KR101781555B1 - Read out circuit for microphone sensor - Google Patents

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KR101781555B1
KR101781555B1 KR1020160150297A KR20160150297A KR101781555B1 KR 101781555 B1 KR101781555 B1 KR 101781555B1 KR 1020160150297 A KR1020160150297 A KR 1020160150297A KR 20160150297 A KR20160150297 A KR 20160150297A KR 101781555 B1 KR101781555 B1 KR 101781555B1
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김성렬
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주식회사 에이디텍
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Abstract

본 발명은 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 관한 것으로서 음압의 변화에 대응하는 센싱 신호를 전달하는 제1 단자와 센서 바이어스 전압의 전달을 위한 제2 단자를 갖는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 있어서, 버퍼, 입력 커패시터, 피드백 커패시터, 센서 바이어스부 및 센서 바이어스부의 센서 바이어스 전압을 제2 단자로 전달하며, 피드백 커패시터와 커플링되어 센서 바이어스 전압에 대한 제2 필터링을 수행하고, 버퍼의 출력단으로부터 제2 단자로 피드백되는 센싱 신호에 대한 피드백 경로와 센서 바이어스부의 전압 환경을 분리하는 분리부를 포함한다.The present invention relates to a lead-out circuit for a microphone sensor, the lead-out circuit for a microphone sensor having a first terminal for transmitting a sensing signal corresponding to a change in sound pressure and a second terminal for transmitting a sensor bias voltage, The sensor bias voltage of the buffer, the input capacitor, the feedback capacitor, the sensor bias portion, and the sensor bias portion is transmitted to the second terminal, and is coupled to the feedback capacitor to perform a second filtering on the sensor bias voltage. And a separator for separating the feedback path for the sensing signal fed back to the terminal and the voltage environment of the sensor bias unit.

Description

마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로{READ OUT CIRCUIT FOR MICROPHONE SENSOR}[0001] READOUT CIRCUIT FOR MICROPHONE SENSOR [0002]

본 발명은 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 전압 버퍼를 이용하여 신호대 잡음비가 향상된 마이크로폰 시스템을 구성하는 리드 아웃 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a lead-out circuit for a microphone sensor, and more particularly, to a lead-out circuit constituting a microphone system using a voltage buffer to improve a signal-to-noise ratio.

셀룰러 전화, 디지털 오디오 레코더, 개인용 컴퓨터 및 원격회의 시스템과 같은 다양한 소비자 애플리케이션에서 오디오 마이크로폰이 공통으로 사용되고 있다. 오디오 마이크로폰에 사용되는 센서는 ECM(Electret Condenser Microphone)과 MEMS(Micro Electro-Mechanical System)가 대표적으로 예시될 수 있다. ECM 마이크로폰의 경우, 주로 저비용 애플리케이션에 사용되며, MEMS 마이크로폰은 주로 상대적으로 높은 품질이 요구되는 애플리케이션에 사용된다.Audio microphones are commonly used in a variety of consumer applications such as cellular telephones, digital audio recorders, personal computers, and teleconferencing systems. Electrically conductive microphones (ECM) and micro electro-mechanical systems (MEMS) are examples of sensors used in audio microphones. For ECM microphones, they are used primarily for low-cost applications, and MEMS microphones are used primarily in applications where relatively high quality is required.

ECM 마이크로폰은 개별적인 부품들로 구성되기 때문에 그 제조 과정에 있어서 많은 단계를 걸쳐야 해서 비용과 시간이 많이 요구된다. 그러한 이유로 ECM 마이크로폰은 높은 수준의 사운드 품질을 저비용을 제공하는 것에 어려움이 있다. 반면, MEMS 마이크로폰은 압력 민감형 다이아프램이 집적 회로 상에 구현될 수 있는 장점이 있어, 고효율 저비용의 마이크로폰 생성이 가능하다.Because the ECM microphone is made up of individual components, it takes a lot of steps in the manufacturing process, which is costly and time-consuming. For that reason, ECM microphones have difficulty in providing high quality sound quality and low cost. On the other hand, MEMS microphones have the advantage that a pressure-sensitive diaphragm can be implemented on an integrated circuit, thereby enabling the production of a high-efficiency and low-cost microphone.

마이크로폰에 있어서 리드 아웃 회로는 마이크로폰 센서에 연결되어 마이크로폰 센서로부터 출력되는 신호를 처리하여 다른 부품 또는 애플리케이션에 전달하는 역할을 한다. 그러나, 마이크로폰 센서가 커패시터형인 경우, 마이크로폰 센서는 높은 출력 임피던스를 갖게 되고, 그로 인하여 리드 아웃 회로와의 인터페이싱에 문제점이 발생한다.In a microphone, a lead-out circuit is connected to a microphone sensor to process a signal output from the microphone sensor and transmit the signal to another component or application. However, when the microphone sensor is a capacitor type, the microphone sensor has a high output impedance, thereby causing a problem in interfacing with the lead-out circuit.

예를 들어, 리드 아웃 회로에 의한 로딩은 마이크로폰의 출력 신호를 감쇄시킬 수 있다. 또한 집적 회로상에 구현된 MEMS 마이크로폰의 감도는 제작 특성과 제작 환경에 따라 다양한 값을 가질 수 있고, 그로 인하여 리드 아웃 회로의 출력이 마이크로폰 센서에 따라 서로 다를 수 있다. 따라서 리드 아웃 회로의 출력을 리드 아웃 회로 이후의 시스템이 필요로 하는 크기로 일정하게 유지하기 위해선 마이크로폰 센서의 출력을 증폭시키거나 감소시키는 기능을 구비하여야 한다.For example, loading by a lead-out circuit can attenuate the output signal of the microphone. Also, the sensitivity of a MEMS microphone implemented on an integrated circuit may have various values depending on fabrication characteristics and fabrication environment, so that the output of the lead-out circuit may differ from one another depending on the microphone sensor. Therefore, in order to keep the output of the lead-out circuit constant to the size required by the system after the lead-out circuit, the function of amplifying or reducing the output of the microphone sensor must be provided.

종래의 리드 아웃 회로는 증폭기의 이득을 조정함으로써 그 출력을 증폭시키거나 감소시키는 방식을 사용한다. 그러나 증폭기의 출력을 증폭시키는 경우, 증폭기의 잡음도 같이 증폭되어 리드 아웃 회로의 SNR(Signal to Noise Ratio) 특성이 개선되지 않는 문제가 있다. A conventional lead-out circuit uses a method of amplifying or reducing its output by adjusting the gain of the amplifier. However, when the output of the amplifier is amplified, the noise of the amplifier is also amplified so that the SNR (Signal to Noise Ratio) characteristic of the readout circuit is not improved.

또한, 증폭기의 잡음 발생을 억제하기 위하여 커패시터로 피드백 회로를 구성함으로써 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 구성이 제시될 수 있다. 그러나 이러한 경우, 리드 아웃 회로의 이득 조정을 위해 커패시터의 커패시턴스가 같이 조정되어야 한다. 결과적으로 리드 아웃 회로의 이득이 높아질수록 증폭기의 잡음도 증가하게 되어 리드아웃 회로의 SNR 특성을 유지하면서 이득을 조정하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다.Further, a configuration for controlling the gain of the readout circuit by constituting a feedback circuit with a capacitor in order to suppress the noise of the amplifier can be presented. In this case, however, the capacitance of the capacitor must be adjusted in order to adjust the gain of the readout circuit. As a result, as the gain of the readout circuit increases, the noise of the amplifier also increases, which makes it difficult to adjust the gain while maintaining the SNR characteristics of the readout circuit.

또한, 마이크로폰 센서의 구동을 위한 바이어싱을 위해선 전하 펌프된 전압이 사용될 수 있는데, 전하 펌프 과정에서 발생한 잡음이 마이크로폰 센서의 바이어스에 포함되어 마이크로폰 센서의 잡음을 증가시키게 되므로 마이크로폰 센서의 SNR 특성이 악화되는 문제점이 있다.Also, since the noise generated in the charge pump process is included in the bias of the microphone sensor to increase the noise of the microphone sensor, the SNR characteristic of the microphone sensor deteriorates .

한편, 통신 기기에 사용되는 마이크로폰의 경우, 고주파 통신 신호가 리드 아웃 회로와 마이크로폰 센서와 연결되는 단자들을 통해 유입되어 복조화되고, 그로 인하여 마이크로폰의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a microphone used in a communication device, a high frequency communication signal flows through the terminals connected to the lead-out circuit and the microphone sensor to be demodulated, thereby deteriorating the performance of the microphone.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 마이크로폰 센서의 감도에 대응하여 일정한 출력을 제공하는 것이 용이한 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lead-out circuit for a microphone sensor that is easy to provide a constant output in response to the sensitivity of various microphone sensors.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 리드 아웃 회로의 SNR을 향상시킬 수 있는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a lead-out circuit for a microphone sensor capable of improving the SNR of a lead-out circuit.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 마이크로폰 센서를 바이어싱 하기 위한 전압에 포함된 잡음에 대한 필터링을 통해 마이크로폰 센서의 잡음 기능을 향상시키는 것에 있다.Another object of the present invention is to improve the noise function of the microphone sensor by filtering the noise included in the voltage for biasing the microphone sensor.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 마이크로폰 센서와 리드 아웃 회로가 연결되는 단자를 통해 유입되는 고주파 잡음에 의한 마이크로폰의 성능 저하를 완화시킬 수 있는 리드 아웃 회로를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a lead-out circuit capable of mitigating performance degradation of a microphone due to high-frequency noise introduced through a terminal to which a microphone sensor and a lead-out circuit are connected.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로폰 센서를 위한 리드아웃 회로는 음압의 변화에 대응하는 센싱 신호를 전달하는 제1 단자와 센서 바이어스 전압의 전달을 위한 제2 단자를 갖는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 있어서, 상기 제1 단자를 통하여 입력단에 전달되는 상기 센싱 신호를 출력하는 버퍼; 상기 제1 단자와 상기 버퍼의 입력단 사이의 입력 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 입력 커패시터; 상기 제2 단자와 상기 버퍼의 출력단 사이의 피드백 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 피드백 커패시터; 상기 마이크로폰 센서의 구동을 위한 상기 센서 바이어스 전압을 제공하고, 상기 센서 바이어스 전압에 섞인 잡음을 제거하는 제1 필터링을 수행하는 센서 바이어스부; 및 상기 센서 바이어스부의 상기 센서 바이어스 전압을 상기 제2 단자로 전달하며, 상기 피드백 커패시터와 커플링되어 상기 센서 바이어스 전압에 대한 제2 필터링을 수행하고, 상기 버퍼의 출력단으로부터 상기 제2 단자로 피드백되는 상기 센싱 신호에 대한 피드백 경로와 상기 센서 바이어스부의 전압 환경을 분리하는 분리부; 를 포함한다. In order to solve the above problems, a lead-out circuit for a microphone sensor according to the present invention includes a microphone sensor having a first terminal for transmitting a sensing signal corresponding to a change in sound pressure and a second terminal for transmitting a sensor bias voltage A readout circuit comprising: a buffer for outputting the sensing signal transmitted to an input terminal through the first terminal; An input capacitor acting as an input impedance between the first terminal and the input of the buffer and controlling a gain of the readout circuit; A feedback capacitor acting as a feedback impedance between the second terminal and the output terminal of the buffer, and controlling a gain of the readout circuit; A sensor bias unit for providing the sensor bias voltage for driving the microphone sensor and performing first filtering to remove noise mixed with the sensor bias voltage; And a second filter coupled to the feedback capacitor to perform a second filtering on the sensor bias voltage and to feedback from the output terminal of the buffer to the second terminal, A separation unit for separating a feedback path for the sensing signal and a voltage environment of the sensor bias unit; .

또한, 상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로는 음압의 변화에 대응하는 센싱 신호를 제공받는 제1 단자와 센서 바이어스 전압의 인가를 위한 제2 단자를 갖는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 있어서, 상기 제1 단자를 통하여 입력단에 전달되는 상기 센싱 신호를 출력하는 버퍼; 상기 제1 단자와 상기 버퍼의 상기 입력단 사이의 입력 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 입력 커패시터; 상기 입력 커패시터와 커플링되어 저역 통과 필터 동작을 수행함으로써 상기 입력 커패시터와 상기 마이크로폰 센서를 상기 저역 통과 필터 동작에 의해 필터링되는 고주파수 대역에서 분리시키고 상기 저역 통과 필터 동작에 의해 통과되는 동작 주파수 대역에서 연결하는 입력 필터부; 상기 제2 단자와 상기 버퍼의 출력단 사이의 피드백 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 피드백 커패시터; 상기 마이크로폰 센서의 구동을 위한 상기 센서 바이어스 전압을 제공하고, 상기 센서 바이어스 전압에 섞인 잡음을 제거하는 제1 필터링을 수행하는 센서 바이어스부; 및 상기 센서 바이어스부의 상기 센서 바이어스 전압을 상기 제2 단자로 전달하며, 상기 피드백 커패시터와 커플링되어 상기 센서 바이어스 전압에 대한 제2 필터링을 수행하고, 상기 피드백 커패시터를 포함하는 상기 센싱 신호에 대한 피드백 경로와 상기 센서 바이어스부의 전압 환경을 분리하는 분리부; 를 포함한다.In order to solve the above problems, a lead-out circuit for a microphone sensor according to the present invention has a first terminal receiving a sensing signal corresponding to a change in sound pressure and a second terminal for applying a sensor bias voltage A lead-out circuit for a microphone sensor, comprising: a buffer for outputting the sensing signal transmitted to an input terminal through the first terminal; An input capacitor acting as an input impedance between the first terminal and the input terminal of the buffer and controlling a gain of the readout circuit; Pass filter operatively coupled to the input capacitor to isolate the input capacitor and the microphone sensor in a high frequency band filtered by the low pass filter operation and to provide a connection in an operating frequency band that is passed by the low pass filter operation. An input filter unit; A feedback capacitor acting as a feedback impedance between the second terminal and the output terminal of the buffer, and controlling a gain of the readout circuit; A sensor bias unit for providing the sensor bias voltage for driving the microphone sensor and performing first filtering to remove noise mixed with the sensor bias voltage; And a second feedback circuit coupled to the feedback capacitor to perform a second filtering on the sensor bias voltage and to provide feedback on the sensing signal including the feedback capacitor to the second terminal, A separation unit for separating a path and a voltage environment of the sensor bias unit; .

본 발명에 따른 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로는 다양한 마이크로폰 센서의 감도에 대응하여 일정한 출력을 용이하게 제공함으로써 리드 아웃 회로의 인터페이스 기능을 향상 시킬 수 있다. The lead-out circuit for the microphone sensor according to the present invention can improve the interface function of the lead-out circuit by easily providing a constant output corresponding to the sensitivity of various microphone sensors.

또한, 본 발명에 따른 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로는 리드 아웃 회로의 SNR 특성을 향상시키는 효과가 있다.Further, the lead-out circuit for the microphone sensor according to the present invention has an effect of improving the SNR characteristic of the lead-out circuit.

또한, 본 발명은 마이크로폰 센서를 바이어싱 하기 위한 전압에 포함된 잡음에 대한 필터링을 통해 마이크로폰 센서의 잡음 기능을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the noise function of the microphone sensor by filtering the noise included in the voltage for biasing the microphone sensor.

또한, 본 발명은 마이크로폰 센서와 리드 아웃 회로가 연결되는 단자를 통해 유입되는 고주파 잡음에 의한 마이크로폰의 성능 저하를 완화시킬 수 있다.In addition, the present invention can alleviate the performance degradation of the microphone due to the high frequency noise introduced through the terminal to which the microphone sensor and the lead-out circuit are connected.

도 1은 본 발명의 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 따른 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 따른 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an embodiment according to a lead-out circuit for a microphone sensor of the present invention.
2 is a circuit diagram showing another embodiment of the lead-out circuit for the microphone sensor of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of description and should not be interpreted as limiting the scope of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention and thus various equivalents and modifications Can be.

도 1은 본 발명의 리드 아웃 회로에 따른 실시예를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an embodiment according to a readout circuit of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 리드 아웃 회로(200)는 버퍼(210), 입력 커패시터 (Cin), 피드백 커패시터(Cfb), 분리부(220) 및 센서 바이어스부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the lead-out circuit 200 of the present invention includes a buffer 210, an input capacitor Cin, a feedback capacitor Cfb, a separator 220, and a sensor bias unit 230.

마이크로폰 센서(100)는 센서 바이어스 전압을 통해 음압의 변화를 감지하고 센싱 신호를 생성한다. 보다 구체적으로, 마이크로폰 센서(100)는 제2 단자(20)를 통해 유입되는 센서 바이어스 전압에 대응하여 마이크로폰 센서(100)에 내장된 센서를 통해 센싱 신호를 생성할 수 있다.The microphone sensor 100 senses a change in sound pressure through the sensor bias voltage and generates a sensing signal. More specifically, the microphone sensor 100 may generate a sensing signal through a sensor built in the microphone sensor 100 in response to a sensor bias voltage flowing through the second terminal 20.

여기서 센서 바이어스 전압은 하기할 센서 바이어스부(300)로부터 생성되고 마이크로폰 센서(100)의 바이어싱을 위한 전압이다. 센서 바이어스 전압은 마이크로폰의 성능이나 환경에 따라 다양한 크기로 형성될 수 있다.Here, the sensor bias voltage is a voltage for biasing the microphone sensor 100 generated from the sensor bias unit 300 to be performed. The sensor bias voltage can be formed in various sizes depending on the performance or environment of the microphone.

마이크로폰 센서(100)는 음파 또는 초음파를 수신하여 수신된 음파 또는 초음파의 진동을 기반으로 센싱 신호를 발생시키는 센서로 구성될 수 있다. 마이크로폰 센서(100)에 사용되는 센서는 다양한 종류의 전자적 센서가 예시될 수 있으나, 본 발명에서는 커패시터형 마이크로폰 센서를 예시하고, 그 중에서도 MEMS 마이크로폰을 예시하여 설명한다. The microphone sensor 100 may be a sensor that receives a sound wave or an ultrasonic wave and generates a sensing signal based on the received sound wave or the vibration of the ultrasonic wave. The sensor used in the microphone sensor 100 may be various types of electronic sensors. In the present invention, a capacitor type microphone sensor is exemplified, and a MEMS microphone is exemplified.

본 발명은 마이크로폰 센서(100)가 커패시터형으로서 직류 바이어스 방식으로 동작하는 것을 예시한다. 마이크로폰 센서(100)는 전극층(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 전극층은 음압에 따라 간격이 변화될 수 있고, 변화된 전극층의 간격에 따라 커패시턴스 값이 변화하는 가변 커패시터의 특성을 가질 수 있다.The present invention illustrates that the microphone sensor (100) operates in a DC biased manner as a capacitor type. The microphone sensor 100 may include an electrode layer (not shown). Such an electrode layer may have a variable capacitor characteristic in which the interval may vary according to the negative pressure, and the capacitance value varies according to the interval of the changed electrode layer.

도 1을 참조하면, 마이크로폰 센서(100)는 센서 바이어스 전압이 인가된 상태에서 음압이 변화될 경우, 커패시턴스의 크기가 변화되는 커패시터(Co)를 포함한다. 여기서 커패시터(Co)는 마이크로폰 센서(100)의 평균 커패시턴스이고, 커패시터(Cp)는 마이크로폰 센서(100)의 제작에 수반되는 기생 커패시턴스를 의미할 수 있다. 상기한 구성을 통해, 마이크로폰 센서(100)가 수신하는 음압의 크기에 따라 센싱 신호의 크기가 변화하게 된다. 센싱 신호는 제1 단자(10)를 통하여 리드 아웃 회로(200)에 제공된다.Referring to FIG. 1, the microphone sensor 100 includes a capacitor Co whose capacitance is changed when the negative pressure is changed while the sensor bias voltage is applied. Where the capacitor Co is the average capacitance of the microphone sensor 100 and the capacitor Cp may be the parasitic capacitance associated with the fabrication of the microphone sensor 100. Through the above-described configuration, the magnitude of the sensing signal changes according to the magnitude of the sound pressure received by the microphone sensor 100. [ The sensing signal is provided to the lead-out circuit 200 through the first terminal 10.

리드 아웃 회로(200)는 마이크로폰 센서(100)가 동작하기 위한 센서 바이어스 전압을 제공하고, 상기 센싱 신호의 잡음을 제거하여 외부(OUT)로 출력할 수 있다.The lead-out circuit 200 provides a sensor bias voltage for operating the microphone sensor 100, and can remove the noise of the sensing signal and output it to the outside (OUT).

리드 아웃 회로(200)는 외부로부터 동작 전압을 제공 받기 위한 추가적인 입력 단자(도시하지 않음) 또는 마이크로폰 센서(100)에서 생성되는 센싱 신호를 외부로 제공하기 위한 출력 단자(도시하지 않음)를 더 구비할 수 있다.The lead-out circuit 200 further includes an additional input terminal (not shown) for receiving an operating voltage from the outside or an output terminal (not shown) for providing a sensing signal generated by the microphone sensor 100 to the outside can do.

제1 단자(10)는 마이크로폰 센서(100)에서 제공되는 센싱 신호를 리드 아웃 회로(200)에 제공할 수 있고, 제2 단자(20)는 리드 아웃 회로(200)에서 제공되는 센서 바이어스 전압을 마이크로폰 센서(100)에 전달할 수 있다.The first terminal 10 may provide the sensing signal provided by the microphone sensor 100 to the lead-out circuit 200 and the second terminal 20 may provide the sensor bias voltage provided by the lead- To the microphone sensor (100).

제1 단자(10)와 제2 단자(20)는 리드 아웃 회로(200)와 마이크로폰 센서(100)의 사이에 위치하며, 리드 아웃 회로(200)와 마이크로폰 센서(100)를 물리적으로 연결하기 위한 핀 형태일 수 있다.The first terminal 10 and the second terminal 20 are located between the lead-out circuit 200 and the microphone sensor 100 and are used for physically connecting the lead- May be in the form of a pin.

리드 아웃 회로(200)는 버퍼(210), 입력 커패시터(Cin), 피드백 커패시터(Cfb), 분리부(220), 센서 바이어스부(230)를 포함할 수 있다. 리드 아웃 회로(200)가 포함하는 구성들은 리드 아웃 회로(200) 상에 하나의 칩으로 집적되어 구현될 수 있다.The readout circuit 200 may include a buffer 210, an input capacitor Cin, a feedback capacitor Cfb, a separation unit 220, and a sensor bias unit 230. The configurations included in the readout circuit 200 may be implemented by being integrated into one chip on the lead-out circuit 200. [

버퍼(210)는 제1 단자(10)에 연결되는 입력단과 제2 단자(20)에 연결되는 출력단으로 구성되고 마이크로폰 센서(100)으로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 입력 커패시터(Cin)는 버퍼(210)의 입력단과 제1 단자(10) 사이의 노드에 일단이 연결될 수 있다. 버퍼 바이어스부(212)는 버퍼(210)의 입력단과 제1 단자(10) 사이의 노드에 일단이 연결될 수 있다. 피드백 커패시터(Cfb)는 버퍼(210)의 출력단과 제2 단자(20) 사이에 연결될 수 있다. 그리고 버퍼(210)의 출력단으로부터 제2 단자(20)로 연결되는 경로를 버퍼(210)에서 출력되는 센싱 신호에 대한 피드백 경로로 볼 수 있다. The buffer 210 is composed of an input terminal connected to the first terminal 10 and an output terminal connected to the second terminal 20 and is capable of receiving a sensing signal from the microphone sensor 100. The input capacitor Cin may be connected at one end to a node between the input terminal of the buffer 210 and the first terminal 10. The buffer bias unit 212 may be connected at one end to a node between the input terminal of the buffer 210 and the first terminal 10. The feedback capacitor Cfb may be connected between the output terminal of the buffer 210 and the second terminal 20. The path from the output terminal of the buffer 210 to the second terminal 20 can be regarded as a feedback path to the sensing signal output from the buffer 210.

버퍼(210)는 센싱 신호를 증폭하여 외부(OUT)에 제공할 수 있다. 보다 상세하게, 버퍼(210)는 마이크로폰 센서(100)로부터 제공되는 센싱 신호에 대한 전압 버퍼 기능을 수행하며, 소스 팔로워를 예로들 수 있다. 따라서 버퍼(210)에 입력되는 센싱 신호의 위상과 버퍼(210)로부터 증폭되어 출력되는 센싱 신호의 위상은 동상일 수 있다.The buffer 210 can amplify the sensing signal and provide it to the outside (OUT). More specifically, the buffer 210 performs a voltage buffer function for a sensing signal provided from the microphone sensor 100, and a source follower can be exemplified. Therefore, the phase of the sensing signal input to the buffer 210 and the phase of the sensing signal amplified and output from the buffer 210 may be in phase.

버퍼(210)의 입력단은 제1 단자(10)와 버퍼 바이어스부(212) 및 입력 커패시터(Cin)와 연결되고, 버퍼(210)의 출력단은 리드 아웃 회로(200)의 출력단과 피드백 커패시터(Cfb)에 연결될 수 있다.The input terminal of the buffer 210 is connected to the first terminal 10, the buffer bias unit 212 and the input capacitor Cin and the output terminal of the buffer 210 is connected to the output terminal of the readout circuit 200 and the feedback capacitor Cfb .

버퍼(210)는 버퍼 바이어스부(212)로부터 인가되는 버퍼 바이어스 전압에 의하여 구동되고, 도 1에 도시되진 않았으나 내부에 버퍼 기능 수행을 위한 트랜지스터가 배치될 수 있다.The buffer 210 is driven by a buffer bias voltage applied from the buffer bias unit 212, and a transistor for performing a buffer function may be disposed therein although not shown in FIG.

입력 커패시터(Cin)는 일단이 버퍼(210), 제1 단자(10) 및 버퍼 바이어스부(212)에 연결되고 타단이 교류에 대해 접지된 커패시터를 의미한다. 입력 커패시터(Cin)는 마이크로폰 센서(100)로부터 제공되는 센싱 신호에 대하여 입력 임피던스로 작용할 수 있다.The input capacitor Cin means a capacitor whose one end is connected to the buffer 210, the first terminal 10 and the buffer bias part 212 and the other end is grounded for the alternating current. The input capacitor Cin may act as an input impedance to the sensing signal provided from the microphone sensor 100. [

버퍼 바이어스부(212)는 전압원(VS1)에서 생성되는 전압을 이용하여 버퍼(210)를 바이어싱 하기 위한 버퍼 바이어스 전압을 제공한다. 버퍼 바이어스부(212)는 제1 단자(10)를 통해 제공되는 센싱 신호가 버퍼 바이어스부(212)로 흘러 들어가는 현상이나 커패시터로 구성되는 마이크로폰 센서(100)로부터 발생되는 누설 전류를 최소화 하기 위해 고 임피던스 회로로 구성될 수 있다. The buffer bias unit 212 provides a buffer bias voltage for biasing the buffer 210 using a voltage generated in the voltage source VS1. The buffer bias unit 212 is connected to the buffer bias unit 212 in order to minimize a phenomenon in which a sensing signal provided through the first terminal 10 flows into the buffer bias unit 212 or a leakage current generated from the microphone sensor 100, And may be constituted by an impedance circuit.

피드백 커패시터(Cfb)는 일단이 버퍼(210)의 출력단에 연결되고 타단이 제2 단자(20)와 분리부(220)에 연결되는 커패시터이다. 피드백 커패시터(Cfb)는 제1 단자(10)를 통해 리드 아웃 회로(200)에 제공되는 센싱 신호가 버퍼(210)의 출력을 거쳐서 제2 단자(20)를 통해 피드백 되는 피드백 경로 상에 위치한다. 피드백 커패시터(Cf)는 버퍼(210)로부터 출력되는 센싱 신호가 피드백 되는 경로 상에서 피드백되는 센싱 신호에 대한 피드백 임피던스로 작용할 수 있다.The feedback capacitor Cfb is a capacitor whose one end is connected to the output terminal of the buffer 210 and the other end is connected to the second terminal 20 and the separator 220. The feedback capacitor Cfb is located on the feedback path through which the sensing signal provided to the lead-out circuit 200 through the first terminal 10 is fed back through the second terminal 20 via the output of the buffer 210 . The feedback capacitor Cf may serve as a feedback impedance for a sensing signal fed back on a path through which the sensing signal output from the buffer 210 is fed back.

따라서 센싱 신호의 피드백 경로에 저항을 배제할 수 있고, 그로 인하여 센싱 신호의 피드백에 소모되는 전류를 최소화 할 수 있는 효과가 있다. Therefore, it is possible to eliminate the resistance in the feedback path of the sensing signal, thereby minimizing the current consumed in the feedback of the sensing signal.

피드백 커패시터(Cfb)는 입력 커패시터(Cin)와 함께 리드 아웃 회로(200)의 이득을 제어할 수 있다. 보다 상세하게, 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스를 C1, 입력 커패터의 커패시턴스를 C2라 할 때, 리드 아웃 회로(200)가 갖는 이득은 근사적으로 1+C1/C2 가 될 수 있다. 따라서 피드백 커패시터(Cfb)나 입력 커패시터(Cin)의 커패시턴스를 조절함으로써 리드 아웃 회로(200)의 이득을 제어할 수 있게 된다. 이를 위하여, 피드백 커패시터(Cfb)와 입력 커패시터(Cin) 중 적어도 어느 하나는 커패시턴스의 크기를 조절할 수 있는 가변 커패시터로 구성됨이 바람직하다.The feedback capacitor Cfb can control the gain of the readout circuit 200 together with the input capacitor Cin. More specifically, when the capacitance of the feedback capacitor Cfb is C1 and the capacitance of the input capacitor is C2, the gain of the readout circuit 200 can be approximately 1 + C1 / C2. Therefore, the gain of the readout circuit 200 can be controlled by adjusting the capacitances of the feedback capacitor Cfb and the input capacitor Cin. For this, at least one of the feedback capacitor Cfb and the input capacitor Cin is preferably a variable capacitor capable of controlling the magnitude of the capacitance.

또한, 리드 아웃 회로(200)에서 버퍼(210)에 의해 발생되는 잡음의 크기는 입력 커패시터(Cin)와 피드백 커패시터(Cfb)의 크기에 의해 결정되는데, 보다 구체적으로, 이득을 얻기 위한 피드백 구성에 의해 추가되는 버퍼(210)의 잡음은 입력 커패시터(Cin)의 커패시턴스를 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스로 나눈 값에 비례하는 것으로 볼 수 있다.The magnitude of the noise generated by the buffer 210 in the readout circuit 200 is determined by the magnitude of the input capacitor Cin and the feedback capacitor Cfb. More specifically, in the feedback configuration for obtaining the gain It can be seen that the noise of the buffer 210 added by the input capacitor Cin is proportional to the capacitance of the input capacitor Cin divided by the capacitance of the feedback capacitor Cfb.

따라서 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스를 입력 커패시터(Cin)의 커패시턴스에 비하여 크게 설정할 수록 리드 아웃 회로(200)의 이득은 증가하지만 그에 따라 추가되는 잡음은 이득에 비하여 상대적으로 감소하게 되어 종래의 리드 아웃 회로에 비하여 SNR 특성이 향상된 리드 아웃 회로를 제공할 수 있다.Therefore, as the capacitance of the feedback capacitor Cfb is set to be larger than the capacitance of the input capacitor Cin, the gain of the readout circuit 200 increases, but the noise added thereby decreases relative to the gain, It is possible to provide a lead-out circuit having improved SNR characteristics compared to a circuit.

분리부(220)는 제2 단자(30)와 피드백 커패시터(Cfb) 사이에 일단이 연결되고, 타단이 센서 바이어스부(230)에 연결되어 입력 커패시터(Cin), 버퍼(210) 및 피드백 커패시터(Cfb)로 형성되는 피드백 경로와 센서 바이어스부(230)의 전압 환경을 분리하고 센서 바이어스 전압에 대한 제2 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 분리부(220)는 제2 단자(20)와 피드백 커패시터(Cfb) 사이에 연결되는 일단과 센서 바이어스부(230)에 연결되는 타단으로 구성되는 분리 저항(Ri)으로 구성될 수 있다.The separator 220 has one end connected between the second terminal 30 and the feedback capacitor Cfb and the other end connected to the sensor bias unit 230 to receive the input capacitor Cin, Cfb and the voltage environment of the sensor bias unit 230 and perform a second filtering on the sensor bias voltage. The separating unit 220 may include a separating resistor Ri having one end connected between the second terminal 20 and the feedback capacitor Cfb and the other end connected to the sensor bias unit 230.

분리 저항(Ri)은 센서 바이어스부(230)의 센서 필터 저항(Rf)과 유사한 저항값을 갖도록 설정되므로 신호의 동작 주파수 대역 안에서 동일한 것으로 볼 수 있다. 반면, 피드백 경로는 커패시터로 구성되므로 신호의 동작 주파수에 있어서 분리 저항(Ri)에 비해 상대적으로 매우 낮은 임피던스 값을 가진다. 그러므로 신호 동작 주파수 영역에서 피드백 경로가 분리 저항(Ri)을 바라 볼 때, 오픈 된 것으로 볼 수 있다. 결과적으로 피드백 경로의 신호는 센서 바이어스부(230)로부터 영향을 받지 않고 분리되어 전달된다.Since the isolation resistor Ri is set to have a resistance value similar to the sensor filter resistance Rf of the sensor bias unit 230, it can be seen that the isolation resistance Ri is the same within the operating frequency band of the signal. On the other hand, since the feedback path is constituted by a capacitor, it has a relatively low impedance value in comparison with the isolation resistance Ri in the signal operating frequency. Therefore, the feedback path in the signal operating frequency domain can be seen as open when looking at the isolation resistor Ri. As a result, the signal of the feedback path is separated and transmitted from the sensor bias unit 230 without being affected.

즉, 분리부(220)는 피드백 경로에 대하여 고 임피던스로 작용함으로써 피드백되는 센싱 신호가 센서 바이어스부(230)와 분리되어 전달되도록 할 수 있다. 센서 바이어스부(230)는 마이크로폰 센서(100)에 센서 바이어스 전압을 제공할 수 있다. 그리고, 센서 바이어스 전압을 생성하는 센서 전압원(VS2), 센서 전압원(VS2)과 분리부(220) 사이에 연결되어 센서 바이어스 전압에 대한 제1 필터링을 수행하는 센서 필터부(231)를 포함할 수 있다.That is, the separating unit 220 may be configured to transmit a sensing signal fed back from the sensor bias unit 230 by acting as a high impedance to the feedback path. The sensor bias unit 230 may provide a sensor bias voltage to the microphone sensor 100. A sensor voltage source VS2 for generating a sensor bias voltage, and a sensor filter unit 231 connected between the sensor voltage source VS2 and the separation unit 220 to perform first filtering on the sensor bias voltage have.

센서 전압원(VS2)은 마이크로폰 센서(100)의 구동을 위한 센서 바이어스 전압을 생성한다. 센서 전압원(VS2)은 센서 바이어스 전압의 생성을 위한 전하 펌프 (Charge Pump) 회로를 포함할 수 있다. 센서 바이어스 전압은 전하 펌프 회로에 의하여 전하량이 펌핑되어 많은 잡음이 발생하기 때문에 마이크로폰 센서(100)에 제공되기에 앞서 잡음에 대한 필터링이 요구된다.The sensor voltage source VS2 generates a sensor bias voltage for driving the microphone sensor 100. [ The sensor voltage source VS2 may include a charge pump circuit for generating the sensor bias voltage. The sensor bias voltage is filtered by noise before it is provided to the microphone sensor 100 because the charge is pumped by the charge pump circuit and a lot of noise is generated.

센서 필터부(231)는 센서 전압원(VS2)에서 생성된 센서 바이어스 전압에 대한 RC필터 또는 로우 패스 필터(Low Pass Filter)로서, 센서 바이어스 전압에 대한 제1 필터링을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 센서 필터부(231)는 센서 필터 저항(Rf)과 해당 센서 필터 저항(Rf)과 커플링되는 필터 커패시터(Cf)를 포함할 수 있고, 센서 필터 저항(Rf)은 분리부(220)와 센서 전압원(VS2) 사이에 연결되며, 필터 커패시터(Cf)는 일단이 접지되고 타단이 저항(Rf)과 분리부(220)에 연결된 구성을 가질 수 있다.The sensor filter unit 231 may perform a first filtering on the sensor bias voltage as an RC filter or a low pass filter for the sensor bias voltage generated in the sensor voltage source VS2. The sensor filter unit 231 may include a sensor filter resistor Rf and a filter capacitor Cf coupled to the sensor filter resistor Rf and the sensor filter resistor Rf may include a separator 220 And the sensor voltage source VS2. The filter capacitor Cf may have a configuration in which one end of the filter capacitor Cf is grounded and the other end thereof is connected to the resistor Rf and the separator 220.

그리고 센서 필터부(231)에 의하여 제1 필터링된 센서 바이어스 전압에 대한 추가적인 제2 필터링을 위해 분리부(220)의 분리 저항(Ri)이 사용될 수 있다. And the isolation resistor Ri of the isolation part 220 may be used for additional second filtering with respect to the first filtered sensor bias voltage by the sensor filter part 231. [

피드백 커패시터(Cfb)의 일단은 버퍼(210)의 출력단과 연결되어있고 출력 임피던스가 매우 낮은 버퍼(210)의 특성상, 피드백 커패시터(Cfb)의 버퍼(210)와 연결된 일단은 접지된 것과 유사하다. 따라서, 센서 필터부(231)를 통과한 센서 바이어스 전압에 대하여 분리 저항(Ri)과 피드백 커패시터(Cfb)가 커플링됨으로써 제2 필터링을 위한 RC 필터 또는 로우 패스 필터로서 작용할 수 있다. One end of the feedback capacitor Cfb is connected to the output terminal of the buffer 210 and one end connected to the buffer 210 of the feedback capacitor Cfb is similar to that of the ground due to the characteristics of the buffer 210 having a very low output impedance. Therefore, the isolation resistor Ri and the feedback capacitor Cfb are coupled to the sensor bias voltage that has passed through the sensor filter unit 231, thereby functioning as an RC filter or a low-pass filter for the second filtering.

즉, 분리 저항(Ri)과 피드백 커패시터(Cfb)는 센서 바이어스 전압에 대한 2번째 필터링인 제2 필터링을 수행할 수 있다. 센서 바이어스 전압에 대한 2번의 필터링이 수행됨으로써 마이크로폰 센서(100)에 전달되는 센서 바이어스 전압의 잡음의 크기가 감소되어 마이크로폰 센서(100)의 SNR 특성이 향상될 수 있다. That is, the isolation resistor Ri and the feedback capacitor Cfb may perform a second filtering, which is a second filtering on the sensor bias voltage. By performing two filtering operations on the sensor bias voltage, the magnitude of the noise of the sensor bias voltage transmitted to the microphone sensor 100 can be reduced, thereby improving the SNR characteristics of the microphone sensor 100.

도 2는 본 발명의 리드 아웃 회로에 따른 다른 실시예를 나타낸 회로도이다. 도 2를 참조하면, 도 1과 달리 제1 단자(10)와 버퍼 바이어스부(212) 사이에 입력 필터부(240)이 배치된 것을 확인할 수 있다. 도 2에서 도 1과 동일한 부재 번호를 가진 구성은 도 1과 동일한 기능을 수행하는 것으로 이해될 수 있으므로 설명을 생략한다.2 is a circuit diagram showing another embodiment according to the readout circuit of the present invention. 2, it can be seen that the input filter unit 240 is disposed between the first terminal 10 and the buffer bias unit 212, unlike in FIG. In FIG. 2, the configuration having the same reference numerals as those in FIG. 1 can be understood to perform the same functions as those in FIG. 1 and will not be described here.

마이크로폰에 있어서 마이크로폰 센서(100)와 리드 아웃 회로(200)는 복수의 단자를 통해 물리적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제1 단자(10)와 제2 단자(20)를 통해 마이크로폰 센서(100)와 리드 아웃 회로(200)가 연결되는 것을 예시한다.In the microphone, the microphone sensor 100 and the lead-out circuit 200 may be physically connected through a plurality of terminals. The microphone sensor 100 and the lead-out circuit 200 are connected through the first terminal 10 and the second terminal 20 in the embodiment of the present invention.

그러나 이러한 제1 단자(10)와 제2 단자(20)는 리드 아웃 회로(200)와 마이크로폰 센서(100)를 물리적으로 연결하는 특성상, 리드 아웃 회로(200)나 마이크로폰 센서(100)의 외부로 노출될 수 있고, 통신 기기에 사용되는 마이크로폰에서 RF 잡음(Radio Frequency Noise)과 같은 고주파수의 외부 잡음에 취약할 수 있다. 특히, 특히 통신 기기가 TDMA 방식으로 작동되는 경우, TDMA 방식의 특성상 발생하는 TDMA 잡음(TDMA Noise)이 제1 단자(10) 또는 제2 단자(20)로 유입될 수 있다. However, since the first terminal 10 and the second terminal 20 are physically connected to the lead-out circuit 200 and the microphone sensor 100, the lead-out circuit 200 and the microphone sensor 100 And may be susceptible to high frequency external noise such as RF noise in a microphone used in a communication device. Particularly, when the communication device operates in the TDMA mode, the TDMA noise generated in the characteristic of the TDMA scheme can be introduced into the first terminal 10 or the second terminal 20.

본 발명에 따른 다른 실시예에서는 제1 단자(10)와 버퍼(210) 사이에 입력 필터부(240)을 배치함으로써 제1 단자(10)를 통해 유입되는 고주파의 잡음을 제거할 수 있다.The input filter 240 may be disposed between the first terminal 10 and the buffer 210 to remove the high frequency noise introduced through the first terminal 10. [

입력 필터부(240)는 입력 필터 저항(Rf2)을 포함할 수 있다. 입력 필터 저항(Rf2)은 입력 커패시터(Cin)와 커플링됨으로써 제1 단자(10)를 통해 유입되는 고주파수의 잡음에 대한 로우 패스 필터로 작용할 수 있다. 따라서, 입력 필터 저항(Rf2)과 입력 커패시터(Cin)를 통해 제1 단자(10)를 통해 유입되는 RF 잡음에 대한 잡음 특성이 개선될 수 있다.The input filter unit 240 may include an input filter resistor Rf2. The input filter resistor Rf2 may be coupled with the input capacitor Cin to act as a lowpass filter for high frequency noise introduced through the first terminal 10. [ Therefore, the noise characteristic for the RF noise introduced through the first terminal 10 through the input filter resistor Rf2 and the input capacitor Cin can be improved.

이 때, 입력 필터 저항(Rf2)은 센싱 신호가 버퍼(210)에 제공되는 경로에 위치하게 되므로, 리드 아웃 회로(200)에 대한 추가적인 잡음원이 될 수 있다. 따라서 마이크로폰 센서(100)와 리드 아웃 회로(200)의 구성에 따른 SNR 특성을 유지하기 위하여 입력 필터 저항(Rf2)의 저항값은 일정한 크기 이하로 제한될 수 있다. 이 때, 입력 필터 저항(Rf2)의 저항값은 1k옴 이하의 크기를 갖도록 함이 바람직하다.At this time, the input filter resistor Rf2 may be an additional noise source for the lead-out circuit 200 since the sensing signal is located on the path provided to the buffer 210. [ Therefore, the resistance value of the input filter resistor Rf2 may be limited to a certain value or less in order to maintain the SNR characteristics according to the configurations of the microphone sensor 100 and the lead-out circuit 200. [ At this time, it is preferable that the resistance value of the input filter resistor Rf2 has a size of 1 k ohm or less.

이러한 크기를 갖는 입력 필터 저항(Rf2)은 입력 필터부(240)의 주파수 특성을 동작 주파수 대역에서 신호 감쇄가 일어나지 않고 통신 반송파 주파수 대역에서만 신호 감쇄를 일으키게 된다. 따라서 입력 커패시터(Cin)의 커패시턴스를 제어함으로써 RF 신호와 같은 고주파수 잡음에 대한 효과적인 필터링이 가능해진다. The input filter resistor Rf2 having such a size causes the frequency characteristic of the input filter 240 to be attenuated only in the carrier frequency band without signal attenuation in the operating frequency band. Thus, by controlling the capacitance of the input capacitor Cin, effective filtering for high frequency noise such as an RF signal becomes possible.

여기서 동작 주파수 대역은 가청 주파수 대역으로서 20Hz 부터 20kHz에 이르는 범위를 예시할 수 있다. 고주파수 대역은 동작 주파수 대역보다 높은 범위의 주파수 대역으로서 800MHz 에서 2.5GHz 사이의 주파수로 정의될 수 있다.Here, the operating frequency band is an audio frequency band, which may range from 20 Hz to 20 kHz. The high frequency band can be defined as a frequency band ranging from 800 MHz to 2.5 GHz, which is a range of frequencies higher than the operating frequency band.

통신 반송파 주파수의 복조는 비선형 소자와 커패시터가 결합된 구성에서 극대화되는데, 마이크로폰 센서(100)의 커패시터와 리드아웃 회로(200)의 입력측에 위치한 다이오드(도시되지 않음)는 시스템 구성상 서로 연결된다. 따라서 입력 필터 저항(Rf2)은 RF 신호를 효과적으로 감쇄시킬 수 있고, 그로 인하여 리드 아웃 회로(200)의 입력측에 있는 다이오드에 RF 신호가 최소로 전달되도록 할 수 있다. 이를 통하여 리드 아웃 회로(200)에서 RF 주파수의 복조를 최소화하고, 마이크로폰 센서(100)의 센싱 기능 열화를 방지함으로써 마이크로폰의 성능이 개선되는 효과가 있다. Demodulation of the carrier frequency is maximized in a combination of a nonlinear element and a capacitor wherein the capacitor of the microphone sensor 100 and the diode (not shown) located on the input side of the lead-out circuit 200 are interconnected in a system configuration. Thus, the input filter resistor Rf2 can effectively attenuate the RF signal, thereby allowing the RF signal to be delivered to the diode at the input side of the lead-out circuit 200 to a minimum. Thus, demodulation of the RF frequency is minimized in the lead-out circuit 200, and deterioration of the sensing function of the microphone sensor 100 is prevented, thereby improving the performance of the microphone.

상기한 것과 같이 본 발명에 따른 리드 아웃 회로는 다양한 마이크로폰 센서의 감도에 대응하여 일정한 출력을 용이하게 제공할 수 있다. As described above, the lead-out circuit according to the present invention can easily provide a constant output corresponding to the sensitivity of various microphone sensors.

또한, 본 발명에 따른 리드 아웃 회로는 리드 아웃 회로의 SNR 특성을 향상시키는 효과가 있다.Further, the readout circuit according to the present invention has an effect of improving the SNR characteristic of the readout circuit.

또한, 본 발명은 마이크로폰 센서를 바이어싱 하기 위한 전압에 포함된 잡음에 대한 필터링을 통해 마이크로폰 센서의 잡음 기능을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the noise function of the microphone sensor by filtering the noise included in the voltage for biasing the microphone sensor.

또한, 본 발명은 마이크로폰 센서와 리드 아웃 회로가 연결되는 단자를 통해 유입되는 고주파 잡음에 의한 마이크로폰의 성능 저하를 완화시킬 수 있다. In addition, the present invention can alleviate the performance degradation of the microphone due to the high frequency noise introduced through the terminal to which the microphone sensor and the lead-out circuit are connected.

Claims (14)

음압의 변화에 대응하는 센싱 신호를 전달하는 제1 단자와 센서 바이어스 전압의 전달을 위한 제2 단자를 갖는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 있어서,
상기 제1 단자를 통하여 입력단에 전달되는 상기 센싱 신호를 출력하는 버퍼;
상기 제1 단자와 상기 버퍼의 입력단 사이의 입력 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 입력 커패시터;
상기 제2 단자와 상기 버퍼의 출력단 사이의 피드백 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 피드백 커패시터;
상기 마이크로폰 센서의 구동을 위한 상기 센서 바이어스 전압을 제공하고, 상기 센서 바이어스 전압에 섞인 잡음을 제거하는 제1 필터링을 수행하는 센서 바이어스부; 및
상기 센서 바이어스부의 상기 센서 바이어스 전압을 상기 제2 단자로 전달하며, 상기 피드백 커패시터와 커플링되어 상기 센서 바이어스 전압에 대한 제2 필터링을 수행하고, 상기 버퍼의 출력단으로부터 상기 제2 단자로 피드백되는 상기 센싱 신호에 대한 피드백 경로와 상기 센서 바이어스부의 전압 환경을 분리하는 분리부;를 포함하고,
상기 분리부는, 상기 피드백 경로에 대하여 고 임피던스로 작용함으로써 피드백되는 상기 센싱 신호에 대한 상기 전압 환경의 분리를 수행하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.A lead-out circuit for a microphone sensor having a first terminal for transmitting a sensing signal corresponding to a change in sound pressure and a second terminal for transmitting a sensor bias voltage,
A buffer for outputting the sensing signal transmitted to an input terminal through the first terminal;
An input capacitor acting as an input impedance between the first terminal and the input of the buffer and controlling a gain of the readout circuit;
A feedback capacitor acting as a feedback impedance between the second terminal and the output terminal of the buffer, and controlling a gain of the readout circuit;
A sensor bias unit for providing the sensor bias voltage for driving the microphone sensor and performing first filtering to remove noise mixed with the sensor bias voltage; And
Wherein the first bias voltage of the sensor bias unit is transmitted to the second terminal, the second bias voltage is coupled to the feedback capacitor to perform a second filtering on the sensor bias voltage, And a separation unit for separating the feedback path for the sensing signal and the voltage environment of the sensor bias unit,
Wherein the separation unit performs separation of the voltage environment with respect to the sensing signal fed back by acting as a high impedance to the feedback path. 제1 항에 있어서,
상기 입력 커패시터 및 상기 피드백 커패시터 중 적어도 어느 하나는
커패시턴스의 크기를 조절할 수 있는 가변 커패시터로 구성되는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the input capacitor and the feedback capacitor
A lead-out circuit for a microphone sensor comprising a variable capacitor capable of adjusting the magnitude of the capacitance. 제1 항에 있어서, 상기 센서 바이어스부는
상기 센서 바이어스 전압을 생성하는 센서 전압원; 및
상기 센서 전압원과 상기 분리부 사이에 연결되어 상기 센서 바이어스 전압에 대한 상기 제1 필터링을 수행하는 센서 필터부; 를 포함하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.The apparatus of claim 1, wherein the sensor bias unit
A sensor voltage source for generating the sensor bias voltage; And
A sensor filter unit connected between the sensor voltage source and the isolation unit to perform the first filtering on the sensor bias voltage; For a microphone sensor. 제3 항에 있어서, 상기 센서 필터부는
상기 센서 전압원의 상기 센서 바이어스 전압을 전달하는 센서 필터 저항 및 일단이 상기 센서 필터 저항에 커플링된 센서 필터 커패시터를 포함하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.The apparatus as claimed in claim 3, wherein the sensor filter unit
A sensor filter resistor carrying the sensor bias voltage of the sensor voltage source and a sensor filter capacitor whose one end is coupled to the sensor filter resistor. 제1 항에 있어서, 상기 분리부는
일단이 상기 제2 단자와 상기 피드백 커패시터 사이의 노드에 연결되고 타단이 상기 센서 바이어스부에 연결되는 분리 저항을 포함하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.The apparatus of claim 1, wherein the separator
And a separation resistor having one end connected to a node between the second terminal and the feedback capacitor and the other end connected to the sensor bias portion. 제5 항에 있어서, 상기 분리 저항은
상기 피드백 커패시터와 커플링됨으로써 상기 센서 바이어스부에서 상기 제2 단자로 제공되는 상기 센서 바이어스 전압의 잡음을 제거하는 상기 제2 필터링을 수행하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.6. The method of claim 5,
Wherein the second filter is coupled to the feedback capacitor to remove noise of the sensor bias voltage provided to the second terminal in the sensor bias portion. 삭제delete 음압의 변화에 대응하는 센싱 신호를 제공받는 제1 단자와 센서 바이어스 전압의 인가를 위한 제2 단자를 갖는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로에 있어서,
상기 제1 단자를 통하여 입력단에 전달되는 상기 센싱 신호를 출력하는 버퍼;
상기 제1 단자와 상기 버퍼의 상기 입력단 사이의 입력 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 입력 커패시터;
상기 입력 커패시터와 커플링되어 저역 통과 필터 동작을 수행함으로써 상기 입력 커패시터와 상기 마이크로폰 센서를 상기 저역 통과 필터 동작에 의해 필터링되는 고주파수 대역에서 분리시키고 상기 저역 통과 필터 동작에 의해 통과되는 동작 주파수 대역에서 연결하는 입력 필터부;
상기 제2 단자와 상기 버퍼의 출력단 사이의 피드백 임피던스로 작용하고, 상기 리드 아웃 회로의 이득을 제어하는 피드백 커패시터;
상기 마이크로폰 센서의 구동을 위한 상기 센서 바이어스 전압을 제공하고, 상기 센서 바이어스 전압에 섞인 잡음을 제거하는 제1 필터링을 수행하는 센서 바이어스부; 및
상기 센서 바이어스부의 상기 센서 바이어스 전압을 상기 제2 단자로 전달하며, 상기 피드백 커패시터와 커플링되어 상기 센서 바이어스 전압에 대한 제2 필터링을 수행하고, 상기 피드백 커패시터를 포함하는 상기 센싱 신호에 대한 피드백 경로와 상기 센서 바이어스부의 전압 환경을 분리하는 분리부;를 포함하고,
상기 분리부는, 상기 피드백 경로에 대하여 고 임피던스로 작용함으로써 피드백되는 상기 센싱 신호에 대한 상기 전압 환경의 분리를 수행하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.A lead-out circuit for a microphone sensor having a first terminal receiving a sensing signal corresponding to a change in sound pressure and a second terminal for applying a sensor bias voltage,
A buffer for outputting the sensing signal transmitted to an input terminal through the first terminal;
An input capacitor acting as an input impedance between the first terminal and the input terminal of the buffer and controlling a gain of the readout circuit;
Pass filter operatively coupled to the input capacitor to isolate the input capacitor and the microphone sensor in a high frequency band filtered by the low pass filter operation and to provide a connection in an operating frequency band that is passed by the low pass filter operation. An input filter unit;
A feedback capacitor acting as a feedback impedance between the second terminal and the output terminal of the buffer, and controlling a gain of the readout circuit;
A sensor bias unit for providing the sensor bias voltage for driving the microphone sensor and performing first filtering to remove noise mixed with the sensor bias voltage; And
And a second feedback circuit coupled to the feedback capacitor to perform a second filtering on the sensor bias voltage and to provide a feedback path for the sensing signal comprising the feedback capacitor to the second terminal, And a separation unit for separating the voltage environment of the sensor bias unit,
Wherein the separation unit performs separation of the voltage environment with respect to the sensing signal fed back by acting as a high impedance to the feedback path. 제8 항에 있어서, 상기 입력 필터부는
입력 필터 저항을 포함하고, 상기 입력 필터 저항은 상기 입력 커패시터와 커플링되어 상기 제1 단자를 통해 유입되는 잡음에 대한 저역 통과 필터 동작을 수행하는 저항인 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.9. The apparatus of claim 8, wherein the input filter section
Wherein the input filter resistor is a resistor coupled to the input capacitor to perform a low pass filter operation on noise introduced through the first terminal. 제8 항에 있어서, 상기 센서 바이어스부는
상기 센서 바이어스 전압을 생성하는 센서 전압원; 및
상기 센서 전압원과 상기 분리부 사이에 연결되어 상기 센서 바이어스 전압에 대한 상기 제1 필터링을 수행하는 센서 필터부; 를 포함하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.9. The apparatus of claim 8, wherein the sensor bias portion
A sensor voltage source for generating the sensor bias voltage; And
A sensor filter unit connected between the sensor voltage source and the isolation unit to perform the first filtering on the sensor bias voltage; For a microphone sensor. 제10 항에 있어서, 상기 센서 필터부는
상기 센서 전압원의 상기 센서 바이어스 전압을 전달하는 센서 필터 저항 및일단이 상기 센서 필터 저항에 커플링된 필터 커패시터를 포함하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.11. The apparatus of claim 10, wherein the sensor filter portion
A sensor filter resistor carrying the sensor bias voltage of the sensor voltage source and a filter capacitor whose one end is coupled to the sensor filter resistor. 제8 항에 있어서, 상기 분리부는
일단이 상기 제2 단자와 상기 피드백 커패시터 사이의 노드에 연결되고 타단이 상기 센서 바이어스부에 연결되는 분리 저항을 포함하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.9. The apparatus of claim 8, wherein the separator
And a separation resistor having one end connected to a node between the second terminal and the feedback capacitor and the other end connected to the sensor bias portion. 제12 항에 있어서, 상기 분리 저항은
상기 피드백 커패시터와 커플링됨으로써 상기 센서 바이어스부에서 상기 제2 단자로 제공되는 상기 센서 바이어스 전압의 잡음을 제거하는 상기 제2 필터링을 수행하는 마이크로폰 센서를 위한 리드 아웃 회로.13. The method of claim 12,
Wherein the second filter is coupled to the feedback capacitor to remove noise of the sensor bias voltage provided to the second terminal in the sensor bias portion. 삭제delete
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CN114222232B (en) * 2021-12-31 2024-06-28 杭州士兰微电子股份有限公司 MEMS system and signal processing circuit

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