KR101610173B1 - Microphone system and control method of microphone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로폰 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 서로 다른 공진주파수를 가지는 복수의 마이크로폰을 이용하여 감도를 극대화시킬 수 있는 마이크로폰 시스템 및 마이크로폰 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microphone system, and more particularly, to a microphone system and a microphone control method capable of maximizing sensitivity using a plurality of microphones having different resonance frequencies.
일반적으로 마이크로폰은 음성을 전기적인 신호로 변환하는 장치이다. 마이크로폰은 양호한 전자 및 음향 성능, 신뢰성 및 작동성을 가져야 한다. 이러한 마이크로폰은 점점 소형화되어 가고 있다. 이에 따라, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 마이크로폰이 개발되고 있다. In general, a microphone is a device that converts voice to electrical signals. The microphone should have good electronic and acoustic performance, reliability and operability. These microphones are becoming smaller and smaller. Accordingly, microphones using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology are being developed.
MEMS 마이크로폰은 반도체 일괄 공정을 이용하여 제조된다. MEMS 마이크로폰은 종래의 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Microphone: ECM)에 비해 습기와 열에 대한 내성이 강하고, 소형화 및 신호처리 회로와의 집적화가 가능한 장점이 있다. 또한, MEMS 마이크로폰은 종래의 ECM과 비교하여 우수한 감도, 제품별 낮은 성능 편차를 갖는 장점이 있다.MEMS microphones are manufactured using semiconductor batch processes. MEMS microphones are more resistant to moisture and heat than conventional electret condenser microphones (ECM), and can be miniaturized and integrated with a signal processing circuit. In addition, the MEMS microphone has an advantage in that it has superior sensitivity and lower performance deviation than the conventional ECM.
일반적으로 MEMS 마이크로폰은 압전형 MEMS 마이크로폰 및 정전용량형 MEMS 마이크로폰으로 구분된다.In general, MEMS microphones are divided into piezoelectric MEMS microphones and capacitive MEMS microphones.
압전형 MEMS 마이크로폰은 진동막으로 구성되어 있으며, 외부 음악에 의해 진동막이 변형될 때 압전 (Piezoelectric) 효과로 전기적 신호가 발생되어 음압을 측정하게 하는 것이다.A piezoelectric MEMS microphone is composed of a diaphragm, and when the diaphragm is deformed by external music, an electric signal is generated by a piezoelectric effect to measure the sound pressure.
정전용량형 MEMS 마이크로폰은 고정 전극과 진동막으로 구성되어 있으며, 외부에서 음악이 진동막에 가해지면 고정 전극과 진동막 사이의 간격이 변하면서 정전용량 값이 변하게 된다. 이때 발생되는 전기적 신호로 음압을 측정하게 하는 것이다. Capacitive MEMS microphones consist of a fixed electrode and a diaphragm. When music is applied to the diaphragm from the outside, the distance between the fixed electrode and the diaphragm changes and the capacitance value changes. The sound pressure is measured by the electric signal generated at this time.
정전용량형 MEMS 마이크로폰은 우수한 감도, 낮은 소비 전력, 안정적인 주파수 응답, 낮은 노이즈 레벨 등의 장점이 있다. 그러나, 정전용량형 MEMS 마이크로폰은 외부에서 DC 전압을 인가해줘야 하며, 풀인(PULL-IN) 현상으로 인해 최대 입력 음압(Acoustic Overload Point: AOP) 및 주파수 응답 범위에 제약이 있다. 한편, 정전용량형 MEMS 마이크로폰의 감도를 높이기 위해서는 진동막의 강성을 낮춰야 하는데 주파수 응답 범위가 좁아지고, 풀인 현상으로 인해 그 한계가 있다.Capacitive MEMS microphones have advantages such as excellent sensitivity, low power consumption, stable frequency response and low noise level. However, a capacitive MEMS microphone needs to apply a DC voltage from the outside, and there is a restriction on a maximum input sound pressure (AOP) and a frequency response range due to a pull-in phenomenon. On the other hand, in order to increase the sensitivity of the capacitive MEMS microphone, the rigidity of the diaphragm must be lowered, but the frequency response range is narrowed and there is a limit due to the pull-in phenomenon.
해당 종래기술로는 한국등록특허 제10-0804513호의 "압전 외팔보를 이용한 음향센서"가 있다. 종래기술에서는 압전 재료로 이루어진 다중 외팔보의 공진주파수를 이용하여 음파 및 탄성파의 신호를 측정하는 센서로 외팔보의 형상 및 치수에 따른 다양한 주파수 응답 범위가 음파 및 탄성의 측정에 적용할 수 있는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 종래기술에 따른 압전 마이크로폰은 정전용량형 마이크로폰에 비해 상대적으로 낮은 감도 및 SNR을 가지며, 수작업으로 압전 외팔보를 형성해야 되므로 일괄공정이 불가능하기 때문에 대량 생산에 한계가 있다.A related art is Korean Patent No. 10-0804513 entitled "Acoustic Sensor Using Piezoelectric Cantilever Beam ". In the prior art, a sensor for measuring a signal of a sound wave and an acoustic wave by using a resonant frequency of a multi-cantilever beam made of a piezoelectric material, and a technique in which various frequency response ranges depending on the shape and dimensions of the cantilever can be applied to the measurement of sound waves and elasticity . However, the piezoelectric microphone according to the related art has a relatively low sensitivity and SNR as compared with the capacitance type microphone, and the piezoelectric cantilever has to be manually formed, so that the batch process is impossible and thus mass production is limited.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.
본 발명의 실시 예는 서로 다른 공진 주파수를 가지는 복수의 마이크로폰을 배열하는 마이크로폰 시스템 및 마이크로폰 제어 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a microphone system and a microphone control method for arranging a plurality of microphones having different resonance frequencies.
그리고, 본 발명의 실시 예는 마이크로폰 어레이와 반도체칩을 스위치로 연결하고, 스위치를 통해 주파수 응답 범위를 선택할 수 있는 마이크로폰 시스템 및 마이크로폰 제어 방법을 제공한다.The embodiments of the present invention provide a microphone system and a microphone control method that connect a microphone array and a semiconductor chip with a switch and select a frequency response range through a switch.
본 발명의 일 실시 예에서는 공진 주파수가 상이한 복수의 마이크로폰을 포함하는 폰 어셈블리; 상기 폰 어셈블리가 복수로 이루어진 마이크로폰 어레이; 상기 마이크로폰 어레이에 포함된 복수의 폰 어셈블리 각각과 연결되는 스위치를 포함하는 연결 어셈블리; 및 상기 연결 어셈블리를 통해 상기 마이크로폰 어레이와 연결되며, 상기 마이크로폰 어레이로부터 음향 신호를 수신하고, 상기 음향 신호의 신호 크기에 따라 상기 스위치를 오프시키는 반도체칩을 포함하는 마이크로폰 시스템을 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a pawn assembly including a plurality of microphones having different resonance frequencies; A microphone array having a plurality of the pawn assemblies; A connection assembly including a switch coupled to each of a plurality of pawn assemblies included in the microphone array; And a semiconductor chip connected to the microphone array through the connection assembly, receiving a sound signal from the microphone array, and turning off the switch according to a signal size of the sound signal.
또한, 상기 마이크로폰은 기판 상에 배치되는 진동막; 상기 진동막과 연결되는 제1 패드; 상기 진동막 상에 배치되고, 상기 진동막과 이격되어 형성되는 고정 전극; 및 상기 고정 전극과 연결되는 제2 패드를 포함할 수 있다. The microphone may further include: a diaphragm disposed on the substrate; A first pad connected to the diaphragm; A fixed electrode disposed on the diaphragm and spaced apart from the diaphragm; And a second pad connected to the fixed electrode.
또한, 상기 폰 어셈블리에 포함된 복수의 마이크로폰 각각의 제1 패드는 패드 접속 라인을 통해 연결되고, 상기 복수의 마이크로폰 각각의 제2 패드는 전극 접속 라인을 통해 연결될 수 있다.The first pad of each of the plurality of microphones included in the phone assembly may be connected through a pad connection line, and the second pad of each of the plurality of microphones may be connected through an electrode connection line.
또한, 상기 스위치의 일측은 상기 패드 접속 라인 및 상기 전극 접속 라인과 연결되며 상기 스위치의 타측은 상기 반도체칩과 연결될 수 있다.One side of the switch may be connected to the pad connection line and the electrode connection line, and the other side of the switch may be connected to the semiconductor chip.
또한, 상기 폰 어셈블리는 서로 다른 공진 주파수가 연속되도록 복수의 마이크로폰을 배열할 수 있다.In addition, the phone assembly may arrange a plurality of microphones such that different resonance frequencies are continuous.
또한, 상기 공진 주파수는 상기 진동막에 의한 스프링 상수 및 상기 진동막의 질량을 이용하여 설정될 수 있다.Further, the resonance frequency may be set using a spring constant by the diaphragm and a mass of the diaphragm.
또한, 상기 반도체칩은 상기 폰 어셈블리 각각에 대한 신호 크기를 확인하고, 상기 복수의 폰 어셈블리 중 상기 신호 크기가 미리 설정된 설정 크기 이상인 폰 어셈블리에 연결된 스위치를 오프시킬 수 있다. Also, the semiconductor chip may check the signal size for each of the pawn assemblies, and turn off a switch connected to the pawn assembly whose signal size is greater than or equal to a predetermined set size of the plurality of pawn assemblies.
또한, 상기 마이크로폰 어레이는 단일 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.In addition, the microphone array may be formed on a single wafer.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 공진 주파수가 상이한 복수의 마이크폰을 포함하는 복수의 폰 어셈블리, 상기 복수의 폰 어셈블리 각각과 스위치를 통해 연결된 반도체칩이 마이크로폰을 제어하는 방법에 있어서, 상기 복수의 마이크로폰으로부터 음향 신호를 수신하는 단계; 상기 음향 신호의 신호 크기를 확인하는 단계; 및 상기 신호 크기에 따라 상기 복수의 폰 어셈블리 각각에 연결된 스위치 중 적어도 하나의 스위치를 오프시키는 단계를 포함하는 마이크로폰 제어 방법을 제공할 수 있다.In another embodiment of the present invention, a plurality of piano assemblies including a plurality of microphones having different resonance frequencies, a method of controlling a microphone by a semiconductor chip connected to each of the plurality of pony assemblies through a switch, Receiving an acoustic signal from the microphone; Confirming a signal size of the acoustic signal; And turning off at least one of the switches connected to each of the plurality of phone assemblies according to the signal magnitude.
본 발명의 실시 예는 서로 다른 공진 주파수를 가지는 복수의 마이크로폰을 배열하여 감도 및 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)을 극대화시킬 수 있다.The embodiment of the present invention can maximize the sensitivity and the signal-to-noise ratio (SNR) by arranging a plurality of microphones having different resonance frequencies.
또한, 일괄 공정을 이용하여 마이크로폰 어레이를 단일 웨이퍼 상에 구현하기 때문에 대량 생산이 가능하다.In addition, since the microphone array is implemented on a single wafer using the batch process, mass production is possible.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects to be predicted according to the embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수에 따른 감도를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 폰 어셈블리 각각에 대한 다이나믹 레인지를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 에에 따른 마이크로폰 제어 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a schematic view of a microphone system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a microphone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating sensitivity according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
4 is an exemplary view showing a dynamic range for each of a plurality of pony assemblies according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a microphone control method according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로폰 시스템 및 마이크로폰 제어 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an operation principle of an embodiment of a microphone system and a microphone control method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and description. It should be understood, however, that the drawings and the following detailed description are exemplary and explanatory of various embodiments for effectively illustrating the features of the present invention. Therefore, the present invention should not be limited to the following drawings and descriptions.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, intention or custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout the present invention.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.In order to efficiently explain the essential technical features of the present invention, the following embodiments will appropriately modify, integrate, or separate terms to be understood by those skilled in the art to which the present invention belongs , And the present invention is by no means thereby limited.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a microphone system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 마이크로폰 시스템(50)은 마이크로폰 어레이(100), 연결 어셈블리(170) 및 반도체칩(190)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a
마이크로폰 어레이(100)는 복수의 폰 어셈블리를 포함한다. 이하, 마이크로폰 어레이(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 6개의 폰 어셈블리를 포함하는 것을 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않으며, 마이크로폰 어레이(100)에 포함된 폰 어셈블리의 개수는 무관하다.The
제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각은 복수의 마이크로폰(115)을 포함한다. 이러한 복수의 마이크로폰(115)은 단일 웨이퍼 상에 형성된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 시스템(50)은 단일 웨이퍼 상에 복수의 마이크로폰(115)을 형성하므로 대량 생산이 가능하다.Each of the first to sixth phone assemblies 110, 120, 130, 140, 150, and 160 includes a plurality of
여기서, 복수의 마이크로폰(115) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(210), 진동막(230) 및 고정 전극(260)을 포함한다.Here, each of the plurality of
기판(210)은 실리콘(silicon)으로 이루어져 있을 수 있으며, 관통홀(215)이 형성된다. The
산화막(220)은 기판(210) 상에 배치된다. 즉, 산화막(220)은 기판(210)과 진동막(230) 사이에 배치될 수 있다.The
진동막(230)은 산화막(220) 상에 배치되며, 기판(210)에 형성된 관통홀(215)을 덮는다. 진동막(230)의 일부는 관통홀(215)에 의해 노출되며, 관통홀(215)에 의해 노출된 진동막(230)의 일부는 외부로부터 유입된 음향에 따라 진동하게 된다.The
진동막(230)은 원형 형상을 가질 수 있으며, 복수의 슬롯(235)을 포함한다. 슬롯(235)은 관통홀(215) 상에 배치된다. The
제1 패드(240)는 진동막(230) 상에 배치된다. 제1 패드(240)는 연결 어셈블리(170)와 연결된다.The
지지층(250)은 진동막(230)의 가장자리 부분에 배치되고, 고정 전극(260)을 지지한다. 지지층(250)은 제1 패드(240)를 노출시키기 위한 컨택홀(255)이 형성된다.The supporting
고정 전극(260)은 진동막(230)과 이격되어 배치된다. 고정 전극(260)은 복수의 공기 유입구(265)를 포함한다. 고정 전극(260)은 지지층(250) 상에 배치되어 고정된다. 여기서, 고정 전극(260)은 폴리실리콘(polysilicon) 또는 금속으로 이루어질 수 있다.The fixed
고정 전극(260)과 진동막(230) 사이에는 공기층이 형성된다. 고정 전극(260)과 진동막(230)은 소정 간격만큼 이격되어 배치된다. 음향은 고정 전극(260)에 형성된 공기 유입구(265)를 통하여 유입되어 진동막(230)을 자극시키게 되고, 이에 진동막(230)은 진동하게 된다. 이때, 고정 전극(260)과 진동막(230) 사이의 간격이 변하게 되고 이에 따라 진동막(230)과 고정 전극(260) 사이의 음향 신호가 변하게 된다. 이렇게 변화된 음향 신호를 진동막(230)에 연결된 제1 패드(240) 및 고정 전극(260)에 연결된 제2 패드(270)를 통하여 반도체칩(190)에 출력한다. An air layer is formed between the fixed
제2 패드(270)는 고정 전극(260) 상에 배치된다. 제2 패드(270)는 연결 어셈블리(170)와 연결된다.The
제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각은 공진 주파수가 상이한 복수의 마이크로폰(115)을 포함한다. 구체적으로, 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각은 서로 다른 공진 주파수가 연속되도록 복수의 마이크로폰(115)을 배열한다. 복수의 마이크로폰(115) 각각은 진동막(230)을 변경하여 공진 주파수를 변경할 수 있다. 즉, 공진 주파수는 마이크로폰(115)의 진동막(230)에 의한 스프링 상수 및 진동막(230)의 질량을 기반으로 설정될 수 있다. 다시 말하면, 공진 주파수는 하기의 [수학식 1]에 의해 설정될 수 있다.Each of the first to
[수학식 1][Equation 1]
이때, f는 공진 주파수를 나타내고, k는 스프링 상수를 나타내며, m은 진동막(230)의 질량을 나타낼 수 있다. 스프링 상수는 진동막(230)이 외부로부터 유입되는 음향에 의해 진동하므로 진동막(230)에 작용하는 음향의 음압 및 진동막(230)의 변화량을 기반으로 연산할 수 있다.Here, f denotes a resonance frequency, k denotes a spring constant, and m can denote the mass of the
이렇게 공진 주파수가 상이한 복수의 마이크로폰(115)을 이용하여 음향 신호를 처리하므로 감도 및 SNR을 극대화시킬 수 있다.Since the acoustic signals are processed using the plurality of
제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 공진 주파수가 연속되는 복수의 마이크로폰(115)에 의해 서로 다른 주파수 응답 범위를 가질 수 있다. 즉, 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 주파수 응답 범위가 점차 증가하거나 점차 감소할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각은 도 3에 도시된 바와 같이 주파 응답 범위가 상이할 수 있으며, 제1 폰 어셈블리(110)에서 제6 폰 어셈블리(160)로 갈수록 주파수 응답 범위가 커질 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 폰 어셈블리(110)의 주파수 응답 범위는 도면번호 310번에 해당하며, 제2 폰 어셈블리(120)의 주파수 응답 범위는 도면번호 320번에 해당하고, 제3 폰 어셈블리(130)의 주파수 응답 범위는 도면번호 330번에 해당하며, 제4 폰 어셈블리(140)의 주파수 응답 범위는 도면번호 340번에 해당하고, 제5 폰 어셈블리(150)의 주파수 응답 범위는 도면번호 350번에 해당하며, 제6 폰 어셈블리(160)의 주파수 응답 범위는 도면번호 360번에 해당할 수 있다.The first to
제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 공진 주파수에 따른 주파수 응답 범위와 동일하게 다이나믹 레인지(Dynamic Range)의 범위도 연속될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 폰 어셈블리(110)의 다이나믹 레인지의 범위(410)는 30dB ~ 100dB일 수 있고, 제2 폰 어셈블리(120)의 다이나믹 레인지의 범위(420)는 40dB ~ 110dB일 수 있으며, 제3 폰 어셈블리(130)의 다이나믹 레인지의 범위(430)는 50dB ~ 120dB일 수 있고, 제4 폰 어셈블리(140)의 다이나믹 레인지의 범위(440)는 60dB ~ 130dB일 수 있으며, 제5 폰 어셈블리(150)의 다이나믹 레인지의 범위(450)는 70dB ~ 140dB일 수 있고, 제6 폰 어셈블리(160)의 다이나믹 레인지의 범위(460)는 80dB ~ 150dB일 수 있다.The first to
연결 어셈블리(170)는 마이크로폰 어레이(100) 및 반도체칩(190)과 연결된다. 이를 위해, 연결 어셈블리(170)는 마이크로폰 어레이(100)에 포함된 복수의 폰 어셈블리 각각과 연결되는 스위치를 포함한다. The
즉, 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183) 각각은 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각과 연결된다. 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183)의 일단은 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각의 패드 접속 라인(117) 및 전극 접속 라인(119)과 연결되며, 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183)의 타단은 반도체칩(190)과 연결된다. That is, each of the first to
이때, 패드 접속 라인(117)은 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 포함된 복수의 마이크로폰(115)의 제1 패드(240)를 연결하고, 전극 접속 라인(119)은 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 포함된 복수의 마이크로폰(115)의 제2 패드(270)를 연결한다.At this time, the
연결 어셈블리(170)는 복수의 마이크로폰(115)으로부터 패드 접속 라인(117) 및 전극 접속 라인(119)을 통해 음향 신호를 입력받고, 입력받은 음향 신호를 반도체칩(190)으로 출력한다.The
반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)와 접속한다. 즉, 반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)와 연결 어셈블리(170)를 통해 연결된다. 반도체칩(190)은 연결 어셈블리(170)를 통해 마이크로폰 어레이(100)로부터 음향 신호를 입력받는다. The
반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)로부터 입력받은 음향 신호의 신호 크기를 확인한다. 반도체칩(190)은 신호 크기에 따라 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 연결된 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183) 중 적어도 하나의 스위치를 오프시킬 수 있다. The
반도체칩(190)은 음향 신호의 신호 크기가 낮으면 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183) 모두를 온시키고, 음향 신호의 신호 크기가 높아지기 시작하면 제1 스위치(173)부터 차례대로 오프시킬 수 있다.The
반도체칩(190)에서 마이크로폰(115)을 제어하는 기술은 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
A technique for controlling the
도 5는 본 발명의 일 실시 에에 따른 마이크로폰 제어 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a microphone control method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 반도체칩(190)은 연결 어셈블리(170)에 포함된 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183)를 온(on)시킨다(S510). 그리고, 외부로부터 음향이 유입되면 마이크로폰 어레이(100)에 포함된 복수의 마이크로폰(115)은 작동된다Referring to FIG. 5, the
반도체칩(190)은 복수의 마이크로폰(115)을 포함하는 마이크로폰 어레이(100)로부터 연결 어셈블리(170)를 통해 음향 신호를 수신한다(S515). 다시 말하면, 복수의 마이크로폰(115) 각각은 외부로부터 음향이 유입되면 진동막(230)이 진동하여 음향 신호를 생성하고, 음향 신호를 제1 패드(240) 및 제2 패드(270) 각각에 연결된 패드 접속 라인(117) 및 전극 접속 라인(119)을 통해 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183)로 출력한다. 연결 어셈블리(170)에 포함된 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183)는 입력받은 음향 신호를 반도체칩(190)으로 출력한다.The
반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)로부터 수신한 음향 신호의 신호 크기를 확인한다(S520). 구체적으로, 반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)에 포함된 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각으로부터 음향 신호를 수신하고, 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 대한 음향 신호의 신호 크기를 확인할 수 있다.The
반도체칩(190)은 마이크폰 어레이(100)의 설정 크기를 확인한다(S525). 이때, 설정 크기는 마이크로폰 어레이에 마이크로폰의 손상을 방지하고, 음향 신호에서 발생하는 잡음을 최소화시키 위해 설정된 크기일 수 있다. 설정 크기는 1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각의 공진 주파수에 따른 주파수 응답 범위에 따라 상이하게 설정될 수도 있다. 즉, 반도체칩(190)은 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각의 설정 크기를 확인할 수도 있다.The
반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)로부터 수신한 음향 신호의 신호 크기가 설정 크기 이상인지를 판단한다(S530). 또한, 반도체칩(190)은 제1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 각각에 대한 신호 크기가 설정 크기 이상인지를 판단할 수도 있다.The
한편, 반도체칩(190)은 음향 신호의 신호 크기가 설정 크기 미만이면 단계 S540으로 가서 마이크로폰 어레이(100)의 작동이 완료되었는지를 판단할 수 있다.On the other hand, if the signal size of the acoustic signal is less than the set size, the
반도체칩(190)은 음향 신호의 신호 크기가 설정 크기 이상이면 폰 어셈블리에 연결된 스위치를 오프(off)시킨다(S535). 즉, 반도체칩(190)은 제 1 내지 제6 폰 어셈블리(110, 120, 130, 140, 150, 160) 중 신호 크기가 설정 크기 이상인 폰 어셈블리에 연결된 스위치를 오프시킬 수 있다. The
예를 들어, 반도체칩(190)은 제1 폰 어셈블리(110)로부터 수신한 음향 신호에 대한 제1 신호 크기를 확인하고, 제1 폰 어셈블리(110)에 대한 제1 설정 크기를 확인할 수 있다. 그리고 반도체칩(190)은 제1 신호 크기가 제1 설정 크기 이상이면 제1 폰 어셈블리(110)에 연결된 제1 스위치(173)를 오프시킬 수 있다.For example, the
이렇게 설정 크기 이상의에 음향 신호가 유입되면 해당하는 폰 어셈블리의 스위치를 오프시키는 이유는 폰 어셈블리에 포함된 복수의 마이크로폰(115)이 높은 음압에 의해 손상될 수 있으며, 사용자에게 깨진 음향을 제공할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다.The reason for switching off the corresponding phone assemblies when the acoustic signals are introduced into the set size or more is that the plurality of
반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)의 작동이 완료되었는지를 판단한다(S540).The
한편, 반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)가 작동이 완료되지 않았으면 단계 S510으로 리턴하여 연결 어셈블리(170)에 포함된 제1 내지 제6 스위치(173, 175, 177, 179, 181, 183)를 온시켜 마이크로폰(115)을 제어할 수 있다.If the operation of the
이후, 반도체칩(190)은 마이크로폰 어레이(100)의 작동이 완료되었으면 마이크로폰(115)을 제어하는 것을 완료한다.Thereafter, the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.
50: 마이크로폰 시스템
100: 마이크로폰 어레이
110, 120, 130, 140, 150, 160: 폰 어셈블리
115: 마이크로폰
117: 패드 접속 라인
119: 전극 접속 라인
170: 연결 어셈블리
173, 175, 177, 179, 181, 183: 스위치
190: 반도체칩50: microphone system
100: microphone array
110, 120, 130, 140, 150, 160:
115: microphone
117: Pad connection line
119: electrode connection line
170: connection assembly
173, 175, 177, 179, 181, 183: switch
190: Semiconductor chip
Claims (11)
상기 폰 어셈블리가 복수로 이루어진 마이크로폰 어레이;
상기 마이크로폰 어레이에 포함된 복수의 폰 어셈블리 각각과 연결되는 스위치를 포함하는 연결 어셈블리; 및
상기 연결 어셈블리를 통해 상기 마이크로폰 어레이와 연결되며, 상기 마이크로폰 어레이로부터 음향 신호를 수신하고, 상기 음향 신호의 신호 크기에 따라 상기 스위치를 오프시키는 반도체칩;
을 포함하는 마이크로폰 시스템.A pawn assembly including a plurality of microphones having different resonance frequencies;
A microphone array having a plurality of the pawn assemblies;
A connection assembly including a switch coupled to each of a plurality of pawn assemblies included in the microphone array; And
A semiconductor chip connected to the microphone array through the connection assembly, receiving a sound signal from the microphone array, and turning off the switch according to a signal amplitude of the sound signal;
≪ / RTI >
상기 마이크로폰은
기판 상에 배치되는 진동막;
상기 진동막과 연결되는 제1 패드;
상기 진동막 상에 배치되고, 상기 진동막과 이격되어 형성되는 고정 전극; 및
상기 고정 전극과 연결되는 제2 패드;
를 포함하는 마이크로폰 시스템.The method according to claim 1,
The microphone
A diaphragm disposed on a substrate;
A first pad connected to the diaphragm;
A fixed electrode disposed on the diaphragm and spaced apart from the diaphragm; And
A second pad connected to the fixed electrode;
≪ / RTI >
상기 폰 어셈블리에 포함된 복수의 마이크로폰 각각의 제1 패드는 패드 접속 라인을 통해 연결되고, 상기 복수의 마이크로폰 각각의 제2 패드는 전극 접속 라인을 통해 연결되는 마이크로폰 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein a first pad of each of a plurality of microphones included in the phone assembly is connected via a pad connection line and a second pad of each of the plurality of microphones is connected through an electrode connection line.
상기 스위치의 일측은 상기 패드 접속 라인 및 상기 전극 접속 라인과 연결되며 상기 스위치의 타측은 상기 반도체칩과 연결되는 마이크로폰 시스템.The method of claim 3,
Wherein one side of the switch is connected to the pad connection line and the electrode connection line, and the other side of the switch is connected to the semiconductor chip.
상기 폰 어셈블리는 서로 다른 공진 주파수가 연속되도록 복수의 마이크로폰을 배열하는 마이크로폰 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of microphones are arranged such that the resonance frequencies are continuous.
상기 공진 주파수는 상기 진동막에 의한 스프링 상수 및 상기 진동막의 질량을 이용하여 설정되는 마이크로폰 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the resonant frequency is set using a spring constant by the diaphragm and a mass of the diaphragm.
상기 반도체칩은
상기 폰 어셈블리 각각에 대한 신호 크기를 확인하고, 상기 복수의 폰 어셈블리 중 상기 신호 크기가 미리 설정된 설정 크기 이상인 폰 어셈블리에 연결된 스위치를 오프시키는 마이크로폰 시스템.The method according to claim 1,
The semiconductor chip
The signal size for each of the pawn assemblies is checked and the switch connected to the pawn assembly whose signal size is equal to or greater than a predetermined set size of the plurality of pawn assemblies is turned off.
상기 마이크로폰 어레이는 단일 웨이퍼 상에 형성되는 마이크로폰 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the microphone array is formed on a single wafer.
상기 복수의 마이크로폰으로부터 음향 신호를 수신하는 단계;
상기 음향 신호의 신호 크기를 확인하는 단계; 및
상기 신호 크기에 따라 상기 복수의 폰 어셈블리 각각에 연결된 스위치 중 적어도 하나의 스위치를 오프시키는 단계;
를 포함하는 마이크로폰 제어 방법.A plurality of piano assemblies including a plurality of microphones having different resonance frequencies, a method of controlling a microphone by a semiconductor chip connected to each of the plurality of pony assemblies through a switch,
Receiving acoustic signals from the plurality of microphones;
Confirming a signal size of the acoustic signal; And
Turning off at least one of the switches connected to each of the plurality of pony assemblies according to the signal size;
/ RTI >
상기 복수의 마이크로폰으로부터 음향 신호를 수신하는 단계는
상기 복수의 폰 어셈블리 각각으로부터 음향 신호를 수신하는 단계인 마이크로폰 제어 방법.10. The method of claim 9,
The step of receiving acoustic signals from the plurality of microphones
And receiving acoustic signals from each of the plurality of pony assemblies.
상기 복수의 폰 어셈블리 각각에 연결된 스위치 중 적어도 하나의 스위치를 오프시키는 단계는
상기 복수의 폰 어셈블리 각각에 대한 음향 신호의 신호 크기를 확인하는 단계;
상기 복수의 폰 어셈블리 각각에 대해 미리 설정된 설정 크기를 확인하는 단계;
상기 복수의 폰 어셈블리 각각에 대한 신호 크기가 상기 설정 크기 이상인지를 판단하는 단계; 및
상기 복수의 폰 어셈블리 중 상기 신호 크기가 설정 크기 이상인 폰 어셈블리에 연결된 스위치를 오프시키는 단계;
를 포함하는 마이크로폰 제어 방법.11. The method of claim 10,
Turning off at least one of the switches connected to each of the plurality of pony assemblies
Identifying a signal magnitude of the acoustic signal for each of the plurality of pony assemblies;
Confirming a predetermined set size for each of the plurality of pony assemblies;
Determining whether a signal size for each of the plurality of pony assemblies is greater than or equal to the set size; And
Turning off a switch connected to a pawn assembly of the plurality of pawn assemblies, the signal size of which is greater than a set size;
/ RTI >
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