한 개의 코덱에서 클래스 AB와 클래스 D를 동시에 지원

오디오 코덱의 하이브리드, ‘WM8985’

오디오 서브시스템최신 휴대전화의 경우 멀티미디어 기능의 확장과 더불어 여러 시스템을 통합하는 문제로 설계자는 고민에 빠져 있다. 매력적인 모바일 기기의 설계를 위해서는 오디오, 음성, 기타 여러 정보 중 어느 하나 중요하지 않은 것이 없기 때문이다. 특히 설계자는 이제까지 그래왔던 것처럼 저전력에 대한 끊임없는 시장의 요구를 고려해야 한다.가령 최근 모바일 기기는 전통적인 소비자의 관심인 시각적 매력 요소 외에 MP3 플레이어 기능도 기본으로 내장되는 추세다. 만약 Hi-Fi 수준의 오디오 성능을 코덱에서 지원할 수 있다면, 비슷한 제품들이 치열하게 경쟁하는 시장에서 확실한 차별화 요소를 갖출 수 있을 것이다.울프슨의 줄리언 헤이즈(Julian Hayes) 마케팅 부사장은 “소비자 가전용 제품의 오디오 서브시스템 설계에 있어 클래스 AB의 경우 신호 품질면에서는 우수하나, 클래스 D에 비해 효율이 떨어지는 단점을 갖고 있다”면서 “모바일 기기에 있어서 단순히 저전력만이 요구되던 과거의 상황과 현재는 분명 다르기 때문에 저전력과 고음질을 동시에 보장할 수 있는 대안이 필요하게 됐다”고 클래스 D를 기반으로 하는 울프슨 오디오 코덱의 특징을 설명했다.클래스 D 기술은 이미 오래 전에 개발된 방식이며 클래스 AB보다 약 50% 정도 전력소모에 있어 효율적이다. 그러나 디지털 방식인 클래스 D는 빠른 스위칭으로 인한 소음으로 클래스 AB에 비해 떨어지는 음질 특성을 나타낸다. 따라서 스위칭으로 인한 소음을 최적의 설계로 관리 및 통제해야 성공적인 제품을 만들 수 있다. 문제는 클래스 D의 저전력 특성을 바탕으로 음질은 최대한 높이는 것이 오늘날 고급형 휴대전화에서 필요로 하는 기술이다.WM8985, 두 가지 클래스 동시 지원 가능클래스 D를 이용한 서브시스템은 전력 문제에 있어서 효율적이기는 하지만 EMI, RFI 등의 노이즈 문제로부터 자유롭지 못하다. 특히 점점 소형화되는 모바일 제품에 있어서 발생하는 내부 노이즈가 시스템에 어떤 영향을 미칠 지 쉽게 예측하기 힘들다. 그럼에도 헤드폰 드라이버는 사용자가 요구하는 높은 음질을 보장하기 위해서도 스피커 드라이버보다 더 높은 수준의 기술을 포함해야 한다.울프슨의 WM8985 코덱은 다이내믹한 헤드폰 드라이버를 포함해 이와 같은 시장의 요구에 능동적으로 대처하고 있다. 주목할 만한 것은 WM8985에 내장된 듀얼 모드 헤드폰 드라이버. 이 드라이버는 클래스 AB와 클래스 D의 변환이 가능하다.휴대전화를 예로 들면, 사용자가 통화중일 때 WM8985는 클래스 AB로 작동하다가 통화가 끝나면 클래스 D로 유동적인 스위칭을 한다. 이렇듯 다이내믹한 스위칭을 통해 높은 통화 음질을 보장함은 물론, 클래스 D의 노이즈로부터 자유롭고 헤드폰 드라이버의 소비 전력도 절반으로 줄일 수 있다. 이밖에도 다양한 입출력을 지원하며, 높은 SNR은 CD보다 더 좋은 음질을 제공하고 있어 차세대 멀티미디어 기기용으로 적합한 제품이라고 회사는 설명했다.주요 특징● DSP 통합 Wind 노이즈 필터, notch 필터, 5밴드 이퀄라이저, 3D 오디오, 차동 마이크로폰 및 라인 입력, 라인 입력 녹음, FM 라디오● 유연한 오디오 믹싱 전용 입출력 믹서● PLL 통합 9~27MHz 사이의 입력 주파수 지원● 고성능 DAC 및 ADC DAC SNR - 98dB, ADC SNR - 92.5 dB● 클래스 D 헤드폰 드라이버 16Ω에서 SNR 90dB 32Ω(3.3V, 20mW 출력)에서 THD 72dB● 클래스 AB 헤드폰 드라이버 16Ω에서 SNR 90dB● 클래스 D 드라이버 효율 16Ω, 20mW에서 72% 32Ω, 20mW에서 83%● PSRR - 70dB● 총 전력 소모 스테레오 헤드폰 플레이(클래스 D, 44.1 kHz, PLL on, Avdd 3.3 Dvdd 1.8)에서 16.8mW 스테레오 헤드폰 플레이(클래스 D, 44.1 kHz, PLL off, Avdd 3.3 Dvdd 1.8)에서 11mW 대기시(Vref on) - 0.36mWWM8960, 휴대형 디지털 오디오 제품에 최적WM8960 역시 높은 음질을 제공하는 오디오 코덱으로, 1W(5V 입력시)의 고효율 스피커 드라이버를 통합시킨 제품이다. 클래스 D를 사용하고 있어 배터리 소모를 줄임과 동시에 울프슨의 최적화 설계 노하우를 통해 높은 수준의 오디오 음질을 보장하고 있다. 가령 10mW의 낮은 전력을 소모하면서도 8Ω에서 90dB의 SNR을 제공해 스펙상으로 CD를 능가하는 음질을 제공할 수 있다.줄리언 헤이즈 마케팅 부사장은 “오디오 코덱은 멀티미디어 기기 안에서 오디오 허브 역할을 한다. 마이크로폰을 비롯한 다양한 라인 입력과 헤드셋 및 스피커 등의 출력들을 인터페이스 해야 하는 것이다. 이처럼 모든 신호를 한꺼번에 혼합시켜야 하는 것이 이 제품의 역할”이라며 “어떤 추가 외부 컴포넌트 없이 WM8960 코덱에서 모두 해결 가능하다”고 이 제품의 특징을 설명했다.WM8960 코덱은 스테레오 스피커를 사용하는 높은 수준의 최신 멀티미디어 휴대전화에 적합한 높은 출력을 제공하고 있으며, 외부 구성요소 없이 활용 가능해 차세대 PVM(Personal Video Player) 등에도 유용한 제품이다.주요 특징● 높은 성능의 스테레오 시그마-델타 코덱 98dB SNR DAC 95dB SNR ADC● 낮은 전력 소모 DAC 재생장치 10mW의 전력소모87%의 최대 효율을 가진 스피커 드라이버● 다양한 오디오 소스 지원 두 개의 차동 마이크로폰 두 개의 스테레오 라인 입력● 프로그램이 가능한 입/출력 믹서● 통합된 스테레오 출력 드라이버 스테레오 AB 헤드폰 출력 스테레오 클래스 D 스피커 출력● 5×5 QFN 32핀 패키지완제품 비즈니스의 원동력은 최종 구매자가 원하는 기능을 정확하게 파악하고, 이를 제품에 제대로 적용하고 있는가에 있다. 오늘날 멀티미디어 콘텐츠는 언제 어디서나 접할 수 있는 유비쿼터스 환경에 진입하고 있으며, 집이나 자동차 혹은 비행기에서도 이를 지원하는 하드웨어의 개발 경쟁이 활발하다. 이 시장에서 필요로 하는 것이 무엇인지 파악하고 제공하는 것이 성공하기 위한 전략이 되고 있음은 두말할 나위 없다.최근 발표된 두 제품을 통해 확인할 수 있듯이 울프슨은 저전력·고음질 오디오 서브시스템을 의욕적으로 개발하고 있다. 물론 클래스 D를 사용하는 것만이 전력소모를 줄일 수 있는 유일한 방법은 아니다. 그러나 마치 하이브리드 자동차처럼 클래스 AB와 클래스 D를 넘나드는 WM8985의 독특한 기술이 고급화되는 모바일 기기용 오디오 서브시스템의 선택에 있어 아쉬움을 해갈시켜 줄 단비가 될 수 있을지 지켜볼 일이다.

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김가희 (webmaster@techworld.co.kr)

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