3D 스테레오 사운드를 향상시켜 주는 고효율의 클래 스 D 오디오 서브시스템 - Technology

글│맥심코리아

Maxim Integrated Products는 3D 스테레오를 향상시켜 주는 높은 효율의 클래스 D 오디오 서브시스템 MAX9775/MAX9776을 출시했다. 이들 소자는 오디오 품질이 매우 중요하고 조밀하게 스피커를 배치해야 하는 휴대전화를 비롯한 모든 애플리케이션에 이상적이다.

스테레오 사운드의 3D 향상

스테레오 스피커 애플리케이션이 더욱 소형화되면서 스테레오 음질이 그 영향을 받게 되고, 스피커는 휴대용 기기에서 조밀하게 배치되어 모노에 가까운 소리를 재현한다.

MAX9775는 Maxim의 3D 스테레오 향상 기술을 이용하여 스피커가 서로 가까이 배치되어야 하는 경우에도 스테레오 사운드를 에뮬레이트할 수 있다.

파동 간섭을 이용해 청취자의 오른쪽 귀 근처의 왼쪽 채널을 상쇄할 수 있으며, 그 반대도 마찬가지로 가능하다(그림 1참조).

이러한 3D 향상 기술은 스피커 간에 실제적인 물리적 이격보다 4배 이상의 이격 효과를 내므로 ??뛰어난?? 이격도를 구현한다.

최고 수준의 앰프 통합

MAX9775는 모노 DirectDriveTM 80mW 수신기 앰프, 스테레오 DirectDrive 80mW 헤드폰 앰프 및 고효율의 클래스 D 스테레오 1.5W 오디오 파워 앰프 등 5개의 출력 앰프로 구성된다(그림 2참조). MAX9776은 모노 80mW 수신기 앰프와 스테레오 DirectDrive 80mW 헤드폰 앰프, 모노 클래스 D 앰프의 4개 출력 앰프로 구성된다.

MAX9775/MAX-9776은 모두 확산 스펙트럼 변조, 액티브 방사 제한(AEL), 클래스 D 필터리스 앰프 및 DirectDrive 기술 등 다양한 Maxim의 고유 기술로 설계되었다. 이러한 각 설계 방법의 장점은 아래에 설명된다.

클래스 D 스피커 효율과 EMI

MAX9775/MAX9776 클래스 D 오디오 시스템은 Maxim의 확산 스펙트럼 변조와 3세대 필터리스 액티브 방사 제한(AEL) 기술을 사용하고 있다.

이 고유 아키텍처는 EMI 방사를 줄여주어 국제 통신 표준을 만족한다.

클래스 D 앰프의 효율은 출력 단 트랜지스터의 동작에 의해 구현된다.

클래스 D 앰프에서 출력 트랜지스터는 전류 조정(current-steering) 스위치로 동작하며 소비되는 추가 전력은 무시할 만한 수준이다.

클래스 D 출력 단과 관련된 모든 전력 손실은 주로 MOSFET 온 저항과 무부하 전류 오버헤드의 I2R 손실에 의해 발생된다.

특허를 획득한 확산 스펙트럼 변조 기술은 광대역 스펙트럼 성분을 평탄화하여 EMI 방사를 감소시킨다.

스위칭 주파수의 배수에서 많은 양의 스펙트럼 에너지가 존재하는 대신 주파수와 함께 증가하는 대역폭에 걸쳐 에너지가 확산되므로, 수 메가헤르츠 상의 광대역 스펙트럼은 백색 잡음처럼 보여 EMI 방사가 낮다.

또 Maxim의 고유 기술을 이용함으로써 스위칭 주기의 사이클별 변화에도 오디오 재생이나 효율이 떨어지지 않는다.

MAX9775/MAX9776 클래스 D 스피커 앰프는 70% 이상의 효율을 달성하며, AEL 회로는 허용 표준보다 충분히 낮은 수준에서 EMI 레벨을 유지한다.

DirectDrive 설계를 통한

오디오 성능 향상과 공간 절감

이 제품들에 내장된 스테레오 헤드폰 앰프와 수신기 앰프는 Maxim의 특허 기술 DirectDrive 구조를 채택하고 있어 차지 펌프를 이용하여 내부 네거티브 전원 전압을 생성한다.

따라서 접지 기준 출력이 가능하므로 단일 전원으로 동작하면서 동적 범위를 거의 두 배로 증가시킨다.

이 구조는 출력에 대형 DC 블로킹 커패시터를 사용할 필요가 없다.

차지 펌프는 2개의 대형(220μF) 탄탈(tantalum) 커패시터 대신, 단 2개의 소형 세라믹 커패시터만 있으면 된다(그림 3참조).

또한 DirectDrive 기술은 탁월한 클릭 앤 팝 억제 기능을 제공한다. 따라서 이 설계는 보드 공간과 비용을 줄이면서 헤드폰 드라이버의 주파수 응답을 향상시킨다.

유연한 입/출력

MAX9775/MAX9776은 입력 믹서와 멀티플렉서가 내장된 사용자 정의 입력 아키텍처를 채택하고 있다(그림 4참조).

3개의 유연한 입력은 단일 종단 스테레오 입력 또는 차동 모노 입력으로 구성할 수 있다. 모든 입력 신호는 앰프로 라우팅되기 전에 합산되어 3개의 고유한 신호를 구성한다.

이 고유한 입/출력 설계 기법은 설계자에게 최종 애플리케이션에 대한 유연한 옵션을 제공한다.

샘플 및 기타 정보

그 밖의 MAX9775/MAX9776 기능으로는 볼륨 제어, 내부 이득 및 소프트웨어 제어를 위한 I2C 호환 인터페이스 등이 있다.

MAX9775와 MAX9776은 현재 샘플 제공 중이며, 두 제품 모두 표준 32핀, 5mm x 5mm TQFN 패키지 또는 36범프, 3mm x 3mm (RoHS 규격 준수) UCSPTM 패키지로 제공된다. EV 킷을 이용하여 설계 시간을 단축시킬 수 있다.