의 직선성에 전혀 영향을 받지 않는다. 디지털 앰프의 전원이용률은 90%가 넘는다. D Class 앰프는 아날로그 PWM 회로 때문에 아날로그 앰프의 문제점을 극복하는데 한계가 있다.
아날로그 앰프의 문제점을 모두 해결해 줄 수 있는 획기적인 방법은 Full Digital Amplifier이다.
디지털 앰프의 기본 개념은 이미 70년대부터 제시되어 있었으나 하이파이의 성능을 가진 디지털 앰프는 아주 최근까지 상업화 되지 못하였다.
그 이유는 PCM코드를 PWM코드로 변환하는 디지털 신호처리 알고리즘, 100 MHz이상으로 동작하는 고속DSP ASIC 설계 기술, 소 신호 PWM을 대전력 PWM으로 디지털 스위칭 증폭하는 전력 전자 부분의 모든 기술이 총체적으로 조화를 이루어야만 하이파이의 성능이 구현되는 것이기 때문이다.
!장점!
1. 고성능
신호의 전달·증폭이 디지털 상태에서 이루어지므로 아날로그 증폭회로와 비교할 때 신호의 왜곡이 근본적으로 방지된다. 아날로그 앰프는 소자의 열 잡음에서 기인하는 노이즈 때문에 일정 수준 이상의 S/N 비를 갖는 증폭기의 개발이 이론상 불가능하다.
디지털 앰프는 증폭에 관여하는 소자가 종단의 스위칭 FET 뿐이므로 열 잡음에서 해방되어 양자화비트 수에 비례하여 높은 S/N 비를 확보할 수 있다.
2.고효율
기존의 아날로그 A급, AB급 앰프의 경우 20~50% 정도의 효율을 가지고 있다.
손실분은 앰프 출력단에서 열로 발생되는데 냉각을 위하여 방열판이 필요하다. 그 결과 파워 앰프는 전력 손실이 많고, 무겁고, 크고, 이동성이 떨어지는 장비로 인식되어 있다. 이러한 점은 멀티미디어 단말기에 사용되는 소규모 파워 앰프에도 예외가 아니어서, 이동용 멀티미디어 단말기의 개발에 난제가 되고 있다.디지털 앰프는 스위칭 증폭을하므로 90%이상의 효율을 얻는 것이 가능하여 소형,경량,고효율의 앰프로 제작
이 가능하다. 배터리를 사용하는 이동용 장치에도 사용하기가 매우 적합하다.
3.디지털 신호 처리용이.
신호가 증폭되기 전에 스피커의 액티브 크로스오버, 이퀄라이제이션, 위상차 보정, 룸에 의한 음향 왜곡의 보정등을 디지털 도메인에서 값싸고 빠르게 처리할 수 있다. 따라서 기존의 프리앰프 기능을 모두 디지털로
구현할 수 있다.
아직까지는 제작이나 인지도 때문에 오디오 애호가 들에게는 많이 사용되고 있지는 않고
있지만 제작상의 어려움과 소리의 완성도 에서 기술적 한계를 극복한다면
충분히 현재 아날로그 앰프의 문제점들을 대부분 극복해 낼수 있게 됩니다