KR101802770B1 - 듀얼 극성 바이어스를 갖는 차동형 마이크로폰 - Google Patents
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Abstract
마이크로폰 시스템에서 간섭을 제거하기 위한 방법들 및 시스템들이 기술된다. 포지티브 바이어스 전압은 제 1 마이크로폰 다이어프램에 인가되고, 네가티브 바이어스 전압은 제 2 마이크로폰 다이어프램에 인가된다. 다이어프램들은 마이크로폰 시스템에 의해 수신된 음압들에 응답하여 실질적으로 동일한 기계적 굴절을 나타내도록 구성된다. 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터의 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터의 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 차동 출력 신호가 생성된다. 이러한 결합은 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 네가티브로 바이어스된 출력 신호 양쪽 모두에서 나타나는 공통-모드 간섭들을 제거한다.
Description
관련 출원들에 대한 교차-참조
본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는, 2013년 3월 14일에 출원된 발명의 명칭이 "듀얼 극성 바이어스를 사용하는 차동형 MEMS 마이크로폰"인 미국 가 출원 번호 61/782,307의 이익을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 차동형 마이크로폰 시스템들에 관한 것이다.
차동형 마이크로폰들은 일반적으로 두 개의 막들을 포함한다. 상기 두 개의 막들에 의해 검출된 신호들은 이후 원하는 출력을 제공하기 위해 처리된다. 예를 들면, 두 개의 다이어프램들이 다른 방향들을 향하도록 배열될 수 있으며, 차동 신호가 주변 노이즈를 제거하도록 사용된다(즉, 노이즈 제거 차동 마이크로폰들). 일부 시스템들에서, 상기 차동 신호는 또한 사운드의 방향성(즉, 어떠한 방향으로부터 상기 사운드가 시작됐는지)을 결정하기 위해 이용될 수 있다.
본 출원의 청구된 바와 같은 개선된 마이크로폰 시스템 및 마이크로폰 시스템에서 간섭을 제거하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것이다.
한 실시예에 있어서, 본 발명은 제 1 마이크로폰 다이어프램 및 제 2 마이크로폰 다이어프램을 포함하는 차동형 마이크로폰 시스템을 제공한다. 상기 제 1 및 제 2 마이크로폰 다이어프램들은 실질적으로 동일한 진폭에서 동일한 방향으로부터 음압(acoustic pressure)을 수신하도록 위치된다. 그와 같이, 상기 마이크로폰에 인가되는 음압들에 의해 야기된 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들의 굴절은 실절적으로 동일하다. 상기 제 1 다이어프램에는 포지티브 바이어스 전압이 인가되고, 상기 제 2 다이어프램에는 네가티브 바이어스 전압이 인가된다. 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터의 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터의 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 수신하여, 차동 출력 신호를 생성하도록 차동 증폭기가 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들에 인가된 상반된 바이어싱 전압들은 상기 동일한 다이어프램 굴절들이 동일한 크기를 갖지만 반대의 극성인 출력 신호들을 생성하게 한다. 일부 실시예들에 있어서, 마이크로폰 시스템은, 비-음향 간섭(예를 들면, 광 간섭)이 동일한 방식으로 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호에 영향을 미치도록 구성되며, 여기서 포지티브로 바이어스된 및 네가티브로 바이어스된 신호들은 양쪽 모두 동일한 크기(magnitude) 및 동일한 극성으로 오프셋된다. 그와 같이, 포지티브로 바이어스된 신호 및 네가티브로 바이어스된 신호가 차동 신호를 생성하도록 결합될 때, 공통-모드 간섭이 제거되고, 상기 차동 신호들은 상기 마이크로폰 시스템의 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들에 인가된 음압들을 더욱 정확하게 나타낸다.
다른 실시예에서, 본 발명은 마이크로폰 시스템에서 간섭을 제거하는 방법을 제공한다. 포지티브 바이어스 전압은 제 1 마이크로폰 다이어프램에 인가되고, 네가티브 바이어스 전압은 제 2 마이크로폰 다이어프램에 인가된다. 상기 다이어프램들은 상기 마이크로폰 시스템에 의해 수신된 음압들에 응답하여 실질적으로 동일한 기계적 굴절을 보이도록 구성된다. 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터의 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터의 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 차동 출력 신호가 생성된다. 이러한 결합은 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 네가티브로 바이어스된 출력 신호 양쪽 모두에서 드러내는 공통-모드 간섭들을 제거한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 제 1 마이크로폰 다이어프램, 제 2 마이크로폰 다이어프램 및 차동 증폭기를 포함하는 마이크로폰 시스템을 제공한다. 상기 두 개의 마이크로폰 다이어프램들은 동일한 진폭에서 동일한 방향으로부터의 음압들을 수신하도록 배열된다. 하지만, 포지티브 바이어스 전압은 상기 제 1 다이어프램에 인가되고, 네가티브 바이어스 전압은 상기 제 제 2 다이어프램에 인가된다. 상기 차동 증폭기는 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 수신하고 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 수신하며, 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 차동 출력 신호를 생성한다. 마이크로폰 시스템은, 제 1 방향으로부터 수신된 음압이 상기 제 1 다이어프램의 기계적 굴절들 및 상기 제 2 다이어프램의 실질적으로 일치하는 기계적 굴절들을 야기하도록 구성된다. 제 1 다이어프램의 기계적 굴절들은 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 생성하고, 상기 제 2 다이어프램의 기계적 굴절들은 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 생성한다. 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들의 상기 기계적 굴절들에 의해 야기된 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호는 실질적으로 동일한 크기(magnitude)지만 반대의 극성들을 갖는다. 비-음향 간섭이 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 변경시킬 때, 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호 양쪽 모두는 동일한 크기 및 극성에 의해 변경된다. 따라서, 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 상기 차동 출력 신호로부터 상기 비-음향 간섭을 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 점들은 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조함으로써 명백하게 될 것이다.
도 1a는 한 실시예에 따른 차동형 마이크로폰 시스템의 오버헤드 단면도.
도 1b는 도 1a의 차동형 마이크로폰 시스템의 측단면도.
도 2는 도 1a의 마이크로폰 시스템에 사용하기 위한 차동 바이어싱 회로의 구성도.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 다이어프램들에서의 음압들에 응답하여 도 1a의 마이크로폰 시스템에 의해 생성된 포지티브로 바이어스된 출력 신호, 네가티브로 바이어스된 출력 신호, 및 차동 출력 신호의 그래프들을 도시한 도면.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 비-음향 간섭에 응답하여 도 1b의 마이크로폰 시스템에 의해 생성된 포지티브로 바이어스된 출력 신호, 네가티브로 바이어스된 출력 신호, 및 차동 출력 신호의 그래프들을 도시한 도면.
도 5는 도 1a의 마이크로폰 시스템에 사용하기 위한 또 다른 차동 바이어스 회로의 구성도.
도 1b는 도 1a의 차동형 마이크로폰 시스템의 측단면도.
도 2는 도 1a의 마이크로폰 시스템에 사용하기 위한 차동 바이어싱 회로의 구성도.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 다이어프램들에서의 음압들에 응답하여 도 1a의 마이크로폰 시스템에 의해 생성된 포지티브로 바이어스된 출력 신호, 네가티브로 바이어스된 출력 신호, 및 차동 출력 신호의 그래프들을 도시한 도면.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 비-음향 간섭에 응답하여 도 1b의 마이크로폰 시스템에 의해 생성된 포지티브로 바이어스된 출력 신호, 네가티브로 바이어스된 출력 신호, 및 차동 출력 신호의 그래프들을 도시한 도면.
도 5는 도 1a의 마이크로폰 시스템에 사용하기 위한 또 다른 차동 바이어스 회로의 구성도.
본 발명의 어떠한 실시예에 대해서도 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 다음의 기술(description)에서 설명되는 또는 첨부된 도면들에서 도시되는 구성의 세부사항 및 구성요소의 배열에 대한 그 적용이 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하고, 다양한 방식들로 실행되거나 또는 수행될 수 있다.
도 1은 CMOS-MEMS 디바이스 층(101)을 포함하는 차동형 마이크로폰 시스템(100)을 도시한다. CMOS-MEMS 디바이스 층(101)은 주로 실리콘 또는 다른 물질들로 구성되며, 상기 CMOS-MEMS 디바이스 층(101) 내에 직접적으로 형성된 하나 이상의 마이크로 전자 기계 구조들(MEMS 디바이스들) 및 CMOS 회로 소자들 양쪽 모두를 포함한다. 도 1a의 CMOS-MEMS 디바이스 층(101)은 제 1 MEMS 마이크로폰 다이어프램(103) 및 제 2 MEMS 마이크로폰 다이어프램(105)을 포함한다. 상기 두 개의 다이어프램들(103, 105)은 동일한 프로세스에 따라 동일한 패키지 상에 형성된다. 따라서, 상기 CMOS-MEMS 디바이스 층(101)의 상단 표면쪽으로 향하는 음압들(즉, 사운드)은 실질적으로 상기 제 1 막(membrane)(103) 및 상기 제 2 막(105)의 동일한 움직임 및 굴절을 야기한다.
도 1b는 횡단면의 시각에서 상기 동일한 차동 마이크로폰 시스템(100)을 도시한다. 음향 채널(109)을 형성하도록 상기 CMOS-MEMS 디바이스 층(101) 위에 리드(107)가 위치된다. 상기 리드(107) 내의 개구(또는 음향 포트)(111)는 음압들(사운드들)이 상기 음향 채널(109)로 들어가 상기 두 개의 다이어프램들(103, 105)의 기계적 굴절을 야기하는 것을 가능하게 한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 다이어프램들(103, 105)은 상기 음향 포트(111)로부터 등거리로 배열된다. 따라서, 상기 음향 포트(111)를 통해 들어가는 음압들에 의해 야기된 상기 다이어프램들(103, 105)의 굴절들은 실질적으로 상기 양쪽 다이어프램들에 있어 동일하다. 상기 CMOS-MEMS 디바이스 층(101) 아래에 상기 음압들에 응답하여 상기 다이어프램들(103, 105)을 앞뒤로(또는 위아래로) 움직일 수 있도록 하는 백-볼륨 성분(back-volume component)이 있다.
여기서 기술되는 예들은 하나의 상기 CMOS-MEMS 칩(101)을 참조하지만, 다른 구성들은 MEMS 디바이스 칩 및 별개의 CMOS 칩을 포함할 수 있다. 그러한 구성에 있어서, 상기 두 개의 다이어프램들(103, 105)은 동일한 칩(즉, MEMS 칩)상에 형성될 수 있다. 하지만, 또 다른 실시예에서, 음압이 양쪽 다이어프램들 상에서 실질적으로 동일한 굴절을 야기하도록 상기 MEMS 칩들이 배열 및 제작되는 한, 마이크로폰 시스템 패키지는 두 개의 별개의 MEMS 칩들(각각의 다이어프램에 대해 하나씩)을 포함할 수 있다. 더욱이, 다른 구성들에 있어서는, 상기 개구(111)에 대한 상기 다이어프램들의 위치가 도 1b에 도시된 것과는 다르게 될 수도 있다. 예를 들면, 상기 다이어프램들은, 양쪽 모두가 상기 개구(111) 바로 아래에 위치되도록 크기가 설정되어 배열될 수 있다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 듀얼-막 마이크로폰 시스템으로부터 차동 오디오 신호를 이끌어내도록 반전된 변환 응답(inverted transduction response)을 사용하는 바이어싱 회로의 예를 도시한다. 포지티브 바이어스 전압(+HV)은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램(103)의 제 1 단자(노드 A)에 인가된다. 상기 마이크로폰 다이어프램(103)의 다른 단자는 그라운드에 연결된다. 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램(103)은 커패시터로서 작용한다. 그와 같이, 음압들에 의해 야기된 상기 다이어프램(103)의 굴절들은 노드 A와 그라운드 사이의 커패시턴스를 변화시킨다.
고-임피던스 디바이스(201)가 포지티브 바이어스 전압 소스와 상기 마이크로폰 다이어프램(103)의 제 1 단자(즉, 노드 A) 사이에 연결된다. 여기서 사용되는 바로서, 고-임피던스 디바이스는 전압원과 기계적 또는 전자적 성분(즉, MEMS 다이어프램(103)) 사이에 임피던스를 증가시키도록 설계된 하나 이상의 전자 성분들을 포함할 수 있다. 또 다른 커패시터(203)가 상기 다이어프램(103)의 제 1 단자와 상기 다이어프램(103)용 바이어싱 회로의 출력 노드(A1) 사이에 위치된다.
유사하게, 네가티브 바이어스 전압(-HV)은 상기 제 2 다이어프램(105)의 제 1 단자(노드 B)에 인가되고, 상기 다이어프램(105)의 제 2 단자는 그라운드에 연결된다. 네가티브 바이어스 전압의 소스와 상기 다이어프램(105)(즉, 노드 B) 사이에 고-임피던스 디바이스(205)가 연결된다. 상기 제 2 다이어프램(105)용 바이어싱 회로의 출력 노드 B1과 노드 B 사이에는 또 다른 커패시터(207)가 연결된다. 양쪽 바이어싱 회로들의 출력 노드들 A1, B1은 각각 또 다른 고 임피던스 디바이스(209, 211 각각)를 통해 그라운드에 연결된다. 포지티브로 바이어스된 다이어프램(103)의 출력 노드 A1은 차동 증폭기(213)의 포지티브 단자에 연결된다. 네가티브로 바이어스된 다이어프램의 출력 노드 B1은 상기 차동 증폭기(213)의 네가티브 단자에 연결된다. 그와 같이, 두 개의 반대로 바이어스된 출력 신호들이 상기 차동 증폭기(213)에 의해 결합되어, 어떤 주어진 시간에 상기 포지티브로 바이어스된 신호와 상기 네가티브로 바이어스된 신호 사이의 차를 나타내는 차동 출력 신호를 생성한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 음압들에 의해 야기된 상기 제 1 다이어프램(103)의 기계적 굴절들은 상기 출력 노드 A1에서 포지티브로 바이어스된 출력 신호(즉, 전압)를 생성한다. 비례 관계 Q=C*V 로 인하여, 커패시턴스가 증가함에 따라(예를 들면, 상기 다이어프램의 움직임들/굴절들) 전압은 감소한다. 상기 제 2 다이어프램(105) 상의 동일한 기계적 굴절들은 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 출력 노드 B1에서 네가티브로 바이어스된 출력 신호(즉, 전압)을 생성한다. 양쪽 다이어프램들의 기계적 굴절들은 실질적으로 동일하기는 하지만, 상기 반대의 바이어싱 전압들로 인해 상기 출력 신호들은 동일한 크기지만 반대의 극성들을 갖게 된다. 상기 차동 증폭기(213)는 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합하여, 도 3c에 도시된 바와 같은 차동 출력 신호를 생성한다. 상기 두 개의 다이어프램들에 인가된 반대의 바이어스들로 인해, 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 "감소하게" 하고, 또한 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 "증가하게" 하는 굴절들은 결국 상기 결합된 차동 신호에서 적은 전위 차가 되게 한다. 그와 같이, 상기 차동 출력 신호는 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호(이들 자체가 동일한 음향 신호의 반대 표현임) 양쪽 모두의 효과적으로 증폭된 버전이 된다.
하지만, 마이크로폰의 출력 신호는 음압들과는 다른 주변 팩터들에 의해 영향을 받게 될 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰 다이어프램과 접속하는 광은 상기 출력 신호(즉, 전압)에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 간섭은 마이크로폰의 실행에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 생성된 사운드의 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 상술한 바와 같은 듀얼-극성 차동형 마이크로폰 시스템은 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호 양쪽 모두에 나타나는 공통-모드 간섭을 제거함으로써 그러한 간섭의 부정적인 효과를 줄이거나 또는 제거할 수 있다.
도 4a는 비-음향 간섭(예를 들면, 상기 다이어프램 상에 가해지는 어떠한 음압도 없는 광 간섭)에 의해서만 기인한 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 도시한다. 도 4b는 네가티브로 바이어스된 출력 신호 상의 동일한 비-음향 간섭의 결과를 도시한다. 상기 설명한 바와 같이, 반대의 바이어스 전압들이 동일한 기계적 굴절들로 하여금 반대의 출력 신호들을 생성하게 하지만, 비-음향 간섭은 상기 반대의 바이어싱 전압들에도 불구하고 양쪽 출력 신호들에 동일하게 영향을 미친다. 그와 같이, 비-음향 간섭에 기인한 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호의 크기 및 극성은 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호의 크기 및 극성과 일치한다. 상기 두 개의 신호들이 상기 차동 증폭기에 의해 결합될 때, 상기 공통-모드 간섭은 (도 4c에 도시된 바와 같이) 효과적으로 제거되며, 상기 차동 출력 신호는 상기 마이크로폰 다이어프램들의 굴절들을 야기하는 음압들을 더욱 정확하게 나타낸다.
도 5는 공통-모드 간섭을 제거하는데 사용될 수 있는 차동 바이어싱 회로의 대안적인 구성을 도시한다. 이러한 예에서, 포지티브로 바이어스된 다이어프램은 고-임피던스 디바이스(503)를 통해 기준 전압 Vref에 연결되고, 차동 증폭기(509)의 포지티브 단자에 연결된다. 네가티브로 바이어스된 다이어프램(505)은 유사하게 다른 고-임피던스 디바이스(507)를 통해 상기 기준 전압 Vref에 연결되고, 상기 차동 증폭기(509)의 네가티브 단자에 연결된다.
포지티브 바이어스 전압(+HV)은 또 다른 고-임피던스 디바이스(511)를 통해 제 1 다이어프램(501)의 반대 단자(노드 A)에 인가된다. 상기 다이어프램(501)은 또한 커패시터(513)를 통해 노드 A에서 그라운드에 연결된다. 네가티브 바이어스 전압(-HV)은 다른 고-임피던스 디바이스(515)를 통해 제 2 다이어프램(505)의 반대 단자(노드 B)에 인가된다. 상기 네가티브로 바이어스된 다이어프램(505)은 또한 제 2 커패시터(517)를 통해 노드 B에서 그라운드에 연결된다.
따라서, 본 발명은, 무엇보다도, 비-음향 소스들에 의해 야기된 공통-모드 간섭을 제거할 수 있는 듀얼-극성 차동형 마이크로폰 시스템을 제공한다. 본 발명의 다양한 특징들 및 이점들이 다음 청구범위에서 설명된다.
103: 제 1 MEMS 마이크로폰 다이어프램
105: 제 2 MEMS 마이크로폰 다이어프램
201: 고-임피던스 디바이스
203: 커패시터
205: 고-임피던스 디바이스
207: 커패시터
209: 고 임피던스 디바이스
211: 고 임피던스 디바이스
213: 차동 증폭기
105: 제 2 MEMS 마이크로폰 다이어프램
201: 고-임피던스 디바이스
203: 커패시터
205: 고-임피던스 디바이스
207: 커패시터
209: 고 임피던스 디바이스
211: 고 임피던스 디바이스
213: 차동 증폭기
Claims (16)
- 마이크로폰 시스템에 있어서:
제 1 방향으로부터 음압(acoustic pressure)을 수신하도록 위치된 제 1 마이크로폰 다이어프램으로서, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 포지티브 바이어스 전압이 인가되는, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램;
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 의해 수신된 음압과 동일한 진폭으로, 상기 제 1 방향으로부터 상기 음압을 수신하도록 위치된 제 2 마이크로폰 다이어프램으로서, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 네가티브 바이어스 전압이 인가되는, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램;
음압에 응답하여 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램이 전후로 움직일 수 있도록 하는 백-볼륨 성분; 및
차동 증폭기를 포함하고,
상기 차동 증폭기는:
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터 포지티브로 바이어스된 출력을 수신하고, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터 네가티브로 바이어스된 출력을 수신하며;
상기 포지티브로 바이어스된 출력 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력에 기초하여 차동 신호를 생성하도록 구성되는, 마이크로폰 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 차동 증폭기는 상기 포지티브로 바이어스된 출력 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 양쪽 모두에서 나타나는 상기 차동 신호로부터 공통-모드 간섭을 제거하도록 구성되는, 마이크로폰 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방향으로부터 수신된 상기 음압은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절을 야기하고, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절과 동일한, 마이크로폰 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절은 상기 포지티브로 바이어스된 출력의 증가를 초래하고, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절은 상기 네가티브로 바이어스된 출력의 감소를 초래하며, 상기 포지티브로 바이어스된 출력의 상기 증가의 크기(magnitude)는 상기 네가티브로 바이어스된 상기 출력의 감소의 크기와 동일한, 마이크로폰 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 인가된 비-음향 간섭은 상기 포지티브로 바이어스된 출력의 증가를 야기하고, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램에 인가된 비-음향 간섭은 상기 네가티브로 바이어스된 출력의 증가를 야기하며, 상기 비-음향 간섭에 기인한 상기 포지티브로 바이어스된 출력에서 상기 증가의 크기 및 극성은 상기 비-음향 간섭에 기인한 상기 네가티브로 바이어스된 출력에서 상기 증가의 크기 및 극성과 동일한, 마이크로폰 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 차동 증폭기는, 상기 차동 신호의 크기 및 극성이 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절에 의해 야기된 상기 포지티브로 바이어스된 출력과 상기 네가티브로 바이어스된 출력 사이의 차들에 기초하도록 상기 포지티브로 바이어스된 출력 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력을 결합함으로써 상기 차동 신호로부터 상기 비-음향 간섭을 제거하도록 구성되는, 마이크로폰 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 비-음향 간섭은 광 간섭 및 전자기 간섭 중 적어도 하나를 포함하는, 마이크로폰 시스템. - 제 1 항에 있어서,
CMOS 칩을 더 구비하고, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램은 상기 CMOS 칩에 형성된 MEMS 디바이스들을 포함하는, 마이크로폰 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 마이크로폰 시스템은, 상기 음압에 기인한 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절이 상기 음압에 기인한 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절과 동일하게 되도록 음압을 상기 CMOS 칩의 제 1 측면 쪽으로 향하게 하도록 구성되는, 마이크로폰 시스템. - 제 1 항에 있어서,
포지티브 바이어스 전압원과 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자 사이에 연결된 고-임피던스 디바이스를 더 구비하고,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자는 상기 차동 증폭기의 입력에 연결되고,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자는 그라운드에 연결되며,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절들은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자와 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자 사이에 커패시턴스의 변화들을 야기하는, 마이크로폰 시스템. - 제 10 항에 있어서,
네가티브 바이어스 전압원과 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자 사이에 연결된 제 2 고-임피던스 디바이스를 더 구비하고,
상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자는 상기 차동 증폭기의 제 2 입력에 연결되고,
상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자는 그라운드에 연결되며,
상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절들은 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자와 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자 사이에 커패시턴스의 변화들을 야기하는, 마이크로폰 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자에 연결된 제 1 노드를 더 구비하고,
포지티브 바이어스 전압원이 제 1 고-임피던스 디바이스를 통해 상기 제 1 노드에 연결되고,
상기 제 1 노드는 제 1 커패시터를 통해 그라운드에 연결되는, 마이크로폰 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자는 제 2 고-임피던스 디바이스를 통해 기준 전압원에 연결되고, 상기 차동 증폭기의 제 1 입력은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자에 연결되는, 마이크로폰 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 1 단자에 연결된 제 2 노드를 더 구비하고,
네가티브 바이어스 전압원이 제 3 고-임피던스 디바이스를 통해 상기 제 2 노드에 연결되고,
상기 제 2 노드는 제 2 커패시터를 통해 그라운드에 연결되고,
상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자는 제 4 고-임피던스 디바이스를 통해 상기 기준 전압원에 연결되며,
상기 차동 증폭기의 제 2 입력이 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 제 2 단자에 연결되는, 마이크로폰 시스템. - 마이크로폰 시스템에서 간섭을 제거하는 방법에 있어서:
포지티브 바이어스 전압을 제 1 마이크로폰 다이어프램에 인가하는 단계;
네가티브 바이어스 전압을 제 2 마이크로폰 다이어프램에 인가하는 단계로서, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램은 상기 마이크로폰 시스템에 의해 수신된 음압에 응답하여 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램과 동일한 기계적 굴절을 나타내도록 구성되고, 상기 음압에 응답하여 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램이 전후로 움직일 수 있도록 백-볼륨 성분이 구성되는, 상기 네가티브 바이어스 전압을 인가하는 단계; 및
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터의 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터의 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 차동 출력 신호를 생성하는 단계로서, 상기 결합은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터의 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터의 네가티브로 바이어스된 출력 신호 양쪽 모두에서 나타나는 공통-모드 간섭을 제거하는, 상기 차동 출력 신호를 생성하는 단계를 구비하는, 마이크로폰 시스템에서 간섭을 제거하는 방법. - 마이크로폰 시스템에 있어서:
제 1 방향으로부터 음압을 수신하도록 위치된 제 1 마이크로폰 다이어프램으로서, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 포지티브 바이어스 전압이 인가되는, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램;
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 의해 수신된 음압과 동일한 진폭으로 상기 제 1 방향으로부터 상기 음압을 수신하도록 위치된 제 2 마이크로폰 다이어프램으로서, 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램에 네가티브 바이어스 전압이 인가되는, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램;
음압에 응답하여 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램 및 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램이 전후로 움직일 수 있도록 하는 백-볼륨 성분; 및
차동 증폭기를 포함하고,
상기 차동 증폭기는:
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램으로부터 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 수신하고, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램으로부터 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 수신하며;
상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 차동 출력 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 제 1 방향으로부터 수신된 상기 음압은 상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절들을 야기하고, 상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절과 일치하며,
상기 제 1 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절들은 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 생성하고, 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호는 제 1 크기 및 제 1 극성을 가지며,
상기 제 2 마이크로폰 다이어프램의 기계적 굴절들은 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 생성하고, 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호는 제 2 크기 및 제 2 극성을 가지며, 상기 제 2 크기는 상기 제 1 크기와 동일하고, 상기 제 2 극성은 상기 제 1 극성과 반대이며,
비-음향 간섭은 제 1 극성 및 제 1 크기만큼 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호를 변경하고, 제 2 극성 및 제 2 크기만큼 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 변경하며, 상기 제 1 크기는 상기 제 2 크기와 동일하고, 상기 제 1 극성은 상기 제 2 극성과 동일하며,
상기 차동 증폭기에 의해 상기 포지티브로 바이어스된 출력 신호 및 상기 네가티브로 바이어스된 출력 신호를 결합함으로써 상기 차동 출력 신호로부터 상기 비-음향 간섭을 제거하는, 마이크로폰 시스템.
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