KR101233004B1 - 다성음 발생 방법 - Google Patents

Abstract

음향 압전기 트랜스듀서(acoustic piezoelectric transducer, 6)를 구동하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은, 서로 다른 주파수의 둘 이상의 구형파 주기 신호(rectangular periodic signal, 12a, 12b)의 시간 멀티플렉싱(temporal multiplexing)으로부터 도출되며, 고정된 지속기간의 펄스를 갖고 0.5 이하의 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 신호(8)가 상기 트랜스듀서(6)의 단자로 제공되는 것을 특징으로 한다. 이러한 신호는 서로 다른 지속기간의 둘 이상의 파동 논리 신호의 시간 합으로부터 도출될 수 있다.

Description

다성음 발생 방법{POLYPHONIC SOUND GENERATING METHOD}

본 발명은 압전기 타입의 음향 트랜스듀서(piezoelectric type acoustic transducer)를 이용하여, 다성음(polyphonic sound)을 발생시키기 위한 방법에 관한 것이다.

압전기 진동기를 이용하여 알람음을 발생시키는 것은, 특히 손목시계 분야에서 알려져 있다. 이러한 타입의 진동기를 위한 구동 장치는, 증폭 트랜지스터의 집전기 측에 병렬로 연결된, 압전기 소자와 부스터 코일(booster coil)을 포함한다. 트랜지스터의 베이스를 전도성으로 만들기 위해 상기 트랜지스터의 베이스로 전기 제어 신호가 제공될 때, 상기 트랜지스터가 닫힘에 따라 전기 코일을 통해 전류가 흐르고, 압전기 소자에 전압 부스터가 인가된다. 상기 트랜지스터의 베이스에 인가된 전기 신호는 구형 파동 신호(square-shaped undulating signal)인 것이 일반적이다. 따라서 전기 신호가 0으로 다시 떨어질 때, 압전기 소자가 음향 신호를 발생시킨다.

이러한 시스템의 단점은, 평범한 음질의 단조로운 단성음(monophonic sound)만 생성할 수 있다는 것이다.

이러한 단점을 극복하기 위해, CH 특허 제630 503호는, 증폭 트랜지스터로, 주파수는 고정되어 있으나 펄스 지속시간은 가변적인 신호를 제공할 것을 제안하고 있다. 이에 따라서, 압전기 소자에 의해 생성되는 음향 신호의 음색을 변경시켜서, 인상적인 벨 소리를 창조하는 것이 가능하다. 생성된 소리는 여전히 단성음임에도 불구하고 더 높은 품질을 갖는다.

증폭 트랜지스터로, 가변적이고 감소하는 듀티 사이클(duty cycle)의 펄스 트레인을 적용하는 단계로 구성된 방법이 CH 특허 제649 188호로부터 알려져 있으며, 이루고자하는 목적은, 조합(assembly) 동안 사용되는 구성요소들의 특징 간의 임의의 차이에 독립적인 음향 압력(acoustic pressure)을 만드는 것이다. 결과적으로, 상기 방법(펄스 지속기간 변화)에 의해, 다성음이 생성되는 것이 아니라, 본질적으로는 단성음인 가변 음색을 갖는 소리만 생성된다.

본 발명의 목적은, 압전기 타입의 음향 트랜스듀서를 이용하여, 에너지를 절약하고 다성음을 발생시키는 방법을 제공함으로써, 앞서 언급된 단점과, 그 밖의 다른 단점을 극복하기 위한 것이다.

따라서 본 발명은 압전기 음향 트랜스듀서를 구동하는 방법에 관한 것이며, 이때 고정된 지속시간의 펄스와 0.5 이하의 듀티 사이클을 갖는 논리 타입(logic type) 파동 신호가 트랜스듀서 단자로 제공되는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징 때문에, 본 발명에 의하여, 상당한 에너지의 절약이 이뤄지며, 이는 압전기 트랜스듀서가 휴대용 기기, 가령 제한되는 에너지 저장 용량을 갖는 손목시계, 또는 모바일 전화기에 적합한 경우에 특히 바람직함을 알 수 있다. 압전기 트랜스듀서의 논리 제어 신호의 듀티 사이클을 감소시킴으로써, 다시 말하자면, 신호의 활성 위상(active phase)을 감소시키고, 이에 따라 전기 전력 소모분을 감소시킴으로써, 수용할 수 있는 음향 속성(소리 크기, 음조)이 유지될 수 있다.

무엇보다도, 압전기 트랜스듀서의 논리 제어 신호의 듀티 사이클의 감소에 의해, 다성음이 발생될 수 있다.

따라서 본 발명의 방법의 상호보완적 특징에 따라서, 서로 다른 주파수의 둘 이상의 파동 논리 신호가 압전기 트랜스듀서의 제어 시스템의 단자로 동시에 제공될 수 있다.

따라서 여러 개의 독립적인 사운드트랙이 중첩되어, 다성음이 생성된다. 두 개의 주파수가 동시에 사용되어, 압전기 트랜스듀서가 서로 다른 주파수의 두 개의 소리를 동시에 생성한다. 다시 말하자면, 펄스의 짧은 길이 때문에, 즉, 펄스의 지속시간, 즉 길이와 파동 논리 신호의 주기의 길이의 비(ratio)로서 정의된 듀티 사이클의 감소 때문에, 시간 영역(time domain)에서 둘 이상의 트랙을 멀티플렉싱(multiplexing)하는 것이 가능하고, 따라서 다성음(polyphonic sound)을 발생시키는 것이 가능하다.

본 발명의 그 밖의 다른 특징과 이점이 본 발명에 따르는 방법의 예시적 구현예의 상세한 기술로부터 더욱 명확하게 나타날 것이다.

도 1은 압전기 트랜스듀서를 위한 구동 회로의 다이어그램이다.

도 2는 서로 다른 주파수의 두 트랙의 시간 멀티플렉싱을 개념적으로 나타내 어 준다.

본 발명은, 고정된 펄스 지속시간과, 0.5 이하의 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 파동 타입 논리 신호(undulating type logic signal)를 이용하여, 음향 압전기 트랜스듀서를 제어하는 것으로 이루어진 일반적인 발명적 아이디어로부터 시작된다. 펄스 지속기간을 감소시킴으로써, 수용할 수 있는 음향 속성은 유지하면서, 논리 신호의 활성 위상(active phase)이 감소되고, 따라서 전기 전력 소모분이 감소된다. 덧붙이자면, 0.5 이하의 듀티 사이클을 선택함으로써, 서로 다른 주파수의 몇 가지 트랙을 동시에 중첩시킬 수 있고, 이에 따라서 다성음을 생성할 수 있다.

도 1은 압전기 타입의 음향 트랜스듀서를 위한 구동 회로(drive circuit)의 개념도이다. 전체적인 참조 번호(1)에 의해 명시되는, 상기 구동 회로는 증폭 트랜지스터(6)의 집전기 측에서 병렬로 연결된 압전기 소자(piezoelectric element, 2)와 부스터 코일(booster coil, 4)을 포함한다. 전기 신호(8)가 트랜지스터(6)의 베이스로 제공될 때, 상기 트랜지스터의 베이스는 전도성을 띄게 되며, 전류가 코일(4)을 통과하여 흐르며, 이에 따라서, 압전기 소자(2)의 단자에서 전압 부스트(voltage boost)가 야기된다. 트랜지스터(6)의 베이스로 제공되는 전기 신호(8)는 0.5 미만의 듀티 사이클을 갖는 구형파 신호이다. 따라서 전기 신호(8)가 0으로 강하할 때, 압전기 소자(2)는 음향 신호를 발생시킨다. 감소되는 활성 위상(active phase)을 갖는 이러한 종류의 신호에 의해, 압전기 소자(2)에 의해 생성되는 음향 신호를 위한 수용가능한 음향 속성은 유지되면서, 전기 전력 소모분이 감소된다.

트랜지스터(6)의 베이스로 공급되는 전기 신호(8)는 OR 논리 게이트를 포함하는 이진 가산기(binary adder) 타입의 제어 회로, 또는 신시사이저(synthesizer, 10)에 의해 생성된다. 상기 신시사이저(10)는 시간 도메인(time domain)에서 서로 다른 주파수의 둘 이상의 트랙(track)을 멀티플렉싱(multiplexing)할 수 있다, 즉, 도 2에서 나타난 바와 같이, 둘 이상의 파동 논리 신호(12a, 12b)의 시간에서의 합(sum)을 만들 수 있으며, 이때 트랜지스터(6)의 베이스로 적용되는 제어 신호(8)는 두 개의 신호(12a, 12b)의 시간 멀티플렉싱(temporal multiplexing)의 결과이다. 서로 다른 주파수의 두 개의 신호를 멀티플렉싱하기에 필수적인 수단은 해당업계 종사자라면 알 것이며, 따라서 이를 본원에서 언급하지 않겠다.

논리 신호(12a, 12b)는 50 내지 300㎲, 예를 들어 100㎲을 포함하는 짧은 펄스 지속시간 t에 의해, 그리고 0.5 미만의 듀티 사이클(duty cycle)에 의해 특징지워진다. 파동 타입 논리 신호의 듀티 사이클은 펄스의 지속시간 t와 신호 주기의 주기 T 간의 관계에 의해 결정된다. 따라서 0.5인 듀티 사이클을 갖는 논리 신호는 시간의 50%에서 "1" 논리 레벨이고, 시간의 50%에서 “0”논리 레벨인 신호이다.

고정된 펄스 지속 구간 t를 유지하고, 주파수 f를 감소시키는 동안, 멀티플렉싱될 논리 신호가 생성되며, 이는 듀티 사이클 DC의 값의 감소를 의미한다. 실제로, 상기 듀티 사이클 DC는 펄스의 지속기간 t와 논리 신호의 주파수 f의 곱으로서 표현될 수 있다. 더 많은 듀티 사이클이 감소됨에 따라, 압전기 소자에 의해 전송되는 더 많은 주파수 스펙트럼이 확장된다. 상기 스펙트럼의 이러한 확장은, 상기 스펙트럼의 각각의 주파수에 대한 에너지의 재-분산(redistribution)을 동반하며, 베이스 주파수와 연계된 에너지는 더 높은 주파수를 사용함으로써 감소된다. 최종적으로, 음향 에너지의 대다수가 오디오 주파수 범위 내에서 유지될 때까지, 듀티 사이클 값 DC는 감소될 수 있다.

본 발명이 이러한 실시예에 제한되지 않으며, 해당업계 당사자라면 첨부된 청구범위에 의해 형성되는 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 대안예와 변형예를 고려할 수 있음이 두말할 나위 없다.

Claims (2)

1. 음향 압전기 트랜스듀서(acoustic piezoelectric transducer, 6)를 구동하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은

   OR 논리 게이트(OR logic gate)를 이용한, 서로 떨어져 있는 서로 다른 주파수의 둘 이상의 구형파 주기 신호(rectangular periodic signal, 12a, 12b)의 시간 멀티플렉싱(temporal multiplexing)으로부터 도출되며, 고정된 지속시간(duration)의 펄스를 갖고 0.5 이하의 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 신호(8)가 상기 트랜스듀서(6)의 단자로 제공되는 것을 특징으로 하는 음향 압전기 트랜스듀서를 구동하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 논리 신호(8)의 펄스 지속시간은 50 내지 300㎲인 것을 특징으로 하는 음향 압전기 트랜스듀서를 구동하기 위한 방법.

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