JP5926440B2 - 自動バイアス制御を有するマイクロフォン - Google Patents

Description

本発明は、たとえばＭＥＭＳマイクロフォン等のコンデンサマイクロフォンに関し、このコンデンサマイクロフォンにおいては、改善された音質を得るためにこのマイクロフォンのコンデンサに印加される電圧が制御される。また本発明はマイクロフォンの製造方法に関する。

コンデンサマイクロフォンは、コンデンサの電極として働くバックプレートとメンブレンとを備える。電圧がこのコンデンサに印加される。受信した音響信号は、このメンブレンを振動させる。このバックプレートとメンブレンとの間のコンデンサの容量を評価することによって、上記の音響信号は電気信号に変換される。

マイクロフォンの感度は、このコンデンサの電極間の距離および印加される電圧に依存する。このマイクロフォンの感度を上げるために、このコンデンサの電極間の距離が小さくされてよく、また電圧が大ききされてよい。しかしながら、大きな音圧レベルでは、静電的なコラプスが発生する。この時これらのメンブレンおよびバックプレートは、機械的に接触するようになる。この上記の電極の静電力は、これらの電極間の距離ｄの逆数に依存し、（可撓性の）メンブレンの復元力は、往々にしてこのコンデンサの空隙を復元するのに十分大きくない。したがって、平衡距離を復元するためには、上記のバイアス電圧は、取り除かれなければならない。このため従来のマイクロフォンは、コラプス防止回路を備えることがあった。しかしながら、毎回このバイアス電圧を除去すると、このマイクロフォンが音響信号を電気信号に変換するのに支障をきたす。こうして、このようなコラプスが発生すると、可聴アーチファクト（audible artifacts）が生じる。とりわけ大音圧レベルにおいては、これらのアーチファクトは、このマイクロフォンの音質を大きく損なう。

このメンブレンのバックプレートに向かっての「引き込み」（"pulled in"）を防止するさらなる手段は、このメンブレンとバックプレートの主面との間に最小限の距離を維持するための突起部を設けることである。しかしながら、このような突起部は、このメンブレンの振動振幅を制限し、ダイナミックレンジの低下をもたらす。

本発明の目的は、通常の音圧レベルで高感度を有するマイクロフォンで、可聴アーチファクトが低減されたマイクロフォンを提供することであり、とりわけ高音圧レベルでの可聴アーチファクトを低減したマイクロフォンを提供することである。本発明のさらなる目的は、将来のコラプスの可能性が低減されたマイクロフォンを提供することである。本発明のもう１つの目的は、このようなマイクロフォンの駆動方法を提供することである。

このため独立請求項１に記載のマイクロフォンが提供される。従属請求項は、有利な実施形態を提供する。

このため本発明によるマイクロフォンは、バックプレートとメンブレンとを有するコンデンサを備える。本発明によるマイクロフォンは、さらにこのコンデンサおよびバイアス制御回路に電圧を印加する電圧源を備える。このバイアス制御回路は、このコンデンサのコラプス周波数を決定する。このバイアス制御回路は、０Ｖより大きな少なくとも２つの電圧を供給する。このバイアス制御回路は、もしこのコラプス周波数が低いと、電圧を上昇させ、もしこのコラプス周波数が高ければ、電圧を低下させる。

換言すれば、このマイクロフォンのバイアス電圧は、どの程度頻繁にこのマイクロフォンのコラプスが起こるかに基づいて調整される。

このように、このマイクロフォンのコンデンサのバイアス電圧が、音圧レベルの尺度である実際のコラプス周波数に依存するマイクロフォンが提供される。大音圧レベルでは、このバイアス電圧は低下される。この結果上記のコラプス周波数は減少し、可聴アーチファクトの数も低減される。このようにして、マイクロフォンの感度は低下するが、このマクロフォンの音質は改善される。

通常の音圧レベルまたは低音圧レベルでは、このバイアス電圧は上昇され、このマイクロフォンの高い感度が復元される。このようにして、可聴アーチファクトが無くなることが予想されるので、このマイクロフォンの音質は良いものとなる。

ここでコラプス周波数は、所定の期間における静電的コラプスの数を示す。

このバイアス制御回路は、もしコラプスが起こった場合に、上記のメンブレンをバックプレートから引き離すために、この電圧を完全に除去してよい。

このため、上記のマイクロフォンは、公知のマイクロフォンのコラプス防止回路のようなコラプス防止回路を備えてよい。

このようにして、可聴アーチファクトとなる将来のコラプスの可能性が大幅に低減されたマイクロフォンが得られる。

１つの実施形態においては、上記のマイクロフォンの制御回路は、もし上記のコラプス周波数が第１の周波数以下の場合は、上記の電圧を増加し、もしこのコラプス周波数が第２の周波数以上の場合は、上記の電圧を減少する。

こうしてこの第１の周波数および第２の周波数は、周波数閾値を規定し、もしこの周波数閾値に達したならば、上記のマイクロフォンの電圧を増加または減少する手段を動作させて可聴アーチファクトを低減しあるいはこのマイクロフォンの感度を増加する。

１つの実施形態においては、上記のバイアス制御回路は、タイマー、コラプスカウンタ、コラプス防止回路、および電圧制御器を備える。

このコラプス防止回路は、上記のバイアス電圧を一時的に除去するかまたは大幅に低減して上記のメンブレンを上記のバックプレートから引き離す。上記のタイマーおよびコラプスカウンタは、上記のコラプス周波数を決定するのに用いることができる。
次に、コラプスのカウント数をこれに対応した時間間隔で割り、このコラプス周波数が決定される。上記の電圧制御器は、適宜電圧源を制御する。

このため、この実施形態の１つの変形例においては、上記のタイマーは、タイマー周期Δｔを規定するタイマー周波数Ｆｔのタイマー信号を提供する。ここでΔｔ＝１／Ｆｔである。上記のコラプスカウンタは、タイマー信号の後に毎回コラプスの数をカウントして、リセットされてよい。このコラプスカウンタは、カウンタ値を保持するデバイスまたは回路であってよく、たとえばメモリでコラプス毎にインクリメントまたはデクリメントされてよい。

上記の電圧制御器は、もしタイマー周期Δｔのカウントされたコラプスの数が第１の限界数を越えると、上記の電圧を低減し、もしタイマー周期Δｔでカウントされたコラプスの数が第２の限界数を下回ると、この電圧を増加する。

このようにして、単純なアルゴリズムで駆動されるマイクロフォンが提供される。上記のタイマー信号は繰り返し現れることが予想される。一方、特定の時間周期の間に派生したコラプスの数がカウントされる。もしこのカウントされたコラプスの数が限界数を超えると、上記の電圧が低減され、次のタイマー周期が開始される。しかしながら、もしこのタイマー周期Δｔが過ぎ、カウントされたコラプスの数が、第２の限界数より小さくなると、このマイクロフォンの感度を高めるために、上記の電圧は増加される。

さらに、もしこのタイマー周期当たりのカウントされたコラプスの数が、許容されるコラプス周波数の範囲内であれば、上記の電圧を維持してもよい。このような範囲は、上記の第１および第２の限界数で規定されてよい。

供給される電圧は、０Ｖより大きい２つの電圧に限定されない。上記のマイクロフォンまたは上記の電圧源は、０Ｖより大きいｎ個の電圧を供給してよく、ここで上記の第１の限界数および第２の限界数は、この電圧に依存する。ここでｎは、３，４，５，６，．．．以上の整数である。

このようにしてこのマイクロフォンは、上記のバイアス制御回路が上記のコラプス周波数および／またはカウントされたコラプスの数に依存して変更することができる複数の電圧段階を備えることができる。

電圧段階ｉの上記の第２の限界数が、電圧段階ｉ＋１の上記の第１の限界数と等しくなることがあり得る。

１つの実施形態においては、上記のタイマー周期Δｔは、上記の電圧の変化率に依存する。

この結果、大きな変化率は、短いタイマー周期Δｔをもたらし、小さな変化率は、長いタイマー周期をもたらす。この変化率は、電圧を単位時間の長さで割って定義される。これに対応して上記の限界数は、この新しいタイマー周期Δｔに合わせられてよい。

１つの実施形態においては、上記のバイアス制御回路は、上記の電圧を離散的に変化させる。

このような実施形態は、デジタル集積回路を用いて実現することができる。この結果、上記のタイマー周期Δｔは、このデジタル集積回路のトリガーとなるクロック周期のある決まった数の時間で定義される。

しかしながら、１つの実施形態においては、上記のバイアス制御回路は、アナログ回路素子（複数）から成っていてよい。これらのアナログ回路素子は、それぞれのタイマー周期を決定するため、また上記のコラプス周波数を直接決定するための積分器を備えてよい。これらのアナログ回路素子は、上記の電圧の変化率を計算するための手段を備えてよい。

１つの実施形態においては、上記のメンブレンのバックプレートは、このメンブレンがバックプレートに吸着される領域が大きくなることをふせぐために、たとえば鋲（studs）のような突起部を備えてよい。良好なダイナミックレンジを得るために、この突起部の長さは、従来のマイクロフォンと比較して低減されてよい。

コンデンサマイクロフォンの駆動方法は、以下のステップを備える。
−タイマー周期Δｔを規定する周期的タイマー信号を供給するステップ。
−タイマー周期当たりのコラプスの数をカウントするステップ。
−カウントされたタイマー周期Δｔ当たりのコラプスの数に基づいて電圧変化率を決定するステップ。

したがって、上記のバイアス電圧を維持する場合には、この電圧変化率がゼロに設定されてよい。もしこの電圧が増加されなければならない場合は、この電圧増加率が正の値に設定されてよく、もしこの電圧が減少されなければならない場合は、この電圧増加率が負の値に設定されてよい。この電圧変化率は、離散的または連続的に変化されてよい。

本発明の基本的アイデアとこのようなマイクロフォンが以下の概略図に示される。

タイマーＴ，コラプスカウンタＣＣ，電圧制御器ＶＣ，コラプス防止回路ＡＣＣ，および電圧源ＶＳを備えたバイアス制御回路ＢＣＣを示す、 バイアス制御回路ＢＣＣのさらなる素子を示す。 コラプスが発生しない場合の持続時間Δｔのタイマー周期を示す。 コラプスの数が第１の限界数と第２の限界数との間である場合のタイマー周期を示す。 コラプスの数が第２の限界数を超える場合のタイマー周期を示す。 コラプスが無い場合の信号ダイヤグラムを示す。 コラプスが１回の場合の信号ダイヤグラムを示す。 コラプスが３回の場合の信号ダイヤグラムを示す。 コラプスが無い場合の信号ダイヤグラムおよび電圧インクリメント信号を示す。 複数のタイマー周期に渡って離散的に変化されるバイアス電圧を示す。 連続的に制御されるバイアス電圧を示す。 微分可能な関数に従って制御されるバイアス電圧を示す。 マイクロフォンのコンデンサの断面を示す。 基板上にチップを備えたマイクロフォンの断面を示す。

図１は、バイアス制御回路ＢＣＣを概略的に示す。 バイアス制御回路ＢＣＣは、タイマーＴ，コラプスカウンタＣＣ，電圧制御器ＶＣ，コラプス防止回路ＡＣＣ，および電圧源ＶＳを備える。矢印は、このバイアス制御回路の１つのユニットから他のユニットに送信される情報の方向を示している。コラプス防止回路ＡＣＣは、静電コラプスが検出される毎に、コラプスカウンタＣＣにコラプス信号を供給する。さらにこのコラプス防止回路ＡＣＣは、バックプレートとメンブレンとの間の平衡距離を復元するために、マイクロフォンのコンデンサから電圧を除去することができる。タイマーＴは、上記のコラプス周波数を決定するのに必要な時間情報を供給する。こうしてこのタイマーＴは、タイマー周期Δｔが経過する毎にタイマー信号を供給する。決定されたコラプス周波数に依存して、コラプスカウンタは、タイマー周期当たりのコラプスの数を電圧制御器ＶＣに供給してよい。しかしながら、このコラプスカウンタが、電圧制御器がバイアス電圧を増加、減少あるいは保持することを可能とする信号を直接生成することも可能である。この電圧制御器ＶＣは、バイアス電圧をコンデンサに印加する電圧源ＶＣを制御する。この電圧源ＶＳは、電圧ポンプ、たとえばプログラマブルな電圧ポンプを備えてよい。

上記のバイアス制御回路ＢＣＣは、上記のバイアス電圧を連続的に制御する連続モードで動作してもよい。しかしながら、このバイアス制御回路ＢＣＣは、このバイアス電圧を離散的に制御してもよい。

図２は、バイアス制御回路ＢＣＣの１つの実施形態を示し、ここでクロック信号ＳＣＬＫが上記のタイマーＴ、コラプスカウンタＣＣ、電圧制御器ＶＣ、およびコラプス防止回路ＡＣＣに印加される。さらに、このタイマーＴおよびコラプスカウンタＣＣには、それぞれのユニットの初期化プロセスを始動させるパワーオンリセット信号ＳＰＯＲが供給されてよい。

図２のバイアス制御回路は、上記のバイアス電圧の制御を離散的に行う。このような回路は、ＩＣチップ内の集積回路素子として容易に実装することができる。

タイマーＴは、実際のタイマー値ＶＴを格納するメモリセルを備え、さらに初期化用タイマー値Ｔｉを格納するメモリセルを備える。クロック信号ＳＣＬＫは、たとえばこのタイマー値ＶＴをクロック信号毎にインクリメントまたはデクリメントすることによって、カウントされる。上記のカウントされたクロック信号ＳＣＬＫの数が、上記の初期化タイマー値Ｔｉを越える場合、タイマー信号ＳＴが上記のコラプスカウンタＣＣに送られる。上記のタイマー値ＶＴは最初は初期タイマー値ＶＩに設定されていてよい。クロック信号ＣＬＫを受信する毎に、このタイマー値ＶＴはデクリメントされる。このタイマー値ＶＴがゼロに達すると、上記のタイマー信号ＳＴが放出され、この（実際の）タイマー値ＶＴがＴｉにリセットされる。

上記のコラプス防止回路ＡＣＣがコラプスを検出する毎に、コラプス信号ＳＣＯＬが上記のコラプスカウンタＣＣに送信される。コラプス信号ＳＣＯＬの数がカウントされる。このため、このコラプスカウンタＣＣは、メモリセルを備え、その値が変更される。たとえばコラプス信号を受信する毎にインクリメントまたはデクリメントされる。さらに上記の制御回路ＣＣは、コラプスの限界数ＣＣｉ用のメモリセルを備える。パワーオンリセット信号ＳＰＯＲが受信されると、このコラプスカウンタの値ＶＣＣが、初期化値ＣＣｉに設定される。上記のコラプス防止回路がコラプス信号ＳＣＯＬをコラプスカウンタＣＣに送信する毎に、コラプスの数がインクリメントされ、すなわちＶＣＣがデクリメントされる。

上記のコラプスカウンタＣＣが、コラプス信号ＳＣＯＬを受信する前にタイマー信号ＳＴを受信する場合、インクリメント信号ＳＩＮＣが、上記の電圧制御器ＶＣに送信される。この電圧制御器ＶＣは、電圧値ＶＶを格納するメモリセルを備える。この電圧値ＶＶがその最大値にある場合は、何も起こらない。もしこの電圧値ＶＶが、その最大値より低くなると、この電圧値は増加される。

上記のコラプスカウンタの値ＶＣＣが、タイマー信号ＳＴを受信する前にゼロにデクリメントされた場合、上記のコラプス周波数が高いとみなされ、デクリメント信号ＳＤＥＣが上記の電圧制御器ＶＣに送信される。この電圧制御器ＶＣの電圧値ＶＶが、その最小値に達していなければ、この電圧値ＶＶは低減される。

２・３回のコラプスが発生したが、上記のコラプスカウンタＣＣの値ＶＣＣがまだ正の値を有している場合に、このコラプスカウンタが、タイマー信号ＳＴを受信する時には、高バイアス電圧と小さな数の音響アーチファクトの平衡状態が得られ、このバイアス電圧は最適領域内にある。

上記のタイマー周期の長さを決定する、上記のタイマーの初期値Ｔｉは、上記の電圧ＶＶ、現在のバイアス電圧調整率、または他の外部因子に従うバイアス電圧に依存してよい。上記のコラプスカウンタの初期値ＣＣｉは、実際のバイアス電圧またはバイアス電圧調整率に依存してよい。

このようにして簡単であり、したがって安定な、クロック信号のカウントおよびコラプス信号のカウントに基づいたアルゴリズムを用いて駆動できるバイアス制御回路ＢＣＣが提供され、タイマー値ＶＴおよびコラプスカウンタ値ＶＣＣの整数値がデクリメントされて、その整数値がゼロか否かが比較される。

このようにして、上記のようなアルゴリズムが、簡単な回路素子を用いて実装することができ、たとえば集積回路に実装することができる。

図３Ａは、長さΔｔのタイマー周期を示し、ここでタイマーの値ＶＴが所定の値からゼロに低減される。コラプス事象が全く受信されなければ、上記のコラプスカウンタの値ＶＣＣは、その初期値ＣＣｉのままとなる。２つの限界数ＣＮは、上記のバイアス電圧制御回路ＢＣＣの振る舞いを決定する。上記のタイマー周期内のコラプスの数が、図３Ａで上側の限界数ＣＮで示される第１の限界数より小さければ、上記のコラプス周波数が低いので、上記のバイアス電圧は、もしその最大値に達していなければ、増加されてよい。

カウントされたコラプスの数が、図３Ａで下側の限界数ＣＮで示される第２の限界数を越えていれば、このコラプス周波数が高いので、上記のバイアス電圧は、もしその最小値に達していなければ、低減されてよい。

上記のコラプスの数が、上記の限界数（複数）の間であれば、上記のコラプス周波数はその最適な範囲にあり、また上記のバイアス電圧は維持されることが可能であるとみなされてよい。

図３Ｂは、上記のタイマー周期内で、３回コラプス信号ＳＣＯＬがカウントされた場合を示す。このタイマー周期が終了後、カウントされたコラプスカウンタの値ＶＣＣは、上記の第１の限界数と第２の限界数との間にある。こうして上記のバイアス電圧が維持され得る。ここでは何もする必要がない。

図３Ｃは、タイマー周期が終了する前にコラプス信号が５回カウントされたタイマー周期Δｔを示す。このようにカウントされたコラプスの数が、図３Ｃで下側の限界数ＣＮで示される第２の限界数を越えており、デクリメント信号が上記の電圧制御器ＶＣに送信される。

上記のタイマー値ＶＴがゼロに到達した場合、このタイマーはリセットされてよい。しかしながらこのデクリメント信号が送信された場合は、このタイマー値をその初期値にリセットしてよい。

図３Ａ〜３Ｃを十分に理解するためには、コラプスの数のカウントがインクリメントでなくデクリメントによることを理解しなければならない。次にこのコラプスの数は、実際のカウンタ値とその初期値との差の絶対値に等しくなる。デクリメントによるカウントは、ゼロを限界カウンタ値としてデジタル回路で容易に検証できるという利点がある。

図４Ａ〜４Ｄは、９つの信号ラインの信号波形を示し、それぞれの信号ラインは、９つの行の１つで表されている。

最初の行は、上記のバイアス制御回路ＢＣＣを初期化するパワーオンリセット信号ＳＰＯＲを示す。

２番目の行は、クロック信号ＳＣＬＫを示す。

３番目の行は、タイマーの値ＶＴを示す。

４番目の行は、タイマー周期Δｔが終了した時にこのタイマーによって出力されるタイマー信号ＳＴを示す。

５番目の行は、コラプスが検出された場合に上記のコラプス防止回路から上記のコラプスカウンタに送信されるコラプスカウンタ信号ＳＣＯＬを示す。

６番目の行は、このコラプスカウンタの値ＶＣＣを示す。

７番目の行は、上記のタイマー周期Δｔが終了する前にコラプスの数が上記の第２の限界数を超えた場合に、このコラプスカウンタＣＣから上記の電圧制御器ＶＣへ送信されるデクリメント信号ＳＤＥＣを示す。

８番目の行は、上記のタイマー周期Δｔが終了する前にカウントされたコラプスの数が上記の第１の限界数を下回る場合に、このコラプスカウンタＣＣから上記の電圧制御器ＶＣへ送信されるインクリメント信号ＳＩＮＣを示す。

９番目の行は、バイアス電圧の値ＶＶを示す。

図４Ａにおいては、クロック信号ＳＣＬＫの６つの周期の後にタイマー信号ＳＴが出力されている。この時間の間に、５番目の行から分かるように、コラプスが発生していないので、８番目の行から分かるように、インクリメント信号ＳＩＮＣが上記の電圧制御器ＶＣに送信される。

図４Ｂは、コラプスが１回検出されたタイマー周期を示し、これに対応したコラプス信号ＳＣＯＬが上記のコラプスカウンタＣＣに送信されている。このようにして、５番目の行から分かるように、上記のコラプスカウンタの値がデクリメントされる。これがこのタイマー周期で検出された唯一のコラプスであるので、上記のバイアス電圧のデクリメントもインクリメントも必要でない。さらに、このタイマー周期が終了後に、上記のコラプスカウンタの値がこのコラプスカウンタの初期値ＣＣｉに復帰される（３番目の行参照）。

図４Cは、コラプスが３回検出されたタイマー周期を示し、これに対応したコラプス信号ＳＣＯＬ（複数）が上記のコラプスカウンタに送信されている。さらにコラプスが検出される毎に上記のコラプスカウンタの値ＶＣＣがデクリメントされる（６番目の行参照）。

ここでカウントされたコラプスの数が、上記の第２の限界数を越え、デクリメント信号ＳＤＥＣが上記の電圧制御器ＶＣに送信される（７番目の行参照）。この結果、この電圧制御器ＶＣの電圧値ＶＶもまたデクリメントされる（９番目の行参照）。

図４Ｄは、全くコラプスが検出されないタイマー周期を示す。このようにインクリメント信号ＳＩＮＣが、上記の電圧制御器ＶＣに送信される（８番目の行参照）。バイアス電圧はその最大値に達していないので、上記の電圧値ＶＶは、インクリメントされる（９番目の行参照）。

図５は、連続して終了する複数のタイマー周期を示す。図５は、バイアス電圧に対して５つの値が許される実施形態を示す。最初の周期内で、コラプスが発生して上記のコラプス防止回路がこのバイアス電圧をコンデンサから除去する。次にこのバイアス電圧は離散的に低減され、このコンデンサに再度印加される。２番目の周期内で、もう一度コラプスが発生してこのバイアス電圧は再び低減される。３番目の周期内で、３回目のコラプスが発生してこのバイアス電圧はその最小値に到達する。次に音圧が減少し、さらなるコラプスは発生しなくなる。以上のように、このバイアス電圧はそれぞれのタイマー周期後に増加されてよい。

図６は、たとえば図５に示すようにバイアス電圧が離散的に制御されず、連続的に制御されるバイアス制御回路の実施形態を示す。このバイアス電圧は直線的な関数に従って変化されてよい。このためこのバイアス電圧は、個別の変化量で増加あるいは低減されてよい。

このバイアス電圧の制御は、直線的関数に限定されない。図７は、このバイアス制御電圧が、たとえば二次関数のような多項式または２次あるいは３次のスプライン関数のような微分可能な関数に従って制御される実施形態を示す。

デジタルバイアス制御回路を用いている場合は、段階的、すなわち離散的なバイアス電圧の制御が好ましい。しかしながらたとえば積分回路または微分回路を備えたアナログ制御回路を用いると、さらに良好なバイアス電圧の収束が得られる。このようにして音響アーチファクトすなわち可聴アーチファクトのの数が低減され、上記のマイクロフォンの感度がさらに改善される。

図８は、バックプレートＢＰおよび可撓性メンブレンＭを備える、マイクロフォンのコンデンサの断面図を示す。たとえば鋲（studs）のような突起部ＰＲが、このバックプレートＢＰ上に設けられている。こうしてこのメンブレンＭおよびバックプレートＢＰは、コラプスの後でさらに容易に分離することができる。

図９は、コンデンサとＩＣチップとを備えるマイクロフォンチップ、たとえばＡＳＩＣチップ（ＡＳＩＣ＝Application-Specific Integrated Circuit）が担体基板ＣＳ上に配設されたマイクロフォンの断面を示す。この音響的に活性な領域のマイクロフォンの素子である上記のバックプレートＢＰおよびメンブレンＭは、ＭＥＭＳチップ内のＭＥＭＳ素子（ＭＥＭＳ＝Micro-Electro-Mechanical Systems）によって構築することができる。

マイクロフォンは本明細書に記載された実施形態あるいは図示された実施形態に限定されない。さらなる回路，コンデンサ，メンブレン，バックプレート，能動性または受動性の回路素子等、あるいはこれらの組み合わせを含むマイクロフォンも本発明に含まれる。

ＡＣＣ ： コラプス防止回路
ＡＳＩＣ ： ＡＳＩＣチップ
ＢＣＣ ： バイアス制御回路
ＢＰ ： バックプレート
ＣＣ ： コラプスカウンタ
ＣＣｉ ： コラプスカウンタの初期値
ＣＮ ： 限界数
ＣＳ ： 担体基板
Ｍ ： メンブレン
ＭＣ ： ＭＥＭＳチップ
ＰＲ ： 突起部
Ｓ ： 鋲（stud）
ＳＣＬＫ ： クロック信号
ＳＣＯＬ ： コラプス信号
ＳＤＥＣ ： デクリメント信号
ＳＩＮＣ ： インクリメント信号
ＳＰＯＲ ： パワーオンリセット信号
ＳＴ ： タイマー信号
ｔ ： 時間
Ｔ ： タイマー
Ｔｉ ： 初期化タイマー値
Ｖ ： バイアス電圧
ＶＣ ： 電圧制御器
ＶＣＣ ： コラプスカウンタ値
ＶＳ ： 電圧源
ＶＴ ： タイマー値
ＶＶ ： 電圧値
Δｔ ： タイマー周期

Claims (12)

1. バックプレートとメンブレンとを有するコンデンサと、
   前記コンデンサに電圧を供給する電圧源と、
   バイアス制御回路と、
   を備えたマイクロフォンであって、
   前記バイアス制御回路は、前記コンデンサのコラプス周波数を決定し、
   前記バイアス制御回路は、０Ｖより大きい２つの電圧を供給し、
   前記バイアス制御回路は、もし前記コラプス周波数が低い場合は、前記電圧を増加し、もし前記コラプス周波数が高い場合は、前記電圧を減少することを特徴とするマイクロフォン。
2. 請求項１に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記制御回路は、もし前記コラプス周波数が第１の周波数以下の場合は、前記電圧を増加し、もしこのコラプス周波数が第２の周波数以上の場合は、前記電圧を減少することを特徴とするマイクロフォン。
3. 請求項１または２に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記バイアス制御回路は、タイマーと、コラプスカウンタと、コラプス防止回路と、電圧制御器とを備えることを特徴とするマイクロフォン。
4. 請求項３に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記タイマーは、タイマー周期ΔｔをΔｔ＝１／Ｆｔとして規定するタイマー周波数Ｆｔのタイマー信号を供給し、
   前記コラプスカウンタは、タイマー信号の後に毎回コラプスの数をカウントし、
   前記電圧制御器は、もしタイマー周期Δｔでカウントされた前記コラプスの数が第１の限界数を越えた場合は、前記電圧を低減し、
   前記電圧制御器は、もしタイマー周期Δｔでカウントされた前記コラプスの数が第２の限界数を下回る場合は、前記電圧を増加する、
   ことを特徴とするマイクロフォン。
5. １個以上のｎ個の電圧を供給する、請求項４に記載のマイクロフォンであって、
   前記第１の限界数および前記第２の限界数は前記電圧に依存し、
   ｎは３以上の整数である、
   ことを特徴とするマイクロフォン。
6. 請求項４に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記タイマー周期Δｔは、前記電圧の変化率に依存することを特徴とするマイクロフォン。
7. 請求項１に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記電圧は、前記コラプス周波数の関数であることを特徴とするマイクロフォン。
8. 請求項１に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記バイアス制御回路は、前記電圧を離散的に変化させることを特徴とするマイクロフォン。
9. 請求項１に記載のマイクロフォンにおいて、
   前記バイアス制御回路は、前記電圧を連続的に変化させることを特徴とするマイクロフォン。
10. 請求項９に記載のマイクロフォンにおいて、
    前記バイアス制御回路は、アナログ回路素子（複数）を備えることを特徴とするマイクロフォン。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のマイクロフォンにおいて、
    前記バックプレートまたは前記メンブレンは、突起部（複数）を備えることを特徴とするマイクロフォン。
12. マイクロフォンの作動方法であって、
    タイマー周期Δｔを規定する周期的タイマー信号を供給するステップと、
    タイマー周期当たりのコラプスの数をカウントするステップと、
    カウントされたタイマー周期Δｔ当たりのコラプスの数に基づいて電圧変化率を決定するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

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