KR100706441B1 - Electret Condenser Microphone - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘덴서 마이크로폰 내부에 일련의 회로를 구비하여 정전기 보호 기능을 강화하고 잡음을 차단함과 아울러 바이어스를 안정화할 수 있도록 하는 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.The present invention relates to an electret condenser microphone having a series of circuits inside the condenser microphone to enhance static electricity protection, block noise, and stabilize the bias.
본 발명은 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 내부에 직렬 저항과 커패시터 성분이 있는 바리스터를 이용하여 RC 회로를 추가로 구현함으로써 TDMA 잡음을 차단할 수 있게 되고, 또한 2개의 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 설치하여 무선이나 콘텍트 ESD 테스트시 정전기 보호 효과를 가질 수 있게 되며, 이러한 정전기 보호 및 잡음 차단용 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 이동통신 단말기에 적용하는 경우 각종 이동통신 주파수 대역에서의 RF 잡음을 차단할 수 있을 뿐 아니라 최대 전력 레벨로 통화시 TDMA 잡음 레벨을 감소시킬 수 있게 된다.The present invention can further block the TDMA noise by implementing an RC circuit using a varistor having a series resistor and a capacitor component inside the electret condenser microphone, and also by installing two TVS (Transient Voltage Suppressor) diodes. Or electrostatic protection effect during contact ESD test, and when applying the electrostatic protection and noise blocking electret condenser microphone to the mobile terminal, it can block the RF noise in various mobile communication frequency bands as well as the maximum power This allows you to reduce the TDMA noise level during a call.
그리고, 본 발명의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서는 내부 아날로그 접지를 사용함에 따라 마이크로폰의 PCB 기판 제작(Artwork)이나 다른 부품간의 분리가 가능하고, 바이어스 안정화부를 구비함으로써 바이어스 전압을 안정화시킬 수 있어서 동작 안정성을 양호히 확보할 수 있으며, WCDMA 잡음 제거부를 구비함으로써 MCDMA에서 유기되는 잡음을 제거하여 WCDMA 밴드(2.1GHz) 까지 잡음 제거를 할 수 있게 된다.In addition, in the electret condenser microphone of the present invention, by using the internal analog grounding, it is possible to separate the microphone substrate PCB (Artwork) or other components, and the bias stabilization unit can stabilize the bias voltage so that the operation stability is improved. By providing a WCDMA noise canceling unit, it is possible to remove noise induced in MCDMA to remove noise up to the WCDMA band (2.1 GHz).
이동통신 단말기, 정전기 보호, TDMA 잡음, 콘덴서 마이크로폰, 다이어프램, 백-일렉트리트, 스페이서, FET, 칩 커패시터 Mobile Terminals, Static Protection, TDMA Noise, Condenser Microphones, Diaphragms, Back-Electrets, Spacers, FETs, Chip Capacitors
Description
도 1은 종래의 콘덴서 마이크로폰을 개략적으로 도시한 구성도.1 is a schematic view showing a conventional condenser microphone.
도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기에 사용되는 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 도시한 도면.2 is a view showing an electret condenser microphone used in a mobile communication terminal according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 내부 회로도.3 is an internal circuit diagram of an electret condenser microphone according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서 백-일렉트리트와 다이어프램이 형성하는 정전용량 및 전하량의 관계를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining the relationship between the capacitance and the amount of charge formed by the back- electret and the diaphragm in the electret condenser microphone according to the present invention.
도 5는 도 2에 있어, 다이어프램의 상세 구성을 도시한 도면.5 is a diagram showing a detailed configuration of a diaphragm in FIG.
도 6은 도 2에 있어, 백-일렉트리트의 상세 구성을 도시한 도면.FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of a back electret in FIG. 2; FIG.
도 7은 도 2에 있어, FET의 상세 연결 상태를 도시한 도면.7 is a diagram showing a detailed connection state of the FET in FIG.
도 8은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 주파수 응답 특성을 도시한 그래프.8 is a graph showing the frequency response characteristics of the electret condenser microphone according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 극성 패턴을 도시한 그래프.9 is a graph showing the polar pattern of the electret condenser microphone according to the present invention;
도 10은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 바이어스 전압 및 전류 소비에 따른 FET 이득 특성을 나타낸 그래프.10 is a graph showing the FET gain characteristics according to the bias voltage and current consumption of the electret condenser microphone according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 부하 저장 및 전류 소비에 따른 FET 이득 특성을 나타낸 그래프.11 is a graph showing the FET gain characteristics according to the load storage and current consumption of the electret condenser microphone according to the present invention.
도 12a는 종래의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서 최대 송신 전력 레벨을 사용하였을 때의 이득 특성을 나타낸 도면.Fig. 12A is a diagram showing gain characteristics when the maximum transmit power level is used in a conventional electret condenser microphone.
도 12b는 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서 최대 송신 전력 레벨을 사용하였을 때의 이득 특성을 나타낸 도면.Fig. 12B is a diagram showing gain characteristics when using the maximum transmit power level in the electret condenser microphone according to the present invention.
도13은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서의 WCDMA 노이즈 특성을 나타낸 도면.13 shows WCDMA noise characteristics in an electret condenser microphone according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
20 : PCB 기판 21 : MLCC20: PCB substrate 21: MLCC
22 : FET 23 : 직렬 저항22: FET 23: series resistor
24 : 바리스터 25 : TVS 다이오드24: varistor 25: TVS diode
26 : WCDMA 잡음방지부 27 : 바이어스 안정화부26: WCDMA noise prevention unit 27: bias stabilizer
30 : 다이어프램 40 : 백-일렉트리트30: diaphragm 40: back electret
50 : 스페이서 60 : 제1베이스50: spacer 60: first base
70 : 제2베이스 80 : 케이스70: second base 80: case
본 발명은 이동통신 단말기에 사용되는 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 특히 콘덴서 마이크로폰 내부에 일련의 회로를 구비하여 정전기(Electro-Static Discharge) 보호 기능을 강화하고 잡음을 차단함과 아울러 바이어스(Bias)를 안정화할 수 있도록 하는 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 스마트폰, PDA, CDMA 단말기, GSM 단말기 등과 같은 이동통신 단말기에 사용되는 콘덴서 마이크로폰은 음압에 따라 변화되는 전하량에 따라 일련의 음(소리)이 받아들여진 후에 FET(Field-Effect Transistor)를 통해 디퍼런셜 타입(Differential Type ; positive 단자 및 negative 단자가 모두 있는 타입)으로 베이스밴드 코덱(Baseband CODEC)에 공급된다.In general, a condenser microphone used in a mobile communication terminal such as a smart phone, PDA, CDMA terminal, GSM terminal, etc. receives a FET (Field-Effect Transistor) after a series of sounds are received according to the amount of charge that varies with sound pressure. It is supplied to the baseband codec in a differential type (a type having both a positive terminal and a negative terminal).
그런데, 전술한 콘덴서 마이크로폰은 그 형상을 살펴보면, 외부에 둘러쌓인 부분의 바디(Body)가 접지가 아니라 디퍼런셜의 한 단자로 형성되고, 따라서, 이동통신 단말기의 기구와 연결시 전원공급 라인과 접지 소스와의 접촉(Contact)으로 인해 마이크로폰의 입력으로 잡음(Noise)이 인입되는 문제점이 있다.However, in the condenser microphone described above, the body of the enclosed portion is formed by one terminal of the differential, not the ground, and thus, the power supply line and the ground source when connected to the mechanism of the mobile communication terminal. There is a problem that noise is introduced into the microphone due to contact with the microphone.
또한, 종래의 콘덴서 마이크로폰은 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 내부의 PCB 기판(10) 상에 칩 커패시터인 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacity)(11)와 FET(Field Effect Transistor)(12) 만으로 구성되어 있으므로, 정전기 보호(Electro-Static Discharge Protection)에서도 취약하고, 바이어스가 외부 잡음의 인입에 의해 안정되지 못하여 양호한 특성을 제공하지 못한다는 문제점이 있다.In addition, the conventional condenser microphone has a multi-layer ceramic capacity (MLCC) 11 and a field effect transistor (FET) 12, which are chip capacitors, on an
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 내부에 직렬 저항과 커패시터 성분이 있는 바리스터를 이용하여 RC 회로를 추가로 구현하여 TDMA 잡음을 차단하고, 2개의 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 설치하여 무선이나 콘텍트 ESD 테스트시 정전기 보호 효과를 가질 수 있도록 하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to further implement an RC circuit by using a varistor having a series resistor and a capacitor component in an electret condenser microphone to block TDMA noise, A TVS (Transient Voltage Suppressor) diode is installed to provide electrostatic protection for wireless or contact ESD tests.
본 발명의 다른 목적은, 정전기 보호 및 잡음 차단용 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 이동통신 단말기에 적용함으로써 GSM 주파수 대역과 DCS, PCS 주파수 대역에서 RF 잡음을 차단하고, 또한 최대 전력 레벨로 통화시 TDMA 잡음 레벨을 감소시킬 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to apply an electrostatic condenser microphone for electrostatic protection and noise blocking to a mobile communication terminal to block RF noise in GSM frequency bands, DCS and PCS frequency bands, and also to increase the TDMA noise level when talking at the maximum power level. To reduce the
본 발명의 또 다른 목적은, 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에 바이어스 안정화부를 구비하여 구동 전원으로서 인가되는 바이어스를 안정화함으로써 양호한 구동을 가능케 하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide good driving by stabilizing a bias applied as a driving power source by providing a bias stabilizing portion in an electret condenser microphone.
본 발명의 다른 목적은, 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에 WCDMA 잡음방지부를 구비하여 WCDMA 밴드 잡음을 제거하는데 있다.Another object of the present invention is to remove the WCDMA band noise by providing a WCDMA noise suppression unit in the electret condenser microphone.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, PCB 기판 상에, 게이트 단자와 소스 단자 사이에 배치된 신호생성수단에 의해 생성된 전기신호를 임피던스 매칭시켜 전달하기 위한 FET와, 상기 FET의 드레인 단자와 소스 단자 사이에 병렬로 배치되는 칩 커패시터를 구비하고 있는 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에 있어서, 상기 칩 커패시터의 양단자 각각에 직렬 저항을 배치하고 상기 직렬 저항에 대하여 병렬로 바리스터를 배치하여 구성되어서 TDMA 잡음 차단 기능을 수행하는 RC 회로와; 상기 바리스터에 `병렬로 직렬 접속되어서 정전기 보호 기능을 수행하는 두 개의 TVS 다이오드와; 상기 직렬 접속된 두 개의 TVS 다이오드의 양단에 직렬로 배치한 저항과 캐패시터 사이에 캐패시터를 병렬로 배치하여 구성되어서 WCDMA 잡음을 제거하는 WCDMA 잡음 제거부와; 상기 신호생성수단과 상기 FET의 구동을 위해 인가되는 바이어스 전압을 안정화시키는 바이어스 안정화부를 포함하는데 있다.A feature of the present invention for solving the above object is a FET for impedance matching the electrical signal generated by the signal generation means disposed between the gate terminal and the source terminal on the PCB substrate, and the FET An electret condenser microphone having a chip capacitor arranged in parallel between a drain terminal and a source terminal of the circuit, comprising: a series resistor disposed at each terminal of the chip capacitor and a varistor disposed in parallel with the series resistor; RC circuitry to perform a TDMA noise isolation function; Two TVS diodes connected in parallel to the varistor to perform an electrostatic protection function; A WCDMA noise canceling unit configured to arrange capacitors in parallel between resistors and capacitors arranged in series at both ends of the two TVS diodes connected in series to remove WCDMA noise; And a bias stabilizer for stabilizing a bias voltage applied for driving the signal generation means and the FET.
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또한, 상기 바이어스 안정화부는, 에미터 폴로우 연결된 제1 트랜지스터의 베이스에 바이어스 온/오프 제어신호를 입력하고, 상기 제1 트랜지스터와 직렬로 제2 트랜지스터로 이루어진 순방향 다이오드를 배치하고, 상기 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 사이에 제3 트랜지스터로 이루어진 순방향 다이오드를 병렬로 배치하고, 상기 제3 트랜지스터와 제1 트랜지스터 사이에 캐패시터를 병렬로 배치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the bias stabilizing unit inputs a bias on / off control signal to a base of the first transistor connected to the emitter follower, and arranges a forward diode composed of a second transistor in series with the first transistor, and the first transistor. And a forward diode comprising a third transistor in parallel between the and second transistors, and a capacitor in parallel between the third transistor and the first transistor.
아울러, 상술한 정전기 보호 및 잡음 차단이 가능한 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰은, 상기 두 개의 TVS 다이오드 사이에 하나의 접점을 형성하고, 이 접점과 마이크로폰 외부 케이스를 연결하여 아날로그 접지를 구현하는 것을 특징으로 한다.In addition, the above-described electrostatic condenser microphone capable of protecting the static electricity and blocking noise may form one contact between the two TVS diodes and connect the contact point and the microphone outer case to implement analog ground.
이때, 상기 마이크로폰 외부 케이스는, 접지 기능을 강화시키기 위해 금 코팅 처리한 케이스인 것을 특징으로 한다.In this case, the microphone outer case is characterized in that the case is gold-coated to enhance the grounding function.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 이동통신 단말기에 이용되는 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰은 첨부한 도면 도 2의 (가)에 도시한 바와 같이, 음압에 따라 진동하는 진동판 역할을 하는 다이어프램(Diaphragm)(30)과, 전극을 형성하여 정전기장을 형성하는 역할을 하는 백-일렉트리트(Back-Electret)(40)와, 그 다이어프램(30)과 백-일렉트리트(40) 사이에서 정전기장을 형성할 수 있는 공간을 형성시켜 주는 고분자 PET 필름(Polyester Film)을 이용한 스페이서(Spacer)(50) 및 신호 발생시 신호 전달이 가능하도록 사용되는 FET(내부 저항값이 100㏁ 정도임)(22)를 구비하여 이루어진다.The electret condenser microphone used in the mobile communication terminal according to the present invention includes a
그리고, 상술한 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰 내부의 PCB 기판(20) 상에는 도 2의 (나) 및 첨부한 도면 도 3에 도시한 회로도와 같이, MLCC(21)와 FET(22) 이외에 직렬 저항(Series Resistor)(23)과 커패시터 성분이 있는 바리스터(Varistor)(24)를 적용하여 구현한 RC 회로가 구비되고, 2개의 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드(25)를 설치(shunt)하여 정전기 보호 기능을 강화하고, WCDMA 잡음 방지부(26)를 구비하여 WCDMA 밴드 잡음을 방지하고, 바이어스 안 정화부(27)를 구비하여 바이어스 전압을 안정화시키게 된다.On the
또한, 상술한 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰은 첨부한 도면 도 4의 (가)와 같이, 백-일렉트리트(40)와 다이어프램(30)이 형성하는 정전용량의 변화에 의하여 음성신호가 전기신호로 변환되는 일종의 변환기로서, 'Q=CV(Q : 전하량, C : 정전용량, V : 전압)'를 이용한 원리에 따라 다이어프램(30)과 백-일렉트리트(40) 사이에 형성된 전하량은 일정함을 원칙으로 한다.In addition, in the above-described electret condenser microphone, as shown in FIG. 4A, a voice signal is converted into an electrical signal by a change in capacitance formed by the back-
이때, 도 4의 (나) 및 (다)에 도시한 바와 같이 다이어프램(30)이 진동하게 되면 정전용량은 변하지만, 다이어프램(30)과 백-일렉트리트(40) 사이에 형성된 정전기장의 세기와 전하량은 일정하기 때문에 정전용량의 변화만큼 전압값이 변동하게 된다.At this time, as shown in (b) and (c) of FIG. 4, when the
즉, 다이어프램(30)이 백-일렉트리트(40)에 가까워지면 정전용량이 커지게 되고(Q(일정)=C↑V↓), 다이어프램(30)이 백-일렉트리트(40)에서 멀어지면 정전용량이 작아지게 된다(Q(일정)=C↓V↑).That is, when the
그리고, 다이어프램(30)은 음압에 따라 진동하는 진동판의 역할과, 백-일렉트리트(40)와 함께 전극을 형성하여 정전기장을 형성하는 전극으로서의 역할을 하는데, 진동판의 역할로서 백-일렉트리트(40)와 형성한 정전기장의 정전용량 값을 조절하여 전압신호를 발생하며, 또한 정전기장 형성을 위한 전극으로 이용하기 위하여 도 5에 도시한 바와 같이 PET 필름막에 스퍼터링(Sputtering) 기술을 이용하여 금(Au) 입자를 필름 표면에 코딩 처리하게 한다.In addition, the
또한, 백-일렉트리트(40)는 다이어프램(30)과 더불어 전극을 형성함과 동시에 반영구적인 정전기장을 형성할 수 있도록 도 6에 도시한 바와 같이 금속판(Metal Plate) 위에 고분자 FEP 필름(Fluorinated Ethylene Propylene copolymer Film)을 박층(Laminating) 처리하여 전하를 포함할 수 있도록 만든 소자로서, 다이어프램(30)이 진동할 수 있도록 금속판 양쪽에 에어 홀(Air Hole)을 가지고 있으며, 콘덴서 마이크로폰의 감도 특성 및 신뢰성 특성에 가장 큰 영향을 미치는 소자이다.In addition, the
다음으로, 스페이서(50)는 다이어프램(30)과 백-일렉트리트(40) 사이에서 정전기장을 형성할 수 있는 공간을 형성시켜 주는 소자로서, 고분자 PET 필름을 사용하며, 제1베이스(60)는 고분자 물질로 형성되어 콘덴서 마이크로폰의 구조를 유지하고 백-일렉트리트(40)를 고정시켜 주는 역할을 하고, 또한 케이스(80)와 제2베이스(70)를 통해 흐르는 신호 전압이 단락되는 것을 방지하여 준다.Next, the
여기서, 제2베이스(70)는 백-일렉트리트(40)와 다이어프램(30)에 의하여 생성된 전기신호를 PCB 기판(20)에 전달해 주는 도선 역할을 하는 소자로서, 황동에 금(Au) 코딩 처리하여 전기적 저항을 낮추게 되며, 제1베이스(60) 내에서 백-일렉트리트(40)와 PCB 기판(20)에 접촉되어 있다.Here, the
그리고, PCB 기판(20)은 제2베이스(70)를 통해 전달된 전기신호를 일련의 회로를 형성하여 FET(22)의 게이트 단자에 전달해 주며, '+' 단자(MIC_P) 및 '-' 단자(MIC_N)를 형성하여 신호를 외부 단자에 연결시켜 주고, 제어단자(BC)를 구비하여 외부로부터의 바이어스 제어신호를 입력시켜주는 역할을 한다.In addition, the
또한, FET(22)는 외부 회로와의 임피던스를 매칭시켜 콘덴서 마이크로폰에서 발생된 신호를 다음 단으로 전달해 주는 역할을 하는데, 이는 콘덴서 마이크로폰이 신호 발생시 100㏁ 정도의 내부 저항값을 갖기 때문에 입력 임피던스가 크고 출력 임피던스가 작도록 임피던스를 변환시켜 주는 특성을 가지며, 도 7에 도시한 바와 같이 드레인 단자(D)는 마이크의 '+' 단자(MIC_P)와 연결되고 소스 단자(S)는 마이크의 '-' 단자(MIC_N)와 연결된다.In addition, the
상술한 콘덴서 마이크로폰의 외부 형상을 이루는 케이스(80)는 '-' 단자와 연결되어 아날로그 접지(AGND) 기능을 하게 되며, 이를 위해 케이스(80)에 금 코팅 처리를 하여 접지 기능을 강화시키고, 또한 마이크로폰 공정의 마지막 단계인 컬링(Curling) 공정을 거쳐 사운드 홀(Sound Hall)을 제외한 외부로부터의 음이 마이크로폰 내부로 인입(외부 음이 인입되는 경우 주파수 불량의 원인이 됨)되는 것을 차단시켜 준다.The
그리고, 칩 커패시터(Chip Capacitor)인 MLCC(21)는 RF 잡음을 차단시키기 위하여 PCB 기판(20) 상에 접합되는 소자로서, FET(22)의 소스 단자와 드레인 단자에 걸쳐 병렬로 배치되며, 직렬 공진 필터로 이동통신 단말기의 주파수 대역에 따라 필터링을 위한 커패시터 용량값이 결정된다. 예컨대, 900㎒ 주파수 대역을 갖는 단말기의 경우 33㎊의 용량값을 갖는 칩 커패시터가 사용되고, 1.8㎓ 주파수 대역을 갖는 단말기의 경우 10㎊의 용량값을 갖는 칩 커패시터가 사용된다.In addition, the
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Microphone; ECM)은 도 8에 도시한 그래프와 같이 3㎑ 주파수까지 약 -42dB의 이득을 갖는 주파수 응답 특성을 가지며, 그 극성 패턴(Polar Pattern)은 도 9에 도시한 그래프와 같은 특성을 갖는데, 이는 모두 무지향성(Omni-Directional) 마이크로폰에서의 특성을 나타낸다.As described above, the electret condenser microphone (ECM) according to the present invention has a frequency response characteristic having a gain of about -42 dB up to a 3 kHz frequency as shown in the graph shown in FIG. Pattern) has the same characteristics as the graph shown in FIG. 9, which all exhibits characteristics in omni-directional microphones.
도 10은 바이어스 전압 및 전류 소비(bias voltage & current consumption)에 따른 FET 이득 특성을 나타낸 그래프이고, 도 11은 부하 저장 및 전류 소비(load resistance & current consumption)에 따른 FET 이득 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph illustrating FET gain characteristics according to bias voltage and current consumption, and FIG. 11 is a graph illustrating FET gain characteristics according to load storage and current consumption.
한편, 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 보다 상세히 설명하면 도 3에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는데, ECM 케이스(80) 내부에 FET(22)와, GSM 주파수 대역(800㎒나 900㎒) 및 DCS, PCS 주파수 대역의 RF 잡음을 차단하기 위하여 MLCC(21)인 커패시터가 FET(22)의 소스 단자(S)와 드레인 단자(D)에 걸쳐 병렬로 배치되며, GSM 주파수 대역 및 DCS, PCS 주파수 대역에서 최대 전력 레벨로 통화시 TDMA 잡음을 차단시키기 위하여 직렬 저항(23)과 분로(Shunt) 커패시터 성분이 있는 바리스터(24)를 연결하고, 또한 출력단에 2 개의 TVS 다이오드(25)를 연결하여 무선(Air)이나 콘택트(Contact) 정전기 테스트시 정전기 보호 기능을 제공한다. 그리고, 저항과 캐패시터로 연결 구성된 WCDMA 잡음 방지부(26)를 구비하여 WCDMA 밴드(2.1GHz) 잡음을 제거하는 기능을 제공하고, 트랜지스터(Q2∼Q4)와 캐패시터로 연결 구성된 바이어스 안정화부(27)를 구비하여 마이크로폰의 바이어스 전압을 안정화하는 기능을 제공한다.Meanwhile, when the electret condenser microphone according to the present invention is described in more detail, it has a circuit configuration as shown in FIG. 3, wherein the
또한, 바이어스 안정화부(27)에서, 트랜지스터(Q2)로 에미터 폴로워(emitter follower) 회로를 구성하되 베이스단자에 제어단자(BC)를 접속하여 바이어스 온/오 프를 제어하기 위한 제어신호를 입력하여 바이어스 온/오프를 제어하고, 트랜지스터(Q3)에 의해 순방향 다이오드를 구성하여 바이어스 전압(Vdd)을 안정적으로 공급케 하고, 트랜지스터(Q3)와 트랜지스터(Q4) 사이의 캐패시터는 바이패스 기능을 수행하고, 트랜지스터(Q4)에 의해 순방향 다이오드를 구성하여 역 유입되는 잡음을 차단하였으며, 트랜지스터(Q3),(Q4)로 순방향 다이오드를 구성한 이유는 일반 다이오드는 전압 강하가 너무 크다는 점을 보완하기 위한 것이다. 그리고, WCDMA 잡음 제거부(26)는 WCDMA에서 유기되는 잡음을 제거함으로써 쿼드밴드의 잡음 제거가 가능한데, WCDMA 밴드에서 유기되는 잡음을 제거하기 위해서는 인간이 청취 가능한 주파수는 대략 20∼20,000Hz 이나 대부분 인간의 달팽이 관에서 받아들이는 주파수는 5KHz이내 이므로 컷 오프 주파수를 5KHz로 두었으며 이를 이용한 수식은 "컷 오프 주파수 = 1/2πRC" 이다.In addition, in the
상술한 바와 같이, 종래의 디퍼런셜 타입을 사용하는 콘덴서 마이크로폰의 경우 내부 접지를 사용하지 않고, 마이크의 '+' 및 '-' 단자의 두 핀이 베이스밴드 코덱의 입력으로 들어감에 따라 정전기 보호 소자를 외부에 구성해야 하는 문제점이 있으며, 마이크로폰의 PCB 기판 제작(Artwork)이나 라인 구성시 회로 구성을 하여도 정전기 보호 효과를 보지 못하는 경우가 발쟁하지만, 본 발명에서는 콘덴서 마이크로폰 내부에 구성하고, 내부 접지를 아날로그 접지(AGND)로 사용함에 따라 콘덴서 마이크로폰에서 코덱으로 연결되는 라인을 분리(Isolation)시키는 효과를 갖게 되며, 이로 인해 정전기 보호 효과를 가지게 된다.As described above, the condenser microphone using the conventional differential type does not use internal grounding, and as the two pins of the '+' and '-' terminals of the microphone enter the input of the baseband codec, There is a problem to be configured externally, even if the circuit configuration in the PCB substrate (Artwork) or the line configuration of the microphone, even if the circuit does not see the effect of the electrostatic protection, but in the present invention is configured inside the condenser microphone, the internal ground As it is used as the analog ground (AGND), it has the effect of isolating the line from the condenser microphone to the codec, thereby having an electrostatic protection effect.
또한, 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 DCS 주파수 대역 및 GSM 주파수 대역 에서 최대 송신 전력 레벨을 사용하였을 때의 이득 특성은 도 12a 및 도 12b에 도시한 그래프와 같은데, 도 12a는 종래의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 사용하였을 때의 이득 특성을 나타내고, 도 12b는 본 발명에 따른 정전기 보호 및 TDMA 잡음 차단용 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 사용하였을 때의 이득 특성을 나타낸다. 여기서, (가)는 DCS 주파수 대역인 경우이고, (나)는 GSM 주파수 대역인 경우이며, (다)는 DCS 주파수 대역인 경우와 GSM 주파수 대역인 경우를 각각 비교해 놓은 테이블이다.In addition, the gain characteristics when the maximum transmission power level is used in the DCS frequency band and the GSM frequency band of the electret condenser microphone are as shown in the graphs shown in FIGS. 12A and 12B, and FIG. 12A uses a conventional electret condenser microphone. Fig. 12B shows gain characteristics when the electret condenser microphone for electrostatic protection and TDMA noise isolation according to the present invention is used. Here, (a) is the case of DCS frequency band, (b) is the case of GSM frequency band, and (c) is a table comparing the case of DCS frequency band and the case of GSM frequency band, respectively.
아울러, 도13은 본 발명에 따른 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 WCDMA 잡음 특성을 도시한 그래프인데, WCDMA 잡음 제거부(26)를 적용하지 않은 경우에는 WCDMA 송신 전력 레벨인 상태에서 도13의 (가)와 같은 특성을 갖게 되고, WCDMA 잡음 제거부(26)를 적용한 경우에는 도13의 (나)와 같은 특성을 갖게 되며, 도13의 (다)는 WCDMA 모드에서의 특성 값을 나타낸 테이블이다. 13 is a graph illustrating the WCDMA noise characteristics of the electret condenser microphone according to the present invention. When the
또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.In addition, the embodiments according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various alternatives, modifications, and changes can be made within the scope apparent to those skilled in the art.
이상과 같이, 본 발명은 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰의 내부에 직렬 저항과 커패시터 성분이 있는 바리스터를 이용하여 RC 회로를 추가로 구현함으로써 TDMA 잡음을 차단할 수 있게 되고, 또한 2개의 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 설치하여 무선이나 콘텍트 ESD 테스트시 정전기 보호 효과를 가질 수 있게 된다.As described above, the present invention can further block the TDMA noise by additionally implementing an RC circuit using a varistor having a series resistor and a capacitor component inside the electret condenser microphone, and further, two TVS (Transient Voltage Suppressor) diodes. It can be installed to have static protection effect during wireless or contact ESD test.
또한, 본 발명의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰을 이동통신 단말기에 적용하는 경우 GSM 주파수 대역과 DCS, PCS 주파수 대역의 RF 잡음을 차단할 수 있게 되며, 또한 그 주파수 대역에서 최대 전력 레벨로 통화시 TDMA 잡음 레벨을 감소시킬 수 있게 된다.In addition, when the electret condenser microphone of the present invention is applied to a mobile communication terminal, it is possible to cut off the RF noise of the GSM frequency band, the DCS, and the PCS frequency band. Can be reduced.
나아가, 본 발명의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서는 내부 아날로그 접지를 사용함에 따라 마이크로폰의 PCB 기판 제작(Artwork)이나 다른 부품간의 분리가 가능해진다.Further, in the electret condenser microphone of the present invention, internal analog grounding is used, thereby allowing the microphone PCB fabrication or separation between other components.
아울러, 본 발명의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서는 바이어스 안정화부를 구비함으로써 바이어스 전압을 안정화시킬 수 있어서 동작 안정성을 양호히 확보할 수 있게 된다.In addition, in the electret condenser microphone of the present invention, by providing a bias stabilizing part, the bias voltage can be stabilized, and thus, operation stability can be satisfactorily secured.
또한, 본 발명의 일렉트리트 콘덴서 마이크로폰에서는 WCDMA 잡음 제거부를 구비함으로써 MCDMA에서 유기되는 잡음을 제거하여 WCDMA 밴드(2.1GHz) 까지 잡음 제거를 할 수 있게 된다.In addition, the electret condenser microphone of the present invention includes a WCDMA noise canceling unit, thereby removing noise induced by MCDMA, thereby removing noise up to the WCDMA band (2.1 GHz).
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