디지털 "D" Class 앰프에 대하여...

디지털앰프란 말 그대로 “디지털신호를 증폭시키는 기계”입니다. 여기서 말하는 디지털신호란 펄스를 말하며, 사인파형의 아날로그신호와는 다른 0과 1 혹은 on 과 off의 두 가지 상태만을 가지는 신호입니다. 아날로그앰프가 사인파형의 연속적인 파형을 증폭하는 반면 디지털앰프는 이러한 두 가지 상태의 신호를 더 강한 값을 가지는 신호 혹은 펄스로 바꾸어줍니다. 따라서 입력신호가 디지털신호라고 해서 디지털앰프라고 부르는 것은 맞지 않습니다. 디지털신호를 받아들여 이것을 아날로그 신호를 바꾸어서 증폭하는 앰프는 디지털입력이 가능한 “아날로그앰프”에 불과합니다. 아날로그입력이라고 하더라도 이것을 디지털로 바꾸어서 증폭을 하게 된다면 이것이 바로 “디지털앰프”입니다. 문제는 신호를 어떻게 처리하느냐가 관건인 것입니다. 이러한 증폭기술은 다른 이름으로 PWM-증폭이라는 이름으로도 붙여집니다. 디지털앰프는 아날로그신호를 받아들이는 형식과 PCM이라는 포맷으로 대변되는 디지털신호를 받아들이는 형식 이렇게 두 가지로 나뉠 수 있습니다. 두 가지 형식 모두 디지털펄스를 증폭한다는 점에서는 같으나 신호처리과정에는 약간의 차이가 있습니다. 여기서는 저희 앰프군에 쓰이는 전자에 대해 설명하도록 하겠읍니다. 들어온 아날로그신호를 PWM( Pulse width Modulation)신호로 바꿉니다. 이 과정에서 아날로그의 신호의 진폭에 해당하는 폭을 가지는 펄스의 신호로 바뀝니다. 그 다음 이 작은 신호의 펄스는 스위칭소자를 사용한 PWM앰프를 거치면서 대용량의 펄스신호로 바뀝니다. 그리고 이 대용량의 펄스에 로우패스필터를 걸어주면 신호의 모양은 같지만 증폭된 아날로그신호를 얻게 됩니다. 이 방식의 특징이라면 우선 소비전력이 작다는 점입니다. 증폭단계에서 사용되는 소자는 스위칭소자로 이 스위치가 작동하는 동안의 효율은 이론상 100%입니다. 하지만 실제 상황에서는 이 소자가 이상적으로 작동하지 않기 때문에 90% 정도의 효율을 가지게 됩니다.그리고 이러한 좋은 효율로 인해 발열량이 작고 따라서 앰프설계시 히트싱크같은 것을 기존 아날로그앰프에 비해 현저하게 줄일 수 있다는 것입니다. 또한 이러한 디지털앰프회로 전체를 하나의 IC에 넣고서도 기존의 아날로그 앰프가 실현할 수 없었던 큰 출력을 만들어 낼 수 있다는 것입니다. 대체로 같은 출력이라면 디지털앰프는 아날로그앰프에 비해 3배 이상의 높은 전력효율을 가지고 반 이하로 앰프의 크기를 줄일 수 있습니다. 디지털앰프의 증폭시 사용되는 핵심적인 소자는 스위칭소자라고 불리우는 것입니다.이 스위칭소자를 동작시키는 펄스는 아주 빠른 주파수를 가진 펄스인데 이 펄스의 스위칭속도에 대응해서 빨리 동작하는 소자가 이전에는 기술의 한계로 PWM기술은 이론상으로나 가능했읍니다. 하지만 이제는 파워IC 제조기술의 발전으로 빠른 스위칭속도를 가진 소자들이 나오고 있습니다. 덕분에 저희 앰프들도 세상에 빛을 보게 된 것입니다. 그러나, 빠른 속도의 펄스가 스위칭소자를 동작시킬 때 생기는 EMI(Electro-Magnetic Interference)와 RFI(Radio Frequency Interference)는 디지털앰프가 가지는 태생적인 문제점입니다. 또한 PCM신호를 PWM신호로 바꿀 때에도 이것이 완벽한 펄스로 재생되지 않습니다. PCM신호와 달리 PWM신호는 Jitter의 영향을 아주 예민하게 받으며 회로내에서 기생하는 디지털노이즈나 혹은 전원노이즈에 아주 민감하게 반응합니다. 스위칭 노이즈를 제거하기 위해 저역통과 필터를 반드시 거쳐야 하는데 여기서 고역대가 감소하고 신호의 위상이 변하며 왜곡이 생긴다는 치명적인 단점을 안고 있읍니다. 따라서 D급 앰프 회로는 서브우퍼를 증폭하는 용도로 활용되고 있읍니다. 마지막으로 이러한 디지털앰프가 충분히 고품질의 음악신호를 재현해 내기 위해서는 이 앰프에 공급하는 전원 역시 노이즈가 없는 좋은 전원이어야 합니다. 따라서 이 좋은 전원을 만들기 위한 기술도 필요합니다. 따라서 디지털앰프를 만드는 데에는 입력신호(아날로그, 디지털)를 PWM으로 바꾸는 기술, 작은 PWM신호를 대용량의 PWM으로 바꾸는 기술, PWM앰프과정중에 생기는 EMI와 RFI를 최소화시키는 기술 그리고 깨끗한 전원을 공급하는 전원부를 만드는 기술등이 종합적으로 필요합니다. 디치털앤아나로그 홈페이지에서...