KR102172831B1 - 마이크로폰 신호를 생성하는 방법 및 마이크로폰 패키지 - Google Patents

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Abstract

변형된 마이크로폰 신호를 제공하는 마이크로폰 패키지는 마이크로폰 및 그 마이크로폰에 연결된 등화기 장치를 포함한다.

Description

마이크로폰 신호를 생성하는 방법 및 마이크로폰 패키지{MICROPHONE PACKAGE AND METHOD FOR GENERATING A MICROPHONE SIGNAL}
실시예들은 마이크로폰 신호를 제공하는 마이크로폰 패키지 및 마이크로폰 신호를 생성하는 방법에 관한 것이다.
마이크로폰은 주변 잡음 또는 사운드를 기록하는 데 사용된다. 전자통신 애플리케이션은 종종 소형 마이크로폰을 사용한다. 소형 마이크로폰에 대한 예는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS; micro-electro-mechanical system)으로서 구현되는 마이크로폰 또는 실리콘 마이크로폰이다. 기록되는 사운드의 양호한 품질을 제공하거나 또는 고객의 요구사항들에 부합하기 위해, 마이크로폰의 응답 기능을 위한 사전결정된 스펙트럼 마스크(spectral mask)와의 부합 또는 높은 신호 대 잡음비(SNR), 고선형성(a high linearity)이 요구될 수 있다. 상기한 요구사항들 중 일부는, 감지 멤브레인(a sensing membrane) 뒤쪽의 프리 볼륨(a free volume), 상기 멤브레인의 강도(stiffness), 사운드 포트 등과 같은 마이크로폰 파라미터들을 조정함으로써 충족될 수 있다. 응답 기능의 선형성을 증대시키는 종래의 방안들 중 일부는 신호 대 잡음비를 저감할 수 있다. 그러나, 일부 애플리케이션들은 고품질 또는 양호한 신호 대 잡음비를 요구할 수 있다. 따라서, 개선된 특성을 갖는 마이크로폰 패키지를 제공하고자 하는 요구가 존재한다.
일부 실시예들에 의하면, 마이크로폰 및 그 마이크로폰에 연결된 등화기(equalizer) 장치는 마이크로폰 패키지 내에 제공된다.
일부 실시예에 따른 오디오 처리 장치는 마이크로폰 신호를 제공하는 마이크로폰 패키지를 포함하되, 상기 마이크로폰 패키지는 마이크로폰 및 등화기 장치를 포함한다. 오디오 처리 장치는 마이크로폰 패키지의 대응하는 신호 단자에 연결된 신호 단자를 갖는 인쇄 회로 기판을 더 포함하여, 인쇄 회로 기판에 마이크로폰 신호를 전달한다.
장치 및/또는 방법의 일부 실시예들은 이하에서 단지 예로써 또한 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 마이크로폰 패키지의 실시예를 나타낸다.
도 2는 마이크로폰 패키지의 다른 실시예의 구성요소들에 대한 블록도를 나타낸다.
도 3은 등화기 구현예의 블록도를 나타낸다.
도 4는 마이크로폰의 주파수 응답의 예시를 나타낸다.
도 5는 실시예의 응답 기능을 나타낸다.
도 6은 다른 실시예의 응답 기능을 나타낸다.
도 7은 마이크로폰 패키지에 마이크로폰 신호를 제공하는 방법 실시예의 흐름도를 나타낸다.
도 8은 마이크로폰 패키지 실시예의 단면도를 나타낸다.
도 9는 마이크로폰 패키지의 다른 실시예의 상부 및 하부의 도면을 나타낸다.
이제, 다수의 실시예들은 일부 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면과 관련하여 보다 완전히 설명될 것이다. 도면들에서, 선, 층 및/또는 영역의 두께는 명확성을 위해 과장될 수 있다.
따라서, 다른 실시예들은 다수의 변경 및 다른 형태가 가능한 반면에, 그에 대한 일부 실시예는 도면들에서 예로서 나타내어지고 또한 본 명세서에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 실시예들을 개시된 특정 형태로 제한하려는 의도는 없지만, 그에 반해, 실시예들은 개시내용의 범위 내에 있는 모든 변경물, 등가물, 및 대안물을 커버하기 위한 것이다. 동일한 번호들은 도면들의 설명 전체에서 동일하거나 유사한 요소들을 지칭한다.
한 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"되어 있다고 언급되는 경우, 다른 요소에 직접 연결 또는 결합되어 있을 수 있거나 혹은 중재 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 그에 반해, 한 요소가 다른 요소에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"되어 있다고 언급되는 경우, 중재 요소가 없을 수 있다. 요소들 간의 관계를 설명하는 데 사용되는 다른 말들은 유사한 방식으로(예를 들어, "사이에서" 대 "사이에서 직접", "인접한" 대 "직접 인접한", 등) 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 다른 실시예들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 문맥이 달리 명확하게 표시하지 않는 한, 단수형들 "a", "an" 및 "the"은 복수형도 포함하도록 의도된다. "구비하는", "구비하고", "포함하는" 및/또는 "포함하고"란 용어들이, 본 명세서에서 사용시에, 기재된 특징부들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징부들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들 및/또는 그것들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 더욱 이해해야 할 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들(기술 용어 및 과학 용어를 포함함)은, 실시예들이 속하는 당업계의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 같은 동일한 의미를 갖는다. 예를 들어 일반적으로 사용되는 사전에서 정의되는 단어들이 관련 문맥에서 그들 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 또한 본 명세서에서 분명히 정의되지 않는 한 이상적인 의미 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 함을 더욱 이해해야 할 것이다.
도 1은 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)를 포함하는 마이크로폰 패키지(100)의 실시예에 대한 개념도를 나타낸다. 마이크로폰(102)은 주변 사운드, 음성, 음악 등을 기록하고 마이크로폰 신호(106)를 제공하는 데 사용된다. 마이크로폰 신호를 기록하거나 제공하는 것은, 주변 사운드에 의존적이거나 또는, 다른 측면에서, 마이크로폰(102)에 작용하는 음압(a sound pressure)에 의존적인 전기 신호를 제공한다고 이해될 수 있다. 다양한 형태의 마이크로폰, 예를 들어 일렉트릿(electret) 마이크로폰 또는 다른 콘덴서 마이크로폰이 사용될 수 있다. 하나의 특정 예는 마이크로 전자 기계 시스템으로서 구현되는 실리콘 마이크로폰이다. 즉, 마이크로폰을 구성하는 다른 구성요소들 및 멤브레인은, 마이크로 프로세서 제조시에 일반적으로 사용되는 처리 단계들 및 기술들을 이용하여 제조될 수 있다.
결과적인 마이크로폰 신호를 작용중인 음압에 관련시키는 마이크로폰의 일부 특성은 마이크로폰 자체의 하드웨어 특성, 예를 들어 마이크로폰(102)의 멤브레인의 강도 또는 백 볼륨(back volume)에 의해 조정될 수 있다. 실시예에 따른 마이크로폰 패키지(100)는 마이크로폰 신호(106)를 변형하여 그 변형된 마이크로폰 신호(108)를 제공하기 위해 등화기 장치(104)를 더 포함한다. 변형된 마이크로폰 신호(108)는 마이크로폰 패키지(100)의 출력부에서 제공된다.
일부 실시예들은, 변형된 마이크로폰 신호의 신호 대 잡음비가 마이크로폰 신호의 신호 대 잡음비에 비해서 감소되도록, 마이크로폰 신호를 변형하는 데 등화기 장치를 사용한다. 이는, 개선된 특성을 갖는 신호를 제공하는 마이크로폰 패키지를 제공하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 등화기 장치는 마이크로폰 신호의 주파수 응답 내의 공진 성분(a resonant component)이 감소되도록 마이크로폰 신호를 변형하도록 구성된다. 마이크로폰 신호의 주파수 응답 및 신호 대 잡음비는 패키지에 의존적일 수 있다. 따라서, 실시예들은 향상된 특성이 요구되는 경우에도 고객에 의한 추가적인 신호 처리를 필요로 하지 않고서 사용될 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에 의하면, 마이크로폰 신호(106)를 변형하는 것은, 등화기 장치(104)에 의해, 마이크로폰 신호(106)의 제 1 주파수 성분을 상이한 제 2 주파수 성분에 대해 감쇠시키거나 증폭하는 것을 포함한다.
일부 실시예들은 등화기 장치(104) 내에서 유한 임펄스 응답 필터(FIR; finite impulse response filter)를 사용한다. 일부 실시예들에 의하면, 이는 등화기 장치(104)의 비용 효율적인 구현을 제공하며, 마이크로폰 신호(108)의 신호 특성의 향상을 가능하게 한다. 일부 실시예들에 의하면, 유한 임펄스 응답 필터는 3차(third order)이다. 마이크로폰의 응답 기능이 조사되는(investigated) 스펙트럼 내에서 공진 특성 또는 공진 피크를 가지면, 3개의 계수들을 갖는 FIR 필터는 마이크로폰(102)의 주파수 응답의 역(inverse)을 모델링할 수 있다. 일부 실시예들에 의하면, FIR 필터의 계수들은 프로그래밍 가능하거나 변화 가능하다. 이는, 단일의 마이크로폰 패키지(100)에 의해 다수의 응용 시나리오를 지지하기 위해, 상이한 샘플 주파수로 등화기 장치(104)가 동작되는 경우에 원하는 필터 특성을 유지하게 해줄 수 있다.
일부 실시예들은 디지털 도메인 내에서 마이크로폰 신호(106)의 처리를 가능하게 하기 위해 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함한다. 이는, 응용의 유연성, 예를 들어 후속 성분들을 위한 다수의 샘플 주파수를 지지하는 것을 증대시킬 수 있다.
일부 실시예들은 등화기 장치(104) 내에서 무한 임펄스 응답 필터(IIR; infinite impulse response filter)를 포함한다. 다른 실시예들은 등화기 장치 내에서 저역 통과 필터를 포함한다. 저역 통과 필터는 디지털 필터 또는 아날로그 필터로서 구현될 수 있다.
변형된 마이크로폰 신호(108)는 임의의 상이한 표현으로 제공될 수 있다. 예컨대, 변형된 마이크로폰 신호가 비트 스트림으로서 제공되기 위해 단일 비트 프로토콜이 사용될 수 있다. 다른 구현예들은 바이트들의 시퀀스로서, 예를 들어 16진법 또는 10진법으로 상기 변형된 마이크로폰 신호를 제공할 수 있다. 다른 실시예들은 아날로그 신호로서 상기 변형된 마이크로폰 신호를 제공할 수 있다.
일부 실시예들은 단일 비트 표현(single-bit representation)으로 변형된 마이크로폰 신호를 제공할 수 있으며, 또한 마이크로폰 패키지 내의 이전의 처리 단계들에서 사용될 수 있는 상기 멀티 비트 표현으로부터 단일 비트 표현을 제공하기 위해 변조기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지(100)는, 하나의 단일 조립 단계에서 마이크로폰 패키지 내의 모든 구성요소들을 하나 이상의 단자를 이용하여 다른 회로, 인쇄 회로 기판 등에 연결할 수 있기 위해, 상기 하나 이상의 단자를 더 포함한다. 마이크로폰 패키지(100)의 일부 실시예들은 마이크로폰 및 등화기 장치를 적어도 부분적으로 둘러싸는 공통의 하우징을 포함하고, 상기 공통의 하우징은 마이크로폰 패키지의 모든 구성요소들을 다른 회로에 전기적으로 연결하는 서플라이 커넥터를 갖는다. 일부 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지(100)는 별도의 독립된 장치로서 다루어질 수 있는 단일 개체로 이해될 수 있어서, 마이크로폰 패키지 전체를 다른 회로에 전기적으로 연결함으로써 마이크로폰 패키지 내의 구성요소들이 다른 장치 또는 회로에 연결될 수 있다. 이는, 예를 들어 패키지 내에서 마이크로폰 및 등화기 장치를 위한 단일의 서플라이 전압 단자를 이용함으로써, 애플리케이션 내에서 사용되는 단자들의 수를 감소시킬 수 있다.
도 2는 마이크로폰 신호(106)를 제공하는 마이크로폰으로서 MEMS 마이크로폰(102)을 이용하는 마이크로폰 패키지(100)의 다른 실시예를 나타낸다. 특정 예에서, MEMS 마이크로폰은 MEMS 장치로서 구현되는 트랜듀서(111), 소스 팔로워(114), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(110)의 동적 입력 범위에 마이크로폰 신호(106)를 적응시키도록 트랜듀서(111)의 원신호(a raw signal)를 사전 처리 및 사전 증폭하기 위한 후속 증폭기(116)를 포함한다. 등화기 장치(104)는 일 실시예에 있어서 디지털 도메인에서 구현되고, 마이크로폰 패키지(100)는 디지털 도메인에서 마이크로폰 신호(112)의 디지털 표현을 제공하기 위해 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(110)를 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 마이크로폰(102)은 아날로그 마이크로폰 신호(106)를 제공한다. 다른 예들에서, 마이크로폰이 디지털 신호를 제공할 수 있어서, 아날로그-디지털 컨버터(110)는 마이크로폰의 일부로 될 수도 있다. 등화기 장치(104)는 변형된 마이크로폰 신호를 제공한다. 도 2의 실시예에서, 변형된 마이크로폰 신호(108)가 멀티-비트 표현이도록 아날로그-디지털 컨버터(110)는 멀티-비트 컨버터이다. 일 실시예에서 마이크로폰 패키지(100)의 변조기(120)는 멀티-비트 표현을 마이크로폰 패키지(100)의 출력인 변형된 마이크로폰 신호(108)의 단일-비트 표현으로 전환한다.
본 명세서에 도시된 기능 블록들이, 해당 기능이 하드웨어의 단일 부분 또는 하나의 단일 장치로 반드시 구현되어야 한다는 것으로 해석되지 않아야 하는 점을 유의해야 한다. 대신에, 상이한 기능들이 상이한 장치들에 분산될 수 있거나 하나의 단일 장치로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 2의 소스 팔로워(114), 증폭기(116), 아날로그-디지털 컨버터(110), 등화기 장치(104) 및 변조기(120)는 일부 실시예들에서 하나의 단일 ASIC 또는 장치로 구현될 수 있는 반면에, 다른 실시예들에서는 2개 이상의 별도의 장치를 이용해서 구현될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 다수의 샘플 주파수가 마이크로폰 패키지(100)에 의해 지원될 수 있도록 아날로그-디지털 컨버터(110)의 샘플 주파수 FS는 가변적이다. 마이크로폰 패키지의 일부 실시예들에 의하면, 등화기 장치(104)의 특성은 가변적이어서 아날로그-디지털 컨버터(110)의 상이한 샘플 주파수들에 대한 등화기 장치(104)의 유사한 변형 특성을 달성하게 할 수 있다.
도 3은 등화기 장치(104)의 일부 실시예들에서 사용될 수 있는 바와 같은 유한 임펄스 응답 필터(300)를 보다 상세하게 나타낸다. 유한 임펄스 응답 필터(300)는 이산 시간 디지털 도메인에서 동작하고 있으며, 또한 제 1 스케일링 파라미터(c0)(314)가 곱해지는 현재의 입력 신호(312)에 따라 출력 신호(310)를 각 처리 단계에서 제공한다. 출력 신호(310)는 연관된 제 2 스케일링 파라미터(c1)(318)가 곱해지는 이전의 입력 신호 또는 샘플(316) 및 제 3 스케일링 파라미터(c2)(322)가 곱해지는 끝에서 두 번째의 입력 신호(320)에 더 의존한다. 출력 신호(310)는 스케일링된 입력 샘플(312), 스케일링된 이전의 입력 샘플(316) 및 스케일링된 끝에서 두 번째의 입력 샘플(320)의 합이다.
도 4는 실시예에 따른 마이크로폰 패키지 내의 마이크로폰(102)으로서 사용될 수 있는 바와 같은 MEMS-마이크로폰의 주파수 응답을 나타낸다. x-축은 10kHz의 단위로 주파수를 나타내고, y-축은 MEMS 마이크로폰의 응답의 크기를 dB로 도시한다. 그래프(400)는, 예를 들어 일반적인 마이크로폰 애플리케이션에서 수십 Hz에서 20kHz 사이일 수 있는 유용한 대역에서 현저한 공진 피크를 나타낸다.
대략 19kHz에서의 강한 공진 피크는 바람직하지 못한 작용일 수 있는 마이크로폰 신호의 신호 대 잡음비의 감소를 야기한다.
도 5는 마이크로폰에 의해 제공되는 마이크로폰 신호와 비교해서 마이크로폰 패키지(100)의 실시예의 변형된 마이크로폰 신호의 주파수 응답을 나타낸다. 특히, 3개의 상이한 그래프들(500a, 500b, 500c)은 MEMS 마이크로폰의 마이크로폰 신호의 주파수 응답의 편차를 대략 ±10%로 가정하는 것으로 도시되어 있다. 바람직한 주파수 마스크(510)는 파선으로 표시되고, 특정 구현예에서 바람직한 것으로 주파수 응답을 나타낸다.
그래프들(502a, 502b, 502c)은 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 의해 달성되는 바와 같은 변형된 마이크로폰 신호의 주파수를 나타낸다. 실시예에서, 3차의 유한 임펄스 응답 필터는 등화기 장치(104) 내에서 사용된다. 3차 FIR 필터의 구현이 경제적이지만, 도 5는, 비록 MEMS 마이크로폰의 특성이 생산 편차로 인해 최대 ±10%까지 변할 수 있더라도, 동일한 필터 계수를 갖는 3차의 FIR 필터가 요구되는 스펙트럼 마스크(510)에 적합하도록 마이크로폰 신호의 주파수 응답을 평탄화하는 데 사용될 수 있는 것을 나타낸다. 이는, 마이크로폰 패키지에 의해 제공되는 바와 같은 변형된 마이크로폰 신호의 신호 대 잡음비를 현저히 감소시킬 수 있다.
특히, 마이크로폰 패키지의 실시예는 약 65dB 내지 67.2dB로부터의 관찰 하에서 MEMS 마이크로폰의 신호 대 잡음비를 증가시켜서 2dB 이상만큼 증가시킨다. 즉, 일부 실시예들은 몇몇의 dB만큼, 예를 들어 2, 3, 4 또는 심지어 5dB 및 그 이상만큼 신호 대 잡음비를 증가시킬 수 있다.
다른 실시예들은, 여전히 마이크로폰 신호의 주파수 응답 및 그에 따라 그 선형성을 평탄화하면서, 보다 적은 정도로 신호 대 잡음비를 증가시킬 수 있다.
도 6은 저역 통과 필터를 갖는 등화기를 이용하는 마이크로폰 패키지의 다른 실시예의 출력을 나타낸다. 그래프들(500a~500c)은 도 5의 그래프들에 대응하고, 뿐만 아니라 스펙트럼 마스크(510)도 대응한다. 도 6의 도시의 기초를 이루는 실시예의 등화기는 디지털 도메인에서 마이크로폰 신호를 변형하기 위해 2차의 저역 통과 필터를 사용한다. 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 대응하는 그래프들(600a~600c)의 주파수 응답들은, 예를 들어 IIR 필터를 사용하여 구현될 수 있는 저역 통과 필터에 의해 스펙트럼 요구조건이 달성될 수도 있음을 도시한다. 도 6에 도시된 실시예는 또한 마이크로폰 패키지(100)의 변형된 마이크로폰 신호의 신호 대 잡음비를 2dB만큼 증가시키도록 한다.
도 7은 마이크로폰 패키지에 있어서 마이크로폰 신호를 제공하는 방법의 실시예에 대한 흐름도를 나타낸다.
상기 방법은 700에서 마이크로 전자 기계 시스템의 마이크로폰을 사용하여 마이크로폰 신호를 제공하는 단계와, 702에서 마이크로폰 신호를 변형하여 그 변형된 마이크로폰 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
도 8은 마이크로폰 패키지(100)의 실시예의 단면도를 도시한다. 마이크로폰 패키지(100)는 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)를 포함한다. 마이크로폰(102)은 MEMS 마이크로폰으로 구현되고, 백 볼륨(105)을 실링하는 멤브레인(103)을 포함한다. 캡(107)은 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 사운드 개구 또는 사운드 포트(109)는 멤브레인(103)의 편향을 일으키도록 압력 변화가 패키지로 들어갈 수 있게 하는 캡(107)에서의 개구에 의해 구성된다. 멤브레인(103)의 편향은 마이크로폰(102)의 캐패시턴스를 변화시키고, 또한 마이크로폰 신호를 생성하게 한다. 마이크로폰 패키지(100)에 의해 생성되는 사운드 신호는 마이크로폰 패키지(100)의 단자(111)에서 제공된다. 등화기 장치(104)는 마이크로폰(102) 및 단자(111)에 연결되어 있다. 등화기 장치(104)는 일 실시예에서 ASIC로서 구현되고, MEMS 마이크로폰(102)은 별도의 기판 상에 형성된다. MEMS 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)의 ASIC의 양쪽은 공통의 인쇄 회로 기판(PCB)(115)에 실장되며, 상기 PCB는 또한 외부 단자(111)를 제공한다. 인쇄 회로 기판(115) 및 캡(107)은, 적어도 사운드 포트(109)용 개구를 남기고서 마이크로폰 및 등화기 장치를 적어도 부분적으로 둘러싸는 공통의 하우징을 형성한다. MEMS 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)의 ASIC는 인쇄 회로 기판(115)에 의해 또는 추가적인 회로에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8의 실시예에서, 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)의 양쪽은 마이크로폰 패키지(100) 내의 공통의 실링 컴파운드(113)에 의해 실링된다. 그러나, 실링 컴파운드(113)는 사운드 포트(109)를 막지 않는다. 백 볼륨(105)은 그 백 볼륨(105) 내의 공기의 압축을 피하도록 소형의 통풍 채널을 가질 수 있거나 또는 밀봉해서 실링될 수 있다.
다른 구현예들에서, 사운드 개구(109)는 도 9에 도시된 예에서와 같이 멤브레인(103) 아래에서, 즉 패키지의 하부에서 형성될 수 있다. 패키지의 다른 실시예들은 서플라이 전압 및 접지 접속을 제공할 수 있도록 추가적인 단자들을 포함한다. 이는 마이크로폰 패키지 내의 모든 구성요소들을 하나의 단일 조립 단계에서 다른 회로, 인쇄 회로 기판 등에 단자(들)를 이용하여 연결하기 위한 가능성을 제공할 수 있다.
도 9는 상이한 기학적 구조를 갖는 마이크로폰 패키지의 다른 실시예에 대한 상부 및 하부의 도면을 도시한다. 도 8의 실시예에 대한 구현과 도 9 사이의 차이점을 이하에 간단하게 요약한다. 도시되지 않은 캡이 MEMS 마이크로폰(102)을 위한 백 볼륨을 형성하기 위해, 사운드 포트(109)는 도 9에서 PCB(115) 내에서 형성된다. 마이크로폰 패키지(100)의 단자들(111a-111d)은 공통의 PCB(115)의 하부에 위치될 수 있어, 마이크로폰 패키지(100)가 소비하는 영역을 전반적으로 줄이는 것을 도울 수 있다. MEMS 마이크로폰(102) 및 등화기 장치(104)의 ASIC는 본딩 와이어에 의해 전기적으로 결합된다. 등화기 장치(104)의 ASIC 및 단자들(111a-111d) 또한 본딩 와이어에 의해 연결된다. PCB(115)는 단자들(111a-111d)을 패키지(100)의 내부로부터 패키지(100)의 외부로 이동시킨다.
마이크로폰 패키지(100)의 제조시에, MEMS 마이크로폰(102)의 기판 및 등화기 장치(104)는 그것들이 본딩 와이어에 의해 전기적으로 결합되기 전에 PCB(115)에 부착된다. 마지막으로, 패키지는 위쪽에서부터 캡을 적용함으로써 밀봉해서 실링될 수 있다.
등화기 장치의 특성은 MEMS 마이크로폰(102) 및 사용되는 특정 패키지 설계에 맞도록 조정될 수 있다. 동일한 MEMS 마이크로폰들(102)은 유사한 특성 또는 신호 대 잡음비를 갖는 변형된 마이크로폰 신호를 제공하는 상이한 패키지 설계에 사용될 수 있다. 등화기 장치(104)의 특성 또는 필터 계수가 MEMS 마이크로폰(102) 및 패키지 설계의 각 조합에 대해 결정될 수 있어서, 적절히 사전 구성된 등화기 장치들은 상이한 조합들 내에서 사용될 수 있다.
이와 달리, 등화기 특성은 조립 후에 프로그래밍될 수 있다. 변형되지 않은 마이크로폰 신호의 주파수 응답이 패키지의 조립 이후에 결정될 수 있다는 점에서 제품 편차는 보상될 수 있다. 등화기 특성은 그 후에 각각의 개별적인 패키지의 변형된 마이크로폰 신호를 위해 원하는 스펙트럼 동작이 달성되도록 프로그래밍될 수 있어, 그 후에 또한 예를 들어 MEMS 마이크로폰을 제조하는 데 사용되는 프로세스에서의 프로세스 편차를 설명할 수도 있다.
예컨대, 이전에 설명된 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지는 이동 전화 장치에서, 예를 들어 휴대폰 등과 같은 이동 전화 장치에서 사용될 수 있다. 주변 사운드의 기록 또는 모니터링을 요구하는 임의의 애플리케이션은 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지를 사용할 수 있다. 예컨대, 자동차용 애플리케이션에서, 핸즈프리 카 킷트(hands-free car kits)는 개선된 사운드 품질을 달성하기 위해 마이크로폰 패키지의 실시예들을 사용할 수 있다. 예컨대, 콜 센터 직원 등을 위한 헤드셋은 콜 센터의 고객에 의해 경험되는 신호 품질을 증대시키기 위해 실시예에 따른 마이크로폰 패키지를 더 사용할 수 있다. 일반적으로 말하면, 일부 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지는, 추가적인 전기 회로 또는 인쇄 회로 기판 등에 의해 주변 사운드가 기록 또는 모니터링되거나 혹은 추가로 처리되는 임의의 애플리케이션에서 추가적인 이점을 제공한다.
예시적인 실시예들은, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 프로세서 상에서 실행되는 경우, 상기의 방법들 중 하나를 수행하는 비-트랜지스터(non-transistor) 저장 매체에 저장되는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램을 더 제공할 수 있다. 당업자는 상기한 다수의 방법들의 단계들이 프로그래밍된 컴퓨터들에 의해 수행될 수 있음을 용이하게 인지할 것이다. 여기서, 일부 실시예들은, 머신 판독가능하거나 또는 컴퓨터 판독가능하고 또한 머신 실행가능하거나 또는 컴퓨터 실행가능한 프로그램의 인스트럭션을 인코드하는 프로그램 저장 장치, 예를 들어 디지털 데이터 저장 매체를 커버하도록 또한 의도되되, 상기 인스트럭션은 상기한 방법들의 동작들 중 일부 또는 전부를 수행한다. 프로그램 저장 장치는 예를 들어 디지털 메모리, 자기 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브, 또는 선택적으로 판독가능 디지털 데이터 저장 매체일 수 있다. 다른 실시예들은 상기한 방법들의 동작들을 수행하도록 프로그래밍된 컴퓨터들, 혹은 상기한 방법들의 동작들을 수행하도록 프로그래밍된 (필드) 프로그래밍가능 로직 어레이((F)PLA) 또는 (필드) 프로그래밍가능 게이트 어레이((F)PGA)를 커버하도록 또한 의도된다.
설명 및 도면은 단지 개시내용의 원리를 설명한다. 따라서, 본 명세서에서 명시적으로 설명 또는 도시되어 있지 않지만, 개시내용의 원리를 구현하고 그 정신 및 범위 내에 포함되는 다양한 구성들을 당업자가 고안할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 예들은 기술 발전을 위해 발명자(들)에 의해 기여되는 개념 및 개시내용의 원리를 이해함에 있어서 독자를 돕는 단지 교육적인 목적으로 분명히 되도록 주로 의도되며, 또한 이러한 특별히 언급된 예들 및 상태에 대해 제한되지 않도록 해석된다. 게다가, 개시내용의 원리, 측면, 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 예들을 언급하는 본 명세서에서의 모든 기재는 그에 대한 등가물들을 포함하도록 의도된다.
(소정의 기능을 수행하는) "수단"과 같이 표시되는 기능 블록들은, 각각, 소정의 기능을 수행하도록 구성되는 회로를 포함하는 기능 블록으로서 이해되어야 한다. 따라서, "~하기 위한 수단"은 뿐만 아니라 "~하도록 구성되거나 또한 ~하기에 적합한 수단"으로 이해될 수 있다. 따라서, 소정의 기능을 수행하도록 구성된 수단은, 이러한 수단이 (주어진 시간 순간에) 그 기능을 반드시 수행하고 있음을 의미하지는 않는다.
"수단", "센서 신호를 제공하기 위한 수단", "전송 신호를 생성하기 위한 수단" 등으로 라벨링된 임의의 기능 블록들을 포함해서 도면들에 도시된 다수의 요소들의 기능은, 적절한 소프트웨어와 공동으로 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라, "신호 공급기", "신호 처리 유닛", "프로세서", "제어기" 등과 같은 전용 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 게다가, "수단"으로서 본 명세서에 기재된 임의의 개체는 "하나 이상의 모듈", "하나 이상의 장치", "하나 이상의 유닛"으로서 구현될 수 있거나 또는 그것들에 대응할 수 있다. 프로세서에 의해 제공되는 경우, 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유 프로세서에 의해, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개개의 프로세서들에 의해 기능이 제공될 수 있다. 게다가, "프로세서" 또는 "제어기"라는 용어의 명시적 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 포함하도록 해석되지 않아야 하며, 또한 디지털 신호 처리기(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, ASIC, FPGA, 소프트웨어 저장용 ROM, RAM, 및 비휘발성 저장 장치를 명시적으로 포함할 수 있다. 종래의 및/또는 통상의 다른 하드웨어가 포함될 수도 있다.
본 명세서에서의 임의의 블록도가 개시내용의 원리들을 구현하는 예시적의 회로에 대한 개념도를 나타냄을 당업자에 의해 이해되어야 한다. 마찬가지로, 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되어 있든지 않든지 간에, 컴퓨터 판독가능 매체에서 실질적으로 표현되어 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 다수의 프로세스를, 임의의 플로우 차트, 흐름도, 상태 천이도, 의사 코드 등이 나타냄을 이해해야 할 것이다.
또한, 이하의 청구항들은 상세한 설명에 포함되어 있으며, 각 청구항은 별개의 실시예로서 그 자체에 기초할 수 있다. 각 청구항이 별개의 실시예로서 그 자체에 기초할 수 있는 경우, 종속항이 청구항들에서 하나 이상의 다른 청구항들과의 특정한 조합을 지칭할 수 있지만, 다른 실시예들이 다른 종속항 또는 독립항의 청구대상과 종속항과의 조합을 포함할 수도 있음을 유의해야 한다. 특정한 조합이 의도되지 않는다고 명시되지 않는 한, 이러한 조합은 본 명세서에서 제안되어 있다. 또한, 하나의 청구항이 독립 청구항에 대해 직접적으로 종속되지 않더라도, 이러한 청구항의 특징들을 임의의 다른 독립항에 대해 포함하도록 또한 의도된다.
명세서 또는 청구범위에 개시된 방법들이 이들 방법들의 개별적인 동작들의 각각을 수행하기 위한 수단을 갖는 장치에 의해 구현될 수 있음을 또한 유의해야 한다.
또한, 명세서 또는 청구범위에 개시된 다수의 동작들 또는 기능들에 대한 개시내용은 특정 순서 내에 있어야 되는 것으로 해석되지 않을 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 다수의 동작들 또는 기능들에 대한 개시내용은, 이러한 동작들 또는 기능들이 기술적인 이유 때문에 교체할 수 없는 한, 그것들을 특정 순서로 제한하지 않을 것이다. 또한, 일부 실시예들에서 단일의 동작은 다수의 서브 동작들을 포함하거나 다수의 서브 동작들로 나누어질 수 있다. 이러한 서브 동작들은 포함될 수 있고, 명시적으로 배제되지 않는 한 상기 단일의 동작에 대한 개시내용의 일부일 수 있다.

Claims (23)

  1. 마이크로폰 신호(a microphone signal)를 생성하는 마이크로폰과,
    상기 마이크로폰 신호 또는 상기 마이크로폰 신호와 관련된 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 기반하여 멀티 비트 신호(a multi-bit signal)로 구성된 디지털 마이크로폰 신호를 생성하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 회로와,
    상기 디지털 마이크로폰 신호를 수신하고, 디지털 도메인에서 상기 디지털 마이크로폰 신호의 주파수 응답을 변경하여 변형된 디지털 마이크로폰 신호(a modified digital microphone signal)를 생성하는 등화기 회로(an equalizer circuit)와,
    상기 등화기 회로의 출력에 연결되고, 상기 변형된 디지털 마이크로폰 신호를 멀티 비트 신호에서 상기 변형된 디지털 마이크로폰 신호의 단일 비트 표현(representation)으로 변환하는 모듈레이터를 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로폰 및 상기 등화기 회로를 적어도 부분적으로 둘러싸는 공통의 하우징(a common housing)을 더 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 응답을 변경하는 상기 등화기 회로는 상기 디지털 마이크로폰 신호의 상기 주파수 응답 내에서 공진 성분(a resonant component)을 감소시키도록 구성되는 상기 등화기 회로를 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 등화기 회로는 상기 디지털 도메인 내의 상기 디지털 마이크로폰 신호의 상기 주파수 응답을 변경하는 디지털 유한 임펄스 응답(FIR) 필터를 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유한 임펄스 응답 필터는 상기 디지털 마이크로폰 신호의 상기 주파수 응답의 공진 성분의 역을 근사화하는 3차(third order) 유한 임펄스 응답 필터를 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 ADC 회로는 변수 샘플링 주파수 신호를 수신하는 샘플링 주파수 입력을 포함하고, 상기 ADC 회로는 복수의 상이한 샘플링 주파수 중 하나에서 상기 디지털 마이크로폰 신호를 출력하는
    마이크로폰 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로폰과 상기 ADC 회로 사이에 연결된 증폭기 회로를 더 포함하고,
    상기 증폭기 회로는 상기 마이크로폰 신호를 수신하고, 상기 수신된 마이크로폰 신호의 증폭된 형태(version)를 출력하는
    마이크로폰 패키지.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 상기 마이크로폰 및 상기 등화기 회로는 기판 상에 위치하는
    마이크로폰 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로폰의 일부분과 상기 등화기 회로 전체를 둘러싸는 실링 컴파운드(a sealing compound)를 더 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 하우징 내에서 상기 마이크로폰의 멤브레인(a membrane)에서의 압력 변화(pressure variations)를 가능하게 하기 위해 상기 하우징 내에 사운드 포트를 더 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로폰은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS; micro-electro-mechanical system)을 포함하는
    마이크로폰 패키지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 등화기 회로는, 15kHz에서 시작하여 20kHz에서 끝나는 간격 내의 상기 마이크로폰 신호의 제 1 주파수 부분을, 1kHz에서 시작하여 5kHz에서 끝나는 제 2 주파수 부분에 비하여 감쇠시키도록 구성되는
    마이크로폰 패키지.
  14. 오디오 처리 장치로서,
    변형된 디지털 마이크로폰 신호(a modified digital microphone signal)를 출력하는 마이크로폰 패키지를 포함하고,
    상기 마이크로폰 패키지는,
    마이크로폰 신호(a microphone signal)를 생성하는 마이크로폰과,
    상기 마이크로폰 신호 또는 상기 마이크로폰 신호와 관련된 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 기반하여 멀티 비트 신호(a multi-bit signal)로 구성된 디지털 마이크로폰 신호를 생성하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 회로와,
    상기 디지털 마이크로폰 신호를 수신하고, 디지털 도메인에서 상기 디지털 마이크로폰 신호의 주파수 응답을 변경하여 상기 변형된 디지털 마이크로폰 신호를 생성하는 등화기 회로(an equalizer circuit)- 상기 등화기 회로는 상기 변형된 디지털 마이크로폰 신호의 신호 대 잡음비(SNR)가 증가되도록 상기 디지털 마이크로폰 신호를 변형시키도록 구성됨 -와,
    상기 등화기 회로의 출력에 연결되고, 상기 변형된 디지털 마이크로폰 신호를 멀티 비트 신호에서 상기 변형된 디지털 마이크로폰 신호의 단일 비트 표현(representation)으로 변환하는 모듈레이터를 포함하는
    오디오 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마이크로폰, 상기 ADC 회로 및 상기 등화기 회로를 적어도 부분적으로 둘러싸는 공통의 하우징(a common housing)을 더 포함하는
    오디오 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    인쇄 회로 기판(PCB)을 더 포함하고,
    상기 마이크로폰, 상기 ADC 회로 및 상기 등화기 회로는 상기 인쇄 회로 기판 위에 위치하는
    오디오 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 마이크로폰을 부분적으로 캡슐화(encapsulating)하고, 상기 공통의 하우징 내에서 상기 마이크로폰을 전체적으로 캡슐화하는 캡슐화 물질을 더 포함하는
    오디오 처리 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판 상에 단일 서플라이 전압 단자를 더 포함하고,
    상기 단일 서플라이 전압 단자는 상기 마이크로폰 및 상기 등화기 회로에 대한 공통의 서플라이 전압을 수신하도록 구성된
    오디오 처리 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 주파수 응답을 변경하는 상기 등화기 회로는 상기 디지털 마이크로폰 신호의 상기 주파수 응답 내에서 공진 성분(a resonant component)을 감소시키도록 구성되는 상기 등화기 회로를 포함하는
    오디오 처리 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 등화기 회로는 상기 디지털 도메인 내의 상기 디지털 마이크로폰 신호의 상기 주파수 응답을 변경하는 디지털 유한 임펄스 응답(FIR) 필터를 포함하는
    오디오 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 유한 임펄스 응답 필터는 상기 디지털 마이크로폰 신호의 주파수 응답의 공진 성분의 역을 근사화하는 3차(third order) 유한 임펄스 응답 필터를 포함하는
    오디오 처리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 ADC 회로는 변수 샘플링 주파수 신호를 수신하는 샘플링 주파수 입력을 포함하고, 상기 ADC 회로는 복수의 상이한 샘플링 주파수 중 하나에서 상기 디지털 마이크로폰 신호를 출력하는
    오디오 처리 장치.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 마이크로폰과 상기 ADC 회로 사이에 연결된 증폭기 회로를 더 포함하고,
    상기 증폭기 회로는 상기 마이크로폰 신호를 수신하고, 상기 수신된 마이크로폰 신호의 증폭된 형태(version)를 출력하는
    오디오 처리 장치.
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