D-클래스 증폭회로를 이용한 오디오 대역 저전력 DAC

Abstract

보청기 시장에서는 전력 소모를 최소화하는 것이 필요한데, 이를 위해서 D 클래스 증폭기를 사용하여 DAC를 구현하는 것이 적절하다. 본 논문에서 설계한 D 클래스 증폭기는 디지털 회로와 아날로그 회로 구성된다. 디지털 회로는 DSP의 16bit 병렬 출력신호를 1bit 직렬신호로 변환시키는 회로, 불필요한 전력소모를 야기하는 가상신호를 제거하기 위한 보간 필터, 그리고 디지털 시그마 델타 변조기로 구성된다. 디지털 시그마 델타 변조기의 1.5bit, 2.56Mbps 출력은 간단한 DAC에 의해 아날로그 시그마 델타 변조기의 입력으로 전달된다. 아날로그 변조기를 통해 D급 증폭기로 스피커를 구동하면 높은 저전력으로 높은 SNDR 성능 특성을 얻을 수 있다. 칩은 TSMC 65nm CMOS 공정으로 제작되었다. D 클래스 증폭기가 1kHz에서 30Ω의 임피던스를 갖는 리시버를 구동하고 신호의 최대 출력 파워는 1.5mW이다. 측정된 최대 SNDR(signal to noise+distortion)은 81.0dB 이다 1.2V 공급전압 하에 모듈레이터 전력소모는 350uW 이다.