KR100559755B1 - 마이크로폰 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1 비트 디지탈 오디오 신호를 직접 출력하는 마이크로폰을 위한 설계를 제공한다. 전자적 아날로그-디지탈 변환기는 요구되지 않는다.

Description

마이크로폰
본 발명은 마이크로폰에 관한 것이다.
공지된 마이크로폰은 아날로그 음파(즉, 공기압의 물리적 변화)를 아날로그 전기적 오디오 신호로 변환한다. 만일 디지탈 오디오 신호가 요구된다면, 아날로그 신호는 아날로그-디지탈 변환기(DAC)에 의해 디지탈 오디오 신호로 변환되어야 한다.
이러한 아날로그-디지탈 변환의 부가적 단계는 부가적 성분을 요구하게 되며, 특히 무손실 처리가 아니라는 점이 중요하다. 즉, 원래의 아날로그 오디오 신호에 포함된 정보중 일부가 변환 에러 또는 노이즈를 통하여 변환 처리에 의해 손실된다.
따라서, 실제 음을 나타내는 공기압의 변화로부터 직접 디지탈 오디오 신호를 발생하는 마이크로폰을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 마이크로폰을 제공하며, 상기 마이크로폰은:
입사하는 음파들에 응답하여 움직일 수 있는 진동판;
진동판의 위치를 나타내는 전기적 위치 신호를 발생하는 위치 감지기;
위치 신호가 한계 신호 레벨보다 위 또는 아래인지를 나타내는 1 비트 디지탈 신호를 발생하는 스레시홀더;
디지탈 신호를 지연하는 지연기; 및
디지탈 신호에 응답하여, 디지탈 신호에 의해 나타나는 진동판의 움직임에 대해 반대 방향으로 진동판을 이동시키는 진동판 구동기를 구비한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 다음의 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
공지의 델타-시그마 변조기가 도 1에 도시되어 있다. 입력 아날로그 신호는 비교기(10)에 공급되며, 그로부터 스레시홀더(20), 지연기(30) 및 필터(40)를 구비하는 피드백 루프로 공급된다. 아날로그 신호를 나타내는 1 비트 신호는 지연기(30)에 의해 출력된다.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로폰은 유사한 원리를 이용하여 물리적 음 진동으로부터 직접 1 비트 신호를 발생한다.
도 2에서, 진동판(100)은 입사하는 음파들에 응답하여 진동한다. 진동판의 움직임은, 광빔을 빔 스플리터(120)를 통하여 진동판상으로 보내는 광원(110)으로 형성된 간섭계에 의해 감지된다. 또한 기준빔은 빔 스플리터로부터 포토다이오드(130)로 방향전환된다.
진동판으로부터 반사된 광은 빔 스플리터에 의해 포토다이오드(130)상으로 방향전환되고, 여기서 기준빔과 결합되어 진동판의 위치 변경을 가리키는 전기적 신호로 변환된다. 이러한 전기적 신호는 증폭기(160)에 의해 증폭되기 전에 스레시홀더(140)와 지연기(150)에 의해 처리된다.
다른 실시예에 있어서는, 직각 위상 관계(quadrature pahse relationship)의 2개의 광빔들을 사용하여, 개선된 위치 감지 실행을 제공한다.
진동판(100)은 두 대전판들(170) 사이에 위치된다. 진동판은 전도성이므로, (진동판을 대전시키는) 증폭기(160)에 의해 출력된 신호와 대전판들(170)의 상호작용에 의해 정전력(electrostatic force)이 진동판에 인가된다. 장치의 이러한 부분은 공지된 정전 스피커와 유사한 방식으로 동작한다.
그러므로, 도 1 및 도 2를 비교하면, 마이크로폰은 다음의 사항을 제외하고 도 1의 DSM과 동일한 방식으로 작용한다는 것을 알 수 있다:
(a) 필터(40)의 작용은 진동판(100)의 기계적 응답에 의해 제공되고: 및
(b) 비교기(10)의 작용은, 인입하는 음파들(아날로그 신호) 및 대전판들(170)과의 상호작용에 의해 인가되는 정전력에 대한 진동판의 상반된 응답(opposite response)에 의해 제공된다.
따라서, 인입하는 음 신호를 나타내는 1 비트 신호는 지연기(150)로부터 출력된다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마이크로폰을 개략적으로 도시한다.
도 3에 있어서 성분들(100, 140, 150, 160 및 170)중 일부는 도 2에 도시된 것과 동일하다. 하지만, 진동판의 위치를 검출하기 위해 광학 위치 감지기를 사용하는 것이 아니라 용량성 감지기(capacitative sensor)가 이용된다.
용량성 감지 기술은 진동판(110)과 각각의 판(170) 사이의 커패시턴스를 이용한다. 브리지 배열은, 동일한 공칭 커패시턴스를 갖는 부가적인 2개의 커패시터들(200, 210)을 판들(170) 사이에 접속함으로써 형성된다.
무선 주파수(rf) 소스(220)는 구동 증폭기(160)의 출력과 커패시터들(200, 210)의 접합점 사이에 접속된다. rf 소스의 주파수는 예컨데 5 MHz로, 오디오 대역을 상당히 벗어나도록 선택된다. 차동 증폭기(230)는 두 판들(170) 사이에 접속되고, 그 출력은 전술한 바와 같이 위치 신호를 스레시홀더(140)에의 입력으로서 제공한다.
도 4에는 등가 회로가 개략적으로 도시되며, 여기에서 진동판(100)과 판들(170) 사이의 커패시턴스가 개략적으로 커패시터들(171, 172)로 도시된다.
진동판이 한 측면으로 이동함에 따라, 커패시턴스(171, 172)중 한 커패시턴스는 증가하고, 다른 하나는 감소한다. 이러한 표준 브리지 구성에서, 진동판의 위치 변화를 나타내는 전압이 차동 증폭기(230)에 대한 입력 양단에 나타난다. 이것은 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이 처리되는 위치 신호를 형성한다.
본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명되긴 하였으나, 본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않으며, 다양한 변경 및 수정이 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고서 당업자에 의해 달성될 수 있다.
실제 음을 나타내는 공기압 변화로부터 직접 디지탈 오디오 신호를 발생하는 마이크로폰을 제공한다.
도 1은 델타-시그마 변조기의 구성도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마이크로폰의 구성도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마이크로폰의 구성도.
도 4는 도 3의 일부에 대한 등가 회로도.
@ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 @
100 : 진동판 110 : 광원
120 : 빔 스플리터 130 : 포토다이오드
140 : 스레시홀더 150 : 지연기
160 : 증폭기 170 : 대전판

Claims (6)

  1. 마이크로폰에 있어서:
    입사하는 음파들에 응답하여 움직일 수 있는 진동판;
    상기 진동판의 위치를 나타내는 전기적 위치 신호를 발생하는 위치 감지기;
    상기 위치 신호가 한계 신호 레벨보다 위 또는 아래인지를 나타내는 1 비트 디지탈 신호를 발생하는 스레시홀더;
    상기 디지탈 신호를 지연시키는 지연기; 및
    상기 디지탈 신호에 응답하여, 상기 디지탈 신호에 의해 나타내는 상기 진동판의 움직임에 대해 반대 방향으로 상기 진동판을 이동시키는 진동판 구동기를 포함하는, 마이크로폰.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 광학 위치 감지기인, 마이크로폰.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 용량성 위치 감지기인, 마이크로폰.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 진동판 구동기는, 상기 진동판에 인접한 하나 이상의 전기적 대전판들, 및 상기 지연된 디지탈 신호에 따라서 전기적 신호를 상기 진동판에 공급하는 구동기 회로를 포함하는, 마이크로폰.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 상기 하나 이상의 대전판들과 상기 진동판 사이의 커패시턴스 변화를 검출하기 위한 수단을 포함하는, 마이크로폰.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 진동판의 대향면들상에 배치된 2개의 대전판들을 포함하고, 각 대전판과 상기 진동판 사이의 커패시턴스는 브리지 측정 회로에서 각각의 아암(arm)을 형성하는, 마이크로폰.
KR1019980044681A 1997-10-24 1998-10-24 마이크로폰 KR100559755B1 (ko)

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