• ETRI Journal
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• 제35권5호
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• pp.819-826
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• 2013

A class-D audio amplifier for a digital hearing aid is described. The class-D amplifier operates with a pulse-code modulated (PCM) digital input and consists of an interpolation filter, a digital sigma-delta modulator (SDM), and an analog SDM, along with an H-bridge power switch. The noise of the power switch is suppressed by feeding it back to the input of the analog SDM. The interpolation filter removes the unwanted image tones of the PCM input, improving the linearity and power efficiency. The class-D amplifier is implemented in a 0.13-${\mu}m$ CMOS process. The maximum output power delivered to the receiver (speaker) is 1.19 mW. The measured total harmonic distortion plus noise is 0.015%, and the dynamic range is 86.0 dB. The class-D amplifier consumes 304 ${\mu}W$ from a 1.2-V power supply.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.385-391
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• 2007

A class D digital audio amplifier with small size, low cost, and high quality is positively necessary in the multimedia era. Since the digital audio amplifier is based on the PWM signal processing, it is improper to analyze the principle of signal generation using linear system theories. In this paper, a class D digital audio amplifier based ADSM (Advanced Delta-Sigma Modulation) is considered. We first model the digital audio amplifier and then explain the operation principle using variable structure control algorithm. Moreover, the ripple signal generated by the hysteresis in the comparator has a significant effect on the system performance. Thus, we present a method to find the magnitude and the frequency of the ripple signal using describing function. Finally, simulations and experiments are provided to show the validity of the proposed methods.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권1호
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• pp.109-116
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• 2014

This paper presents a high-efficiency digital class-D audio amplifier using a composite interpolation filter for portable audio devices. The proposed audio amplifier is composed of an interpolation filter, a delta-sigma modulator, and a class-D output stage. To reduce power consumption, the designed interpolation filter has an optimized composite structure that uses a direct-form symmetric and Lagrange FIR filters. Compared to the filters with homogeneous structures, the hardware cost and complexity are reduced by about half by the optimization. The coefficients of the digital delta-sigma modulator are also optimized for low power consumption. The class-D output stage has gate driver circuits to reduce shoot-through current. The implemented class-D audio amplifier exhibited a high efficiency of 87.8 % with an output power of 57 mW at a load impedance of $16{\Omega}$ and a power supply voltage of 1.8 V. An outstanding signal-to-noise ratio of 90 dB and a total harmonic distortion plus noise of 0.03 % are achieved for a single-tone input signal with a frequency of 1 kHz.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권3호
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• pp.92-97
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• 2007

스위칭 모우드 증폭기를 마이크로파 대역에서 이용하고자 하는 많은 연구가 있으며, 이러한 증폭기 중 E급 증폭기는 이론적으로 스위칭 동작을 통해 100%의 효율을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 2.4GHz 대역 마이크로파 E급 증폭기로 출력 전력이 17.6dBm, 66%의 전력부가효율을 갖는 설계된 증폭기를 무선 랜 송신부에서 사용하기 위해 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하고자 테이블 참조기법(Look Up Table)을 이용한 기저대역 사전왜곡 기법을 적용하였다. 설계된 증폭기는 -3dBm의 입력 무선랜신호를 인가하였을 때 출력스펙트럼 측정 결과가 IEEE 무선랜 스펙트럼 마스크 표준규격을 만족하며, 기저대역 사전왜곡을 적용하였을 때 중심주파수에서 20MHz offset인 주파수에서 최대 5dB의 ACPR 특성이 향상되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권11호
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• pp.149-156
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• 2012

디지털 입력 D급 증폭기는 보청기에서 사용되고 있으며 D급 증폭기는 디지털 회로와 아날로그 회로로 구성되어진다. 아날로그 회로는 가청 주파수 대역에서 잡음을 억제하고 디지털 입력을 아날로그 신호로 변환한다. 본 논문에서 제안한 인터폴레이티드 디지털 델타-시그마 변조기는 디지털 신호 처리기의 출력 신호를 D/A 변조기 입력에 적합하도록 데이터를 변조시킨다. 디지털 필터는 16-bit, 25-kbps 펄스 코드 변조 신호를 16-bit, 50-kbps 신호로 보간 작업을 한다. 이 보간 필터 출력은 3차 디지털 델타-시그마 변조기를 통하여 노이즈 쉐이핑(noise shaping) 처리된다. 최종적으로, 1.5-bit, 3.2-Mbps 신호가 D/A 변조기 입력으로 인가된다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제11권1호
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• pp.16-26
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• 2011

This paper presents high power and high efficiency Doherty amplifiers for 2.345 GHz wireless broadband (WiBro) applications that use a Nitronex 125-W ($P_{3dB}$) GaN high electron mobility transistor (HEMT). Two- and three-way Doherty amplifiers and a saturated Doherty amplifier using Class-F circuitry are implemented. The measured result for a center frequency of 2.345 GHz shows that the two-way Doherty amplifier attains a high $P_{3dB}$ of 51.5 dBm, a gain of 12.5 dB, and a power-added efficiency (PAE) improvement of about 16 % compared to a single class AB amplifier at 6-dB back-off power region from $P_{3dB}$. For a WiBro OFDMA signal, the Doherty amplifier provides an adjacent channel leakage ratio (ACLR) at 4.77 MHz offset that is -33 dBc at an output power of 42 dBm, which is a 9.5 dB back-off power region from $P_{3dB}$. By employing a digital pre-distortion (DPD) technique, the ACLR of the Doherty amplifier is improved from -33 dBc to -48 dBc. The measured result for the same frequency shows that the three-way Doherty amplifier, which has a $P_{3dB}$ of 53.16 dBm and a gain of 10.3 dB, and the saturated Doherty amplifier, which has a $P_{3dB}$ of 51.1 dBm and a gain of 10.3 dB, provide a PAE improvement of 11 % at the 9-dB back-off power region and 7.5 % at the 6-dB back-off region, respectively, compared to the two-way Doherty amplifier.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권1호
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• pp.9-15
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• 2015

S급 전력 증폭기 응용을 위한 CMOS 대역 통과 델타 시그마 변조기(BPDSM)와 캐스코드 E급 전력 증폭기를 설계 및 제작 하였다. 대역 통과 델타 시그마 변조기는 1 GHz의 샘플링 주파수로 250 MHz의 입력 신호를 펄스폭 변조 방식의 디지털 신호로 변조하며 양자화 잡음을 효과적으로 제거하였다. 대역 통과 델타 시그마 변조기는 25 dB의 SQNR을 가지며 1.2 V 전원 전압에서 24 mW의 전력을 소비한다. 캐스코드 E급 전력 3.3V 전원에서 동작하며 최대 18.1 dBm의 출력 전력을 가지며 25%의 드레인 효율을 보였다. 두 회로 모두 동부 0.11 um RF CMOS 공정으로 제작되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.605-607
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• 2004

A class D digital audio amplifier with small size, low cost, and high quality is positively necessary in the multimedia era made of home theater system and the digital audio broadcasting (DAB). It is impossible to analyze the stability of the digital audio amplifier, which is based on the PWM signal processing. To solve this problem, the digital audio amplifier is analyzed using variable structure control theory which is one of nonlinear system theories. Moreover, the magnitude and the frequency of ripple signal, which generated by hysteresis in the comparator, is obtained using describing function which is useful to represent the input-output relation of nonlinear system.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권11호
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• pp.6-12
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• 2010

본 논문에서는 시그마-델타 변조기에 기반 한 D급 오디오 증폭기를 제안한다. 16-비트 병렬의 디지털 입력신호는 4-차 디지털 시그마-델타 변조기에 의해 2-비트의 신호로 직렬화되고, 이 신호는 4-차 아날로그 시그마-델타 변조기로 인가된다. 아날로그 시그마 델타 변조기의 출력단의 파워 스위치는 3-레벨로 동작하며, 3-레벨의 펄스 밀도 변조(PDM) 출력 신호는 LC-필터를 통해 저역 통과되어 스피커에 전달된다. 아날로그 시그마-델타 변조기의 첫 단의 적분기는 디지털 시그마-델타 변조기의 출력으로부터 샘플된 이산 시간 영역의 신호를 입력으로 받아들이고, 동시에 파워 스위칭 단의 연속 시간 영역의 출력 신호를 부궤환(feedback) 받기 위해 스위치드-캐패시터 적분기와 연속시간 영역의 적분기를 혼합된 형태로 구현되었다. 제안된 클래스-D 오디오증폭기는 CMOS 0.13-um 공정을 이용해 제작되었으며 100-Hz 부터 20-kHz의 신호 주파수 영역에서 동작한다. 제작된 D급 오디오 증폭기는 4-${\Omega}$ 부하 저항에서 최대 18.3-mW을 내고 0.035-%의 전고조파 왜율(total harmonic distortion pluse noise : THD+N) 성분과 80-dB의 입력신호 대역폭(dynamic range)을 갖는다. 아날로그 및 디지털 변조기는 1.2-V 전원 전압으로 동작하며 총 457-uW의 전력을 소모한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.976-979
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• 2002

A new controller for switching audio power amplifier with digital PWM input is proposed- Bi-directional Saw-tooth Error Correction (BSEC). This control method for high quality switching amplifier is based on a pulsed edge correction approach using PWM audio signal input as a reference of power switching digital to analog converter. The proposed controller has excellent features such as wide error correction range and no limitation on the modulation index. The controller is implemented in the half-bridge class D amplifier and the performance is verified through hardware experiments. It delivers 100W into 4${\Omega}$ load with less than 0.2% of total harmonic distortion (THD) all over operating range and an maximum efficiency of 82%.