오디오 변환기 번역에 대해서 알아 보겠습니다(영어번역)
오디오 변환기 번역(영어 원본)Improving Audio Converters Performance Abstract A digital-to-analog audio converter (audio DAC) is a device that converts a digital audio code into analog audio sounds, such as music. External noise coupling introduced into the audio converter device can significantly affect the audio band during the conversion process of any digital audio code. Noise such as the AC ripple and switching noise of the DAC’s power supply is one of the main root causes of such degradation in the quality of the converted audio sound. Thus, designing high-performance digital-to-analog audio systems requires isolating the audio DAC from the noise of power supply rails. In this article, an integrated solution combining the high efficiency of a switching power supply with the ultra-low noise of a linear power supply address this issue to provide improved audio quality. Introduction Most modern audio is stored in digital formats such as pulse code modulation (PCM), and MP3s. This provides lossless data storage, perfect copies without degradation in quality, indefinite storage, flexibility and compatibility with other digital systems. An audio DAC is required to convert these digital formats into the analog signals that drive the speakers that create the audio sounds, which are analog waves. Audio amplifiers amplify the converted audio sounds and speakers deliver them to the audience. The delivered analog audio sound to the audience is considered as the final outcome of the audio system. Its quality depends on the entire audio system and includes the quality of the original digital code itself, the audio DAC device, the audio power amplifiers, and the loudspeakers or head phones. Focusing on the audio DAC, the performance depends on the quality of the DAC itself as well as other external factors. High-performance audio DACs are sensitive to external noise that penetrates into the audio band during the conversion process. The noise can come from AC power supply ripple, radio frequency interference, switching noise, and even thermal noise of the audio system’s other circuit components. This article explores how to improve the noise quality of the DACs power supply voltage in order to improve the noise performance of the audio converter. Audio performance specifications In order to quantify the noise quality of a sound system, certain specifications are measured. Total harmonic distortion (THD) measures the amount of an undesirable signal produced by an audio converter during the play-back of an audio signal. Systems such as audio converters are non-ideal and non-linear devices with single or multiple inputs and outputs. They always produce some distortion of their original input signal. This distortion is usually added at the harmonics of the original input signal. Thus, THD represents the amount of distortion of the original signal and is a good specification to measure the performance of any audio DAC. However, THD alone does not incorporate other non-distortion related noise in the output signal generated by the DAC. So, total harmonic distortion is combined with noise to construct another standard of measurement, the THD+N specification. THD+N accurately quantifies all noise coming out of a DAC not related to the input signal. The noise comes from power supply AC ripple, radio frequency interference, switching noise, vibrations, and the audio system’s circuit component thermal noise. THD+N is used to specify the performance of an audio DAC device. However, it does not provide insight into a DAC’s performance across its frequency band. An FFT analyzer plot is needed to analyze the quality of any analog audio signal over its frequency band. This type of analyzer takes the time varying analog audio output signal and converts it into its frequency spectrum using fast Fourier transform (FFT) techniques. This measurement shows the performance of an audio converter over its entire 1 – 20 KHz frequency range and clearly shows both noise and harmonic distortion. Most home audio applications are powered from an AC adapter that provides a 12V bus. The 12V bus must be converted to 5V or 3.3V, which is required by the audio DAC converter. This conversion can be accomplished using either a switching or linear regulator. Switching regulators are desired because they are highly efficient. Their typical efficiencies of 80-95 percent minimize power loss and heat in the system. However, switchers suffer from switching noise and have an AC ripple voltage on top of their DC output voltage. These two side effects reduce the performance of an audio DAC. Figure 1 shows the typical output voltage of a switching converter. Figure 1: Typical output voltage ripple of a switcher. The higher the power supply’s AC ripple and noise, the more it negatively affects the sound quality. Input noise and ripple can penetrate into the IC itself and affect performance by getting into the audio band during the conversion process, interfering with internal bias voltages, clocks, oscillators, and so on. They can also be coupled to the output through the board layout. Moreover, the performance of the whole audio system including the power audio amplifiers and the speakers are affected. Thereby, the power supply noise results in downgrading the quality of the output audio sound significantly. The example in Figure 2 shows the resulting performance of an audio DAC, such as the PCM5102, powered directly by a 3.3V switching regulator. Testing is performed with a standard 1-kHz test tone applied to the DAC’s digital input. The measurements are taken using the audio precision (AP) analyzer test equipment. In this example, the FFT plot of the analog audio output signal shows that there is deference between the left and right channels, due to differences in noise floors on both channels. The THD+N result reveals that a noisy power supply degrades the quality of the output audio signal significantly. Figure 2: FFT spectrum analysis plot and THD+N measurements with sine wave audio signal powered from a switcher. |
오디오 변환기 번역(한국어 번역본)오디오 변환기 성능 향상 요약 디지털-아날로그 오디오 변환기(오디오 DAC)는 디지털 오디오 코드를 아날로그 음악 등 아날로그 오디오 사운드로 변환하는 장치이다. 오디오 변화기 장치에 외부 잡음이 유입되어 결합되면 디지털 오디오 코드 변환 과정 동안 오디오 대역에 상당한 영향을 미칠 수 있다. DAC의 파워서플라이의 AC 리플 및 스위칭 잡음 같은 잡음은 변환된 오디오 사운드의 품질을 저하시키는 주요한 근본 원인 중 하나이다. 따라서 고성능의 디지털-아날로그 오디오 시스템을 설계하려면 DAC의 오디오와 파워서플라이 레일의 잡음을 분리해야 한다. 본 논문에서는 오디오 품질을 향상시키기 위해 스위칭 파워서플라이의 높은 효율과 선형 파워서플라이의 초저소음을 결합하는 통합 솔루션에 대해서 다루게 될 것이다. 서론 현재의 대부분의 오디오는 펄스코드변조(PCM), MP3 같은 디지털 포맷으로 저장된다. 디지털 포맷으로 저장하게 되면, 데이터 손실 없는 저장, 품질이 저하되지 않는 완벽한 복사, 무기한 저장, 다른 디지털 시스템에 대한 적응성 및 호환성을 제공한다. 오디오 DAC는 스피커에서 아날로그 파동으로 된 오디오 사운드를 만들어 내도록 이 디지털 포맷을 아날로그 신호로 변환해야 한다. 오디오 앰프는 오디오 사운드를 증폭하고 스피커는 증폭된 사운드를 청중에게 전달한다. 전달된 아날로그 오디오 사운드는 오디오 시스템에서 나오는 최종적인 결과물이다. 이 오디오 사운드의 품질은 전체 오디오 시스템에 의해 좌우되며, 그런 오디오 사운드의 품질을 좌우하는 요소에는 원래의 디지털 코드 자체와 오디오 DAC 장치, 오디오 파워 앰프, 확성기나 헤드폰이 포함된다. 오디오 DAC에 초점을 맞추면, 성능은 DAC 자체의 품질 뿐 아니라 다른 외부적 요소에 의해서도 좌우된다. 고성능 오디오 DAC는 변환 과정 중에 오디오 대역에 침투하는 외부 잡음에 민감하다. 이런 잡음은 AC 파워서플라이의 리플, 무선 주파수 간섭, 스위칭 잡음, 오디오 시스템의 다른 회로 부품의 열잡음으로 인한 것일 수 있다. 본 논문은 오디오 변환기의 잡음 성능을 개선하기 위해 DAC의 전원 전압의 잡음의 질을 향상시키는 방법에 대해 탐구한다. 오디오 성능 사양 사운드 시스템의 잡음의 질을 측정하기 위해 특정 사양들을 측정한다. 고조파 왜곡(THD)은 오디오 신호가 재생되는 동안 오디오 변환기에서 발생되는 바람직하지 않은 신호의 양을 나타낸다. 오디오 변환기와 같은 시스템들은 단일의 또는 복수의 입력기와 출력기가 있는 비이상적(non-ideal)이고 비선형(non-linear) 장치들이다. 이 장치들은 항상 원래의 입력 신호들을 어느 정도 왜곡시킨다. 이 왜곡이 대개 원래의 입력 신호의 고조파에 추가된다. 따라서 THD는 원래 신호의 왜곡의 양을 나타내기 때문에, 오디오 DAC의 성능을 측정하는 훌륭한 평가항목이 된다. 그러나 THD만으로는 DAC에서 발생한 출력 신호의 다른 왜곡과 관련 없는 잡음은 포함시킬 수 없다. 그렇기 때문에 총 고조파 왜곡은 다른 표준 측정값을 구성하는 잡음인 THD+N 평가항목과 결합된다. THD+N은 입력 신호와 관련 없는 DAC에서 발생하는 모든 소음을 정확하게 표시한다. 이런 잡음은 파워서플라이의 AC 리플, 무선 주파수 간섭, 스위칭 잡음, 진동, 오디오 시스템 부품의 열잡음으로 인한 것이다. THD+N은 오디오 DAC 장치의 성능을 표시하는데 사용된다. 그러나 DAC주파수 대역 전체의 DAC의 성능에 대한 이해는 제공하지 않는다. 주파수 대역의 아날로그 오디오 신호의 품질을 분석하려면 FFT 분석기의 플롯이 필요하다. 이런 종류의 분석기는 다양한 시간의 아날로그 오디오 출력 신호를 취하여 FFT(fast Fourier transform) 기술로 주파수 스펙트럼으로 변환시킨다. 이 측정값은 전체 1 – 20 KHz 주파수 범위에 대해 오디오 변환기의 성능을 보여주며, 잡음과 고조파 왜곡을 명확하게 보여준다. 대부분의 가정용 오디오 기기들은 12V 버스를 제공하는 AC 어댑터로부터 전원을 공급받는다. 12V 버스는 5V나 3.3V로 변환되어야 하는데 그러기 위해서는 오디어 DAC 변환기가 필요하다. 변환은 스위칭 레귤레이터나 선형 레귤레이터를 통해 이루어질 수 있다. 스위칭 레귤레이터는 매우 효율적이기 때문에 사용하기 좋은 레귤레이터이다. 일반적인 스위칭 레귤레이터의 효율은 80-95 퍼센트로 시스템의 전력 손실과 열기를 최소화한다. 그러나 스위처에서는 스위칭 잡음이 발생하고 스위처의 DC 출력 전압 정상에 AC 리플 전압을 가진다. 이런 두 가지 측면의 영향으로 오디오 DAC의 성능이 떨어지게 된다. 그림1은 스위칭 변환기의 전형적인 출력 전압을 보여준다. 그림1: 스위처의 전형적인 출력 전압 리플 파워서플라이의 AC 리플과 잡음이 높을 수록 사운드 품질에는 더욱 나쁜 영향을 미친다. 입력 잡음과 리플은 IC 자체에 침투할 수 있으며 변환 과정 동안 내부 바이어스 전압, 클럭, 발진기 등을 간섭하면서 오디오 대역에 침투하여 성능에 영향을 미친다. 이런 잡음가 리플은 또한 보드의 레이아웃을 통해 출력과 결합될 수 있다. 더 나아가 파워 오디오 앰프와 스피커를 포함한 전체 오디오 시스템의 성능에 영향을 미친다. 때문에, 파워서플라이 잡음은 출력 오디오 사운드의 품질을 크게 악화시킨다. 그림2의 예는 그 결과로 인한 3.3V 스위칭 레귤레이터를 통해 직접 전원을 공급받는 PCM5102 등 오디오 DAC의 성능을 보여준다. DAC 디지털 입력기에 사용되는 표준 1-kHz 테스트 톤으로 시험한다. 측정은 오디오 정밀 (AP) 분석기 시험 장비를 사용하여 실시된다. 이 예에서, 아날로그 오디오 출력 신호의 FFT 플롯은 좌측 채널과 우측 채널 간에 차이가 나는데 이는 양 채널의 잡음층이 다르기 때문이다. THD+N의 결과는 잡음이 나는 파워서플라이는 출력 오디오 신호의 품질을 크게 저하시킨다는 것을 보여준다. 그림2: FFT 스펙트럼 분석 플롯과 스위처에 의한 정현파 오디오 신호로 측정한 THD+N 측정값 |
.
이상 텍사스 인스트루먼트에서 의뢰한 오디오 변환기 번역(영어번역)의 일부를 살펴 보았습니다.
번역은 기버 번역