KR20160051711A - 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치는 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성한다. 더욱이, 보상 유닛은 센서 신호가 보상 유닛 또는 보상 신호의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 신호에 영향을 주거나 센서 신호에 영향을 줄 수 있는 보상 신호를 제공하도록 구성된다.

Description

가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치 및 방법{AN APPARATUS AND A METHOD FOR GENERATING A SENSOR SIGNAL INDICATING INFORMATION ON A CAPACITANCE OF A VARIABLE CAPACITOR COMPRISING A VARIABLE CAPACITANCE}
실시예들은 가변 캐패시터 기술들에 관한 것으로, 특히 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치 및 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 방법에 관한 것이다.
캐패시턴스를 가변할 수 있는 캐패시터들이 광범위하게 응용되어 사용된다. 예를 들어, 또한 캐패시터 마이크로폰들 또는 정전기 마이크로폰들로서 칭해지는 콘덴서 마이크로폰들 또는 다른 전기기계 압력 감지 디바이스의 트랜스듀서들에서, 멤브레인(membrane) 또는 다이아프램(diaphragm)이 가변 캐패시터의 하나의 플레이트(plate) 역할을 할 수 있다. 압력 변화들은 캐패시터의 플레이트들 사이의 거리d의 변화로 이어져서 캐패시턴스의 변화를 가져온다.
가변 캐패시터를 특정하게 적용하는 것과는 별개로, 매우 정확하게 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화를 감지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 매우 정확하게 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화를 감지하는 것이다.
하나의 실시예에 따라 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치는 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱(biasing)되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 보상 유닛은 센서 신호가 보상 유닛 또는 보상 신호의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 신호에 영향을 주거나 센서 신호에 영향을 줄 수 있는 보상 신호를 제공하도록 구성된다.
보상 유닛에 의해, 센서 신호 내의 비선형 신호 부분들이 현저하게 감소될 수 있다. 이 방식에서, 캐패시턴스의 변화을 일으키는 효과 또는 캐패시턴스의 변화의 정보를 결정하는 정확도가 개선될 수 있다.
일부 실시예들은 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 가변 캐패시터, 바이어스 전압 유닛, 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 가변 캐패시터는 가변 캐패시턴스를 포함하고 바이어스 전압 유닛은 사전정의된 바이어스 전압에 의해 가변 캐패시터를 바이어싱하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기의 반전 입력으로의 용량성 피드백 접속을 포함하는 반전 증폭기를 포함하고 가변 캐패시터는 또한 증폭기의 반전 입력에 접속된다. 증폭기는 증폭기의 출력에서 아날로그 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기에 접속되고 아날로그 센서 신호의 아날로그-대-디지털 변환에 기초하여 센서 신호를 생성하도록 구성되는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함한다. 보상 유닛은 센서 신호가 보상 유닛 또는 보상 신호의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 신호에 영향을 주거나 센서 신호에 영향을 줄 수 있는 보상 신호를 제공하도록 구성되는 보상 유닛을 포함한다. 더욱이, 보상 유닛은 보상된 센서 신호가 센서 유닛 또는 보상 유닛에 의해 생성되는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호를 보상 신호와 결합함으로써 보상되는 센서 신호를 획득하도록 구성되거나 보상 유닛은 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호에 기초하여 보상되는 센서 신호를 계산하도록 구성되거나 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호에 기초하여 검색표로부터 대응하는 데이터를 선택함으로써 보상되는 센서 신호를 결정하도록 구성된다.
일부 실시예들은 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 가변 캐패시터, 바이어스 전압 유닛, 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 가변 캐패시터는 가변 캐패시턴스를 포함한다. 더욱이, 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터는 2개의 백플레이트(backplate)들 사이에 멤브레인(membrane)을 포함한다. 바이어스 전압 유닛은 사전정의된 바이어스 전압에 의해 가변 캐패시터의 멤브레인을 바이어싱하도록 구성된다. 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 증폭기를 포함한다. 가변 캐패시터의 제 1 백플레이트는 또한 증폭기의 반전 입력에 접속되고 증폭기는 증폭기의 출력에서 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 보상 유닛은 센서 신호가 보상 신호의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 신호에 영향을 줄 수 있는 보상 신호를 제공하도록 구성된다. 더욱이, 보상 유닛은 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 증폭기를 포함한다. 가변 캐패시터의 제 2 백플레이트는 또한 증폭기의 반전 입력에 접속되고 증폭기는 증폭기의 출력에서 보상 신호를 제공하도록 구성된다.
일부 실시예들은 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 가변 캐패시터, 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 가변 캐패시터는 가변 캐패시턴스를 포함한다. 더욱이 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터는 2개의 백플레이트들 사이에 멤브레인을 포함한다. 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변하는 정류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 증폭기를 포함한다. 가변 캐패시터의 멤브레인은 또한 증폭기의 반전 입력에 접속되고 증폭기는 증폭기의 출력에서 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 보상 유닛은 센서 신호가 보상 유닛의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 신호에 영향을 주게 구성된다. 더욱이, 보상 유닛은 제 1 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 1 백플레이트를 그리고 제 2 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 2 백플레이트를 바이어싱하도록 구성되는 바이어스 전압 유닛을 포함한다. 센서 유닛은 제 3의 사전정의된 바이어스 전압으로 멤브레인을 바이어싱하고 가변 캐패시터의 멤브레인의 이동에 의해 발생되어서 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들은 기술된 개념에 따라 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치를 구비하는 실리콘 마이크로폰에 관한 것이다.
추가 실시예들은 가변 캐패시턴스를 가지는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱된 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류를 나타내는 센서 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 더욱이, 상기 방법은 센서 신호가 보상 유닛의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 보상 유닛에 의해 센서 신호에 영향을 주는 단계를 포함한다.
장치들 및/또는 방법들의 일부 실시예들은 아래에서 단지 예를 통해서 그리고 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 센서 신호를 생성하는 장치의 개략도이다.
도 2는 센서 신호를 생성하는 추가 장치의 개략도이다.
도 3은 멤브레인 변위(displacement)에 따른 캐패시턴스를 나타내는 도면이다.
도 4는 센서 신호를 생성하는 장치의 블록도이다.
도 5는 2차 또는 3차의 보상이 있는 출력 신호 및 보상이 없는 출력 신호를 비교하는 도면이다.
도 6은 보상에 대한 오프셋 에러(바이어스 전압의 1%)의 영향을 나타내는 도면이다.
도 7은 보상에 대한 1%의 이득 에러의 영향을 나타내는 도면이다.
도 8은 보상에 대한 5%의 이득 에러의 영향을 나타내는 도면이다.
도 9는 센서 신호를 생성하는 장치의 개략도이다.
도 10은 센서 신호를 생성하는 추가 장치의 개략도이다.
도 11은 제안되는 장치의 사운드 압력에 대한 선형성을 나타내는 도면이다.
도 12는 센서 신호를 생성하는 방법의 흐름도이다.
이제 일부 예시 실시예들이 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조하여 다양한 예시 실시예들이 더 완전하게 기술될 것이다. 도면들에서, 선들, 층들 및/또는 영역들의 두께들은 명료함을 위해 과장될 수 있다.
따라서, 예시 실시예들은 다양한 수정들 및 대안의 형태들이 가능할지라도, 이의 실시예들은 도면들에서 예로서 도시되고 본원에서 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 예시 실시예들을 개시되는 특정한 형태들로 제한할 의도는 없으며, 반대로, 예시 실시예들은 본 발명의 범위 내에 해당하는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 커버할 수 있음이 이해되어야 한다. 동일한 번호들은 도면들의 설명 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 요소들을 칭한다.
요소가 다른 요소에 “연결” 또는 “결합”된 것으로 칭해질 때, 이는 다른 요소에 직접적으로 연결 또는 결합될 수 있거나 개재하는 요소들이 있을 수 있음이 이해될 것이다. 이에 반해, 요소가 다른 요소에 “직접적으로 연결되는” 또는 “직접적으로 결합되는” 것으로 칭해질 때에는, 개재하는 요소들이 없다. 요소들 사이의 관계를 기술하는데 사용되는 다른 단어들은 동일한 방식으로(예를 들어 “사이” 대 “직접적으로 사이에”, “인접하여” 대 “직접적으로 인접하여” 등) 해석되어야만 한다.
본원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예들을 기술하기 위한 것이고 예시 실시예들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들 “a”, “an” 및 “the”는 컨택스트가 명확하게 달리 표시하지 않으면, 또한 복수의 형태들을 포함하도록 의도된다. 용어들 "comprises", “comprising”, “includes” 및/또는 “including”이 본원에서 사용될 때 진술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것이 더 이해될 것이다.
달리 명시되지 않으면, 본원에서 사용되는 모든 용어들(기술 및 과학 용어들을 포함하는)은 예시 실시예들이 속하는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 용어들, 예를 들어 통상적으로 사용되는 사전들에서 정의되는 용어들은 관련 기술의 상황에서 자체의 의미와 부합하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하고 본원에서 명확히 정의되지 않으면 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임이 더 이해될 것이다.
가변 캐패시턴스를 포함하는 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 포함하는 센서 신호는 상이한 원리들에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 용량성 센서들(예를 들어, 마이크로폰, 실리콘 마이크로폰(SIMIC)에 사용되는)의 경우, 원하는 신호를 생성하기 위해 적어도 2개의 가능성들이 적용될 수 있다.
하나의 예에서, 캐패시터(예를 들어 실리콘 마이크로폰(SIMIC)용의 마이크로 전기 기계 시스템(micro electro mechanical system; MEMS)의 백플레이트 및 이동 가능 멤브레인에 의해 형성되는)는 (실질적으로) 일정하게 유지될 수 있다(정전하(constant charge) 방법). 이 방식에서, 독출 회로(readout circuit)는 멤브레인 변위와 정비례하는 전압을 제공한다. 결과적으로, 압력(멤브레인 변위를 일으키는) 및 측정된 전위 사이에서 선형의 상관이 있을 수 있다. 그러나, 매우 높은 압력들(또는 마이크로폰 애플리케이션들(SIMIC)에서의 매우 높은 사운드 레벨)에 대해 이 방법을 사용하면 어려움들이 있을 수 있다. 마이크로폰들의 신호 레벨(특히 주문형 반도체(ASIC) 내에 또는 이의 입력부에서의)은 예를 들어, 94dBSPL로 취해지는 압력 레벨로 최적화하여 적응될 수 있다(또는 모듈들은 최적으로 제어될 수 있다). 마이크로폰이 매우 높은 사운드 레벨(최대 140dBSPL) 이상을 프로세싱 하려고 하면, 용인할 수 없는 고 신호 레벨들이 발생할 수 있다.
대안으로, 캐패시터에서의 전압은 (실질적으로) 일정하게 유지될 수 있다(정전압(constant voltage) 방법). 이 경우에, 측정되는 전류(원하는 신호) 및 압력 사이에 (실질적으로) 반비례 접속(예를 들어 소위 1/x 작용)이 발생할 수 있다. 이 방식에서, 용인할 수 없는 고 전압 레벨이 방지될 수 있다(상기 방법에 비해). 그러나, 비선형 효과들(예를 들어 고조파 신호 부분들)이 발생할 수 있다. 이 효과들은 더 큰 신호 크기들로 증가할 수 있는, 즉, 이 현상은 매우 높은 사운드 레벨들에서 매우 강하게 발생할 수 있다.
상술한 제안된 개념 및 후술되는 실시예를 사용함으로써 그와 같은 비선형 효과들은 최소화되거나 적어도 감소될 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에 따라 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내거나 포함하는 센서 신호(112)를 생성하는 장치(100)에 대한 블록도를 도시한다. 장치(100)는 센서 유닛(110) 및 보상 유닛(120)을 포함한다. 센서 유닛(110)은 가변 캐패시터(102)에 접속되고 보상 유닛(120)은 센서 유닛(110) 및/또는 가변 캐패시터(102)에 접속된다. 센서 유닛(110)은 가변 캐패시터(102)가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛(110) 및 가변 캐패시터(102) 사이의 접속을 통하여 흐르는(예를 들어 가변 캐패시터(102)로부터 그리고/또는 가변 캐패시터(102)로) 가변 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호(112)를 생성한다. 보상 유닛(120)은 센서 신호(112)가 보상 신호(122) 또는 보상 유닛(120)의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적은 비선형 신호 부분들을 포함하도록 센서 신호(112)에 영향을 주거나 센서 신호(112)에 영향을 주는데 적합한 보상 신호(122)를 제공한다(즉, 보상 신호는 센서 신호에 영향을 줄 수 있거나 영향을 주는 데 적합할 수 있다).
보상 유닛(120) 또는 보상 신호(122)로 인해, 가변 캐패시터(102)가 사전정의된 바이어스 전압으로 바이어싱되고 변화하는 전류가 감지될 때 보이는 비선형 신호 부분들이 현저하게 감소될 수 있다. 이 방식에서, 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스를 결정하는 정확도 및 캐패시턴스의 변화를 발생시키는 효과(예를 들어 사운드 압력 또는 가속)가 증가될 수 있다.
가변 캐패시터(102)는 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱된다. 그러므로, 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스의 변화는 가변 캐패시터(102)로 흐르는 전류 플로우를 일으키고(예를 들어 캐패시턴스가 증가하는 경우) 가변 캐패시터(102)로부터 나오는 전류 플로우를 일으킨다(예를 들어 캐패시턴스가 감소하는 경우). 예를 들어, 캐패시턴스가 진동하여 변하면 또한 센서 유닛(110) 및 가변 캐패시터(102) 사이의 접속을 통하여 흐르는 진동 전류가 발생될 수 있다. 이 전류 플로우는 센서 유닛(110)에 의해 감지될 수 있고 센서 유닛과 가변 캐패시터(102) 사이의 접속을 통해 흐르는 변화하는 전류(varying current)에 대한 정보를 포함하는 센서 신호(112)가 생성되고 제공될 수 있다.
예를 들어, 사전정의되는 바이어스 전압은 실질적으로 정전압일 수 있다. 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스가 변하는 경우 바이어스 전압이 사전정의된 바이어스 전압의 20% 미만(또는 10% 미만, 5% 미만 또는 1% 미만)으로 변하면, 바이어스 전압은 실질적으로 일정할 수 있다. 즉, 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스가 변하는 경우, 주로 가변 캐패시터(102)로부터 또는 가변 캐패시터(102)로의 전류가 변하면서도 바이어스 전압이 실질적으로 변하지 않고 유지되도록 사전정의된 바이어스 전압이 공급된다(예를 들어 바이어스 전압 유닛에 의해). 사전정의되는 바이어스 전압은 가변 캐패시터의 전극(예를 들어 멤브레인 또는 백플레이트)에 인가되는 전기 전위 또는 가변 캐패시터(102)의 두 전극들(예를 들어 멤브레인 및 백플레이트) 사이에 인가되는 전위들의 차일 수 있다. 예를 들어, 사전정의되는 바이어스 전압은 장치(100)의 공급 전압, 전위, 장치(100)의 음의 공급 전압 또는 장치(100)의 공급 전압의 2배일 수 있다.
가변 캐패시터(102)는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 다양한 캐패시터를 구현하는데 예를 들어, 마이크로 전기기계 시스템(micro electro mechanical system; MEMS)이 사용될 수 있다. 그와 같은 마이크로 전기 기계 시스템은 힘(예를 들어 사운드 압력, 공기압, 가속도)에 반응하여 전극(예를 들어 백플레이트)까지의 거리를 변경시키는 이동 가능 또는 휨 가능 빔 또느 이동 가능 또는 휨 가능 멤브레인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 반도체 다이(die)(예를 들어 실리콘 다이) 상의 캐비티(cavity) 위에 제작될 수 있다. 캐비티의 하부는 백플레이트 및 맴브레인이 캐패시터를 형성하도록 백플레이트 전극으로 사용될 수 있다. 변화하는 힘이 백플레이트에 인가되는 경우, 멤브레인은 백플레이트 쪽으로 그리고 백플레이트로부터 멀어지게 구부릴 수 있다. 또한 두 백플레이트들 사이에 멤브레인을 구비하는 가변 캐패시터(102)가 가능할 수 있다. 그와 같은 가변 캐패시터들(102)은 다양한 애플리케이션들(예를 들어 마이크로폰들, 압력 센서들 또는 가속 센서들)에서 사용될 수 있다.
보상 유닛(120)은 다양한 방식들로 센서 신호(112)에 영향을 주거나 센서 신호(112)에 영향을 줄 보상 신호(122)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 보상 유닛(120)은 센서 신호(112)의 비선형 신호 부분들에 대해 반전되는 신호 부분들을 적어도 부분적으로 포함하는 보상 신호(122)를 생성할 수 있다(예를 들어 비선형 신호 부분들을 근사화함으로써 또는 가변 캐패시터의 제 2 백플레이트에서 변화하는 신호를 감지함으로써). 그와 같은 보상 신호(122)는 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)와 결합(예를 들어 센서 신호(112)로부터 공제되거나 센서 신호(112)에 추가)될 수 있거나 추가 프로세싱(예를 들어 외부 디바이스에 의해 신호들을 결합)을 위해 센서 유닛(110)의 센서 신호(112)와 함께 제공될 수 있다. 대안으로, 보상 유닛(120)은 가변 캐패시터(102)를 조작하거나 상기 가변 캐패시터(102)에 영향을 줌으로써 센서 신호(110)에 영향을 줄 수 있다(예를 들어 이중 백플레이트 캐패시터의 2개의 백플레이트들에 바이어스 전압들을 제공할 수 있다). 이 방식에서, 센서 신호(112)는 가변 커패피터(102)의 제어를 통해 간접적으로 영향을 받을 수 있다. 대안으로, 센서 신호(112)는 보상 유닛(120)에 의해 직접적으로 영향을 받을 수 있다(예를 들어, 센서 유닛의 센서 신호에 기초하여 보상되는 센서 신호를 계산함으로써 또는 검색표로부터 대응하는 데이터를 선택하여 보상되는 센서 신호를 결정함으로써). 상이한 예들이 도 1에서 점선으로 표시된다.
예를 들어, 비선형 신호 부분들은 유휴 신호로부터의 비선형 편차를 표현하는 신호 부분들일 수 있다. 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스는 가변 캐패시터(102)의 전극들의 거리의 변화(예를 들어 평균 거리 또는 최소 또는 최대 거리)에 의해(예를 들어 멤브레인의 변위에 의한) 변할 수 있다. 이 예에서, 가변 캐패시터(102)로부터 또는 가변 캐패시터로의 제 2 전류는 가변 캐패시터(102)의 전극들(예를 들어 멤브레인 및 백플레이트)의 거리에 대략 반비례(예를 들어 1/x 작용)할 수 있다. 이 반비례로 인해, 비선형 효과들이 센서 신호(112) 내에 비선형 신호 부분들을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 가변 캐패시터의 멤브레인의 사인 곡선에 따른 자극의 기본파(fundamental frequency)의 고조파(harmonic frequency)가 센서 신호 내에서 발생할 수 있다. 그와 같은 비선형 신호 부분들은 보상 유닛(120) 또는 보상 신호(122)에 의해 감소될 수 있다. 즉, 가변 캐패시터(102)는 멤브레인 및 적어도 하나의 백플레이트를 포함할 수 있고, 센서 신호(112)가 변화하는 전류 및 멤브레인과 적어도 하나의 백플레이트 사이의 거리의 비선형 상관에 의해 발생되는 비선형 신호 부분들을 보상 유닛 및/또는 보상 신호(122)의 영향이 없는 센서 신호보다 더 적게 포함하도록, 보상 유닛(120)은 센서 신호(112)에 영향을 주거나 센서 신호(112)에 영향을 줄 수 있는 보상 신호(122)를 제공할 수 있다. 선택적으로, 또한 보상 유닛(120) 또는 보상 신호(122)에 의해 다른 효과들에 의해 발생되는(예를 들어, 기생 캐패시턴스에 의해 발생되는) 비선형 신호 부분들이 추가적으로 감소될 수 있다.
센서 유닛(110)은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(110) 및 가변 캐패시터(102) 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류는 증폭되거나 전압 신호로 변환될 수 있다. 예를 들어, 상술한 하나 이상의 양상들에 대해 선택적으로, 대안으로 또는 추가적으로, 센서 유닛(110)은 반전 연산 증폭기를 포함할 수 있고, 연산 증폭기의 출력의 용량 피드백(예를 들어 피드백 캐패시터를 포함하는)은 연산 증폭기의 반전 입력에 접속된다. 더욱이, 가변 캐패시터(102)는 또한 연산 증폭기의 반전 입력에 접속될 수 있고 연산 증폭기는 연산 증폭기의 출력에서 센서 신호(112)를 제공할 수 있다.
가변 캐패시터로의 접속은 또한 연산 증폭기의 비반전 입력에 전압을 인가하여 연산 증폭기의 반전 입력에서 동일한 전압을 발생시킴으로써 접지가 아닌 다른 전압으로 바이어싱될 수 있다.
연산 증폭기를 포함하는 센서 유닛(210)의 예는 도 2에 도시된다. 센서 유닛(210)은 접지에 접속되는 비반적 입력(218)을 구비하는 연산 증폭기(212)를 포함한다. 연산 증폭기의 출력(222)은 피드백 캐패시터(Cf)(214)를 통해 연산 증폭기(212)의 반전 입력(216)으로 피드백된다. 가변 캐패시터(Cmic)(202)의 제 1 전극(예를 들어 멤브레인 또는 백플레이트)은 또한 연산 증폭기(212)의 반전 입력(216)에 접속된다. 더욱이, 가변 캐패시터(Cmic)(202)의 제 2 전극(예를 들어 멤브레인 또는 백플레이트)는 사전정의된 바이어스 전압(Uconst)에 의해 제 2 전극을 바이어싱하는 바이어스 전압 유닛(230)에 접속된다. 가변 캐패시터(202)의 캐패시턴스가 변하는 경우, 연산 증폭기(212)의 반전 입력(216) 및 피드백 캐패시터(214)에서 변화하는 전류(Isig)가 발생하여 센서 신호를 나타내는 출력 전압(Usig)을 일으킨다. 제 1 전극은 가상의 접지 접속에 의해 연산 증폭기(212)의 비반전 입력(218)을 통해 접지되도록 바이어싱된다.
예를 들어, 도 2는 상술한 정전압 방법을 위한 회로의 예를 도시할 수 있다. Cmic는 마이크로 전기 기계 시스템의 소위 백플레이트 및 멤브레인에 의해 형성될 수 있는 마이크로폰 캐패시터를 나타낼 수 있다. Uconst는 Cmic에서 정전압을 결정할 수 있다. 캐패시터(Cf)는 Cmic와 함께 이득을 결정할 수 있다. 전류(Isig)(및 결과적으로 또한 Usig)는 멤브레인에서의 압력(또는 멤브레인의 변위)에 반비례할 수 있다. 이것은 이미 상술한 바와 같이 원치 않는 비선형 효과들을 발생시킬 수 있다. 도 2에 도시된 예는 예를 들어 증폭기를 포함하는 마이크로 전기 기계 시스템(정전압)을 표현하는 정전압 모드에서의 독출 회로일 수 있다.
도 3은 갭 간격에 대한 멤브레인 변위 대 기계적 영위(mechanical zero)에 대한 캐패시턴스의 가능한 1/x 작용, 즉 멤브레인 변위의 함수로서의 캐패시턴스의 예를 예시하는 도면을 나타낸다.
예를 들어, 도 3은 멤브레인 변위 및 그 결과적인 캐패시턴스 사이의 근사화된 상관(예를 들어, 상술한 비선형성을 나타내는)을 도시한다. 멤브레인에 가해지는 사운드 압력은 캐패시턴스의 변화를 일으킬 수 있고 예를 들어 도 2의 회로소자에서 정지 위치에 대한 캐패시턴스 차는 출력 전압을 일으키는 전류를 발생시킨다. 비선형성으로 인해, 전체 고조파 왜곡(total harmonic distortion; THD)는 상대적으로 높을 수 있다.
즉, 사운드 압력 레벨의 변화는 캐패시턴스의 변화에 반비례하는 관계를 포함한다. 역 관계는 예를 들어 1/x 작용일 수 있다. 그러나, 역 관계는 1/x 작용과는 미세하게 편차가 있을 수 있다(예를 들어 제조 변형들에 의한). 예를 들어, 사운드 압력 레벨은 정확하게 반비례하는 캐패시턴스의 30% 미만(또는 20% 또는 10%)의 공차로 캐패시턴스의 변화에 반비례할 수 있다.
이미 상술한 바와 같이, 보상 유닛(120)은 다양한 방식들로 센서 신호(112)에 영향을 주거나 센서 신호(112)에 영향을 줄 보상 신호(122)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상술한 양상들 중 하나 이상에 대해 선택적으로, 대안으로 또는 추가로, 보상 유닛은 센서 신호(112)의 비선형 신호 부분들의 반전의 근사를 나타내는 보상 신호를 생성할 수 있다. 즉, 센서 신호(112)는 분석될 수 있고 비선형 신호 부분들이 식별될 수 있고 시뮬레이션들이 행해질 수 있다. 역 작용되거나 또는 근사적으로 역 작용된 신호가 생성될 수 있다. 이 보상 신호(122)는 센서 신호(112)와 결합될 수 있거나 추가 프로세싱을 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 보상 유닛(120)은 선택적으로 센서 신호(112)의 2차 또는 3차의 다항식(또는 훨씬 더 고차의 다항식)에 의한 근사에 기초하여 보상 신호(122)를 생성할 수 있다. 이 방식에서, 비선형 신호 부분들은 현저하게 감소될 수 있다.
센서 신호(112) 및/또는 보상 신호(122)는 아날로그 또는 디지털 신호들일 수 있고 아날로그 신호 프로세싱 또는 디지털 신호 프로세싱에 의해 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(110)은 상술한 하나 이상의 양상들에 대해 선택적으로, 대안으로 또는 추가적으로, 가변 캐패시터(102)의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛(110) 및 가변 캐패시터(102) 사이의 접속을 통해 흐르는(예를 들어 가변 캐패시터로부터 그리고 가변 캐패시터로) 변화하는 전류를 나타내는 아날로그 센서 신호의 아날로그-대-디지털 변환에 기초하여 센선 신호(112)를 생성하기 위하여 아날로그-대-디지털(analog-to-digital-converter; A/D) 변환기를 포함할 수 있다.
대안으로, 보상 유닛(120)은 보상되는 센서 신호를 획득하기 위해 또는 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)에 기초하여 보상되는 센서 신호를 생성하기 위해 센서 신호(112)를 직접적으로 프로세싱할 수 있다. 이를 위해, 보상 유닛(120)은 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)를 수신하기 위한 입력을 포함할 수 있고 보상되는 센서 신호를 제공하기 위한 출력을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보상 유닛(120)은 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)에 기초하여 보상되는 센서 신호를 계산할 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호는 계산 알고리즘(비선형 신호 부분들에 대한 근사 알고리즘)에 대한 입력으로서 사용될 수 있어서, 결과적으로 보상되는 센서 신호가 감소된 비선형 부분을 가지도록 할 수 있다. 대안으로, 보상 유닛(120)은 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호에 기초하여 검색표로부터 대응하는 데이터를 선택함으로써 보상되는 센서 신호를 결정할 수 있다. 즉, 보상 유닛(120)은 획득되는 보상된 센서 신호가 수신되는 센서 신호(112)보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록 수신되는 센선 신호(112)의 신호 값들에 기초하여 검색표 내에 저장된 사전정의된 값들을 선택할 수 있다. 검색표는 보상 유닛(120)의 메모리 유닛에 의해 또는 외부 메모리 유닛에 의해 저장될 수 있다. 선택적으로, 검색표에 의해 저장되는 샘플링 포인트들은 중간 포인트들을 제공하기 위해 보간될 수 있다.
도 4는 하나의 실시예에 따라 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호(422)를 생성하는 장치(400)를 도시한다. 장치(400)는 아날로그-대-디지털 변환기(430)에 접속되는 증폭기(410) 및 가변 캐패시터를 포함한다. 아날로그-대-디지털 변환기(430)는 보상 유닛(420)에 접속된다. 증폭기는 아날로그 센서 신호(412)를 아날로그-대-디지털 변환기(430)에 제공한다. 아날로그-대-디지털 변환기(430)는 아날로그 센서 신호(412)를 디지털 센서 신호(432)로 변환하고 디지털 센서 신호(432)를 보상 유닛(420)으로 공급한다. 보상 유닛(420)은 보상되는 센서 신호(422)를 획득하기 위해 상술한 예들 중 하나에 따라 디지털 센서 신호(432)를 프로세싱할 수 있다.
즉, 도 4는 예를 들어 도 2에 도시되는 바와 같이 독출 회로를 적용함으로써 비선형 효과들을 감소시키거나 최소화하는 장치를 도시한다. 비선형성의 반전(예를 들어 도 2에 도시되는 회로)은 비선형 효과를 줄이거나 최소화하기 위해 디지털적으로 구현 또는 근사화될 수 있다. 이 경우에, 정적인 비선형성(예를 들어 1/x 작용)은 상기 반전이 또한 정적 비선형성(예를 들어 비선형 특성)에 의해 표현 가능할 수 있도록 취해질 수 있다. 이는 디지털적으로 용이하게 구현될 수 있다. 디지털 구현은 예를 들어 검색표에 의해 달성될 수 있다. 또한, 메모리를 절약하기 위해 보간 방법(예를 들어, 선형 보간)과 결합하는 샘플링 포인트들을 거의 가지지 않는 검색표가 적용될 수 있다. 더욱이, 또는 대안으로, 비선형성은 다항식에 의해 근사화될 수 있다.
예를 들어, 도 4는 정전압 모드 및 비선형 디지털 보상을 가지는 독출 회로에 대한 예를 도시할 수 있다. 그와 같은 토폴로지(topology)는 정전압 모드를 가지는 독출 회로(센서 유닛의 일부), 아날로그-대-디지털 변환기(예를 들어 또한 센서 유닛의 일부) 및 비선형 디지털 보상(예를 들어 보상 유닛)을 포함할 수 있다. 독출 회로는 MEMS 디바이스(예로서 가변 캐패시터에 대한) 및 증폭기(정전압)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 5는 94dBSPL의 사운드 압력에서의 예를 들어 도 2에 도시되는 회로에 대한 시뮬레이션 결과들을 도시한다. 전체 고조파 왜곡은 보상 없이 최대 -33.58 dB이 된다. 2차의 다항식을 가지는 디지털 보상은 THD를 -68.2dB로 감소하는데 충분하고 3차의 다항식으로 -90.8dB가 달성될 수 있다. 도 5는 시간의 경과에 따른 AC(alternating current; 교류) 출력 전압을 도시한다.
이 값들은 이득 에러들 및 영점 에러(zero point error)로 인해 전적으로 도달될 수 없다. 바이어스 전압의 5% 이득 에러 및 5%의 영점 에러에 대한 예시적인 시뮬레이션 결과들이 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된다. 심지어 이들 에러들이 존재할 때, 추가 조치들(예를 들어 교정) 없이도 26dB 이상의 THD의 개선이 달성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시되는 바와 같이 2차 또는 3차의 다항식에 의한 보상은 취해지는 마이크로 전기 기계 시스템의 비선형성에 대해 사용될 수 있다. 도 3의 비선형성은 예를 들어 사운드 압력 및 출력 전압의 교류 전압 부분 사이에 다음의 교정을 발생시킬 수 있다.
Figure pat00001
Ua는 센서 신호를 나타내고, x(p)는 사운드 압력(p)에 좌우되는 멤브레인의 위치를 나타내고 x(0)는 정지 위치를 나타낸다.
비선형 보상을 위해, 다음의 다항식들이 추가 시뮬레이션 결과들에 대해 사용되었다.
Figure pat00002
Uakomp2는 2차 보상 신호를 나타내고 Uakomp3은 3차 보상 신호를 나타낸다. 각각의 보상 신호는 감소된 비선형 신호 부분들을 포함하는 보상되는 센서 신호를 획득하기 위하여 센서 신호로부터 공제될 수 있다.
상술한 하나 이상의 양상들에 대하여 선택적으로, 대안으로 또는 추가로, 가변 캐패시터(102)는 두 백플레이트들 사이의 멤브레인을 포함할 수 있다. 그와 같은 이중 백플레이트 캐패시터는 비선형 신호 부분들의 보상의 부가적인 방식들에 대한 가능성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 사전정의된 바이어스 전압으로 바이어싱될 수 있고 센서 유닛(110)은 센서 캐패시터의 제 1 백플레이트에 접속된다. 더욱이, 센서 유닛(110)은 가변 캐패시터(102)의 멤브레인의 이동에 의해 발생되는, 가변 캐패시터(102)의 제 1 백플레이트로부터 또는 제 1 백플레이트로의 변화하는 전류를 나타내는 센서 신호(112)를 생성할 수 있다. 더욱이, 보상 유닛(120)은 가변 캐패시터의 제 2 백플레이트에 접속될 수 있고 가변 캐패시터(102)의 멤브레인의 이동에 의해 발생되는, 가변 캐패시터(102)의 제 2 백플레이트로부터 제 2 백플레이트로의 변화하는 전류를 나타내는 보상 신호(122)를 생성할 수 있다. 즉, 가변 캐패시터(102)의 이동 가능한 멤브레인으로 인해 2개의 독립적인 신호들이 두 상이한 백플레이트들에서 발생할 수 있다. 이 신호들은 양 비선형 신호 부분들을 포함한다. 멤브레인이 제 1 백플레이트의 방향으로 이동하면, 멤브레인 및 제 1 백플레이트에 의해 형성되는 캐패시터의 캐패시턴스는 증가하고 멤브레인 및 제 2 백플레이트에 의해 형성되는 캐패시터의 캐패시턴스는 감소한다. 예를 들어 센서 신호 및 보상 신호가 결합되는 경우(예를 들어 공제하거나 합함으로써) 충분한 신호가 남아 있도록 상기 증가는 상기 감소보다 더 크다. 그러나, 비선형 신호 부분들은 두 신호들이 결합되는 경우(예를 들어 짝수 차수 비선형 효과들을 감소 또는 제거하여) 감소될 수 있다.
보상 유닛(120)은 보상 신호(122)를 다양한 방식들로 생성할 수 있다. 예를 들어, 보상 유닛(120)은 센서 신호(112)의 생성과 유사하게 보상 신호(122)를 생성할 수 있다.
상술한 하나 이상의 양상들에 대해 선택적으로, 대안으로 또는 추가적으로, 보상 유닛(120)은 연산 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 더욱이, 가변 캐패시터(102)의 제 2 플레이트는 또한 연산 증폭기의 반전 입력에 접속될 수 있고 연산 증폭기는 연산 증폭기의 출력에서 보상 신호(122)를 제공할 수 있다. 이 방식에서, 보상 유닛(120)은 도 2에 도시되는 센서 유닛(210)의 구조와 유사하게 구현될 수 있다.
대안으로, 센서 유닛의 연산 증폭기 및 보상 유닛의 연산 증폭기는 차동 반전 증폭기로서 함께 구현될 수 있다.
가변 캐패시터(102)의 멤브레인, 제 1 백플레이트 및 제 2 백플레이트는 상이한 방식들로 바이어싱될 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(110)은 제 1 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 1 백플레이트를 바이어싱할 수 있고 보상 유닛(120)은 제 2 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 2 백플레이트를 바이어싱할 수 있다. 더욱이, 장치(100)는 제 3 사전정의된 바이어스 전압에 의해 멤브레인을 바이어스하도록 구성되는 바이어스 전압 유닛을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 제 1 사전정의된 바이어스 전압 및 제 2 사전정의된 바이어스 전압은 접지와 동일할 수 있고 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 제 1 사전정의된 바이어스 및 제 2 사전정의된 바이어스 전압과 상이할 수 있다(예를 들어 장치의 공급 전압). 대안으로, 제 1 사전정의된 바이어스 전압, 제 2 사전정의된 바이어스 전압 및 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 센서 신호의 비선형 신호 부분들이 제 2 사전정의된 바이어스 전압과 동일한 제 1 사전정의된 바이어스 전압으로 생성되는 센서 신호의 비선형 신호 부분들보다 더 적을 수 있도록 선택될 수 있다. 즉, 개선되는 비선형성들의 감소가 달성될 수 있고/있거나 가변 캐패시터 또는 전기 회로소자의 제조 변형들이 고려될 수 있도록, 제 1 사전정의된 바이어스 전압 및 제 2 사전정의된 바이어스 전압은 서로 미세하게 상이하게 선택될 수 있다.
도 9는 하나의 실시예에 따라 가변 캐패시터(902)의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호(912)를 생성하는 장치(900)의 개략도를 도시한다. 이 예에서, 가변 캐패시터(902)는 멤브레인(904), 제 1 백플레이트(906) 및 제 2 백플레이트(908)를 포함한다. 멤브레인(904)는 바이어스 전압 유닛(930)에 의해 바이어싱된다. 더욱이, 제 1 백플레이트(906)는 도 2에서 이미 기술되고 도시되었던 바와 같이, 센서 유닛(910)의 연산 증폭기의 반전 입력에 접속된다. 센서 신호(912)는 센서 유닛(910)의 연산 증폭기의 출력에서 제공된다. 보상 유닛(920)은 제 2 백플레이트(908)에 접속되고 센서 유닛(910)과 동일하거나 유사한 구조를 포함한다. 그러므로, 도 2에 기술되고 도시되는 센서 유닛과 관련하여 언급되는 상이한 양상들뿐만 아니라 설명들 및 언급들 또한 장치(900)의 센서 유닛(910) 및 보상 유닛(920)에 적용 가능하다. 결과적으로, 제 2 백플레이트(908)는 보상 유닛(920)의 연산 증폭기의 반전 입력에 접속되고 보상 신호(922)는 보상 유닛(920)의 연산 증폭기의 출력에 의해 제공된다.
예를 들어, 도 9는 상술한 정전압 방법에 대한 간소화된 회로소자를 도시한다. MEMS-센서가 사용될 수 있고, 이는 제 2 독출 전극(듀얼 백플레이트 MEMS)을 포함한다. 멤브레인은 적절한 DC 전압(직류 전압)으로 조정될 수 있다. 양 백플레이트들은 반전 증폭기의 입력에 접속될 수 있다. 결과적으로, 대응하는 CV(constant voltage; 정전압)-동작에서 각각 비선형일 수 있는 두 출력 신호들이 획득될 수 있다. 그러나, 양 신호들의 차는 왜곡이 현저하게 더 적을 수 있는데, 왜냐하면 적어도 짝수 차수의 왜곡들이 서로를 보상하거나 감소시킬 수 있기 때문이다.
이 예는 아날로그 ASIC(application-specific integrated circuit; 주문형 반도체)들에 대해 또한 작용할 수 있을 가능성이 있을 수 있다. 차동 신호는 더 프로세싱될 수 있다.
이 예에서, ASIC(센서 신호를 생성하는 장치의)의 동적 범위는 공급 전압을 증가시키지 않고 확장될 수 있다. 예를 들어 적절한 치수화(dimensioning)에 의해서 더 양호한 신호-대-잡음비(signal-to-noise ratio; SNR) 또는 더 높은 신호 레벨(예를 들어 사운드 압력)에 대해 사용될 수 있는 이중 독출 전극으로 인하여, 예를 들어 6dB가 더해진 동적 범위가 이용 가능할 수 있다.
정전압 모드(전류 인터페이스)에서 있는 차동 독출 회로소자 및 듀얼 백플레이트 MEMS를 포함하는 토폴로지가 제공될 수 있다. 즉, 도 9는 정전압 모드에서의 독출 회로소자를 도시할 수 있고 MEMS 디바이스는 제 2 독출 전극을 포함한다(2개의 백플레이트들을 구비하는 MEMS). 더욱이, 양 백플레이트들은 반전 증폭기들에 접속될 수 있다.
도 9에 도시되는 토폴로지는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 바이어스 전압(예를 들어 3V 및 15V 사이)은 전형적인 ASIC 공급 전압(예를 들어 1.8V 또는 3.3V)로부터의 전하 범프로부터 발생될 수 있고 MEMS 디바이스의 멤브레인으로 공급될 수 있다. 백플리이트 접속들 모두는 가상 접지를 나타내는 증폭기 입력들에 접속되어 반전 증폭기들을 표현할 수 있다. 이것은 2개의 독립 반전 증폭기들(도 9에 도시되는 바와 같이)일 수 있거나 하나의 차동 반전 증폭기일 수 있다.
평가될 출력 신호는 양 출력들의 차일 수 있다. 대안으로, 출력들은 패드들(예를 들어 장치를 포함하는 반도체 다이(die)의)로 접속될 수 있고 외부적으로 더 프로세싱(공제 또는 합산)될 수 있다. 대안으로, 양 증폭기 출력들은 단일단(single-ended) 신호로 변환될 수 있고(예를 들어 신호들을 합하거나 공제함으로써) 이후에 더 프로세싱될 수 있다. 더욱이, 선택적으로, 신호는 아날로그-대-디지털 변환기로 공급될 수 있고 거기에서 더 프로세싱될 수 있다. 일부 애플리케이션들에서, 이득 또는 증폭기는 프로그램 가능할 수 있고, 이는 프로그램 가능(조정 가능) 피드백 캐패시터를 구현함으로써 달성될 수 있다.
증폭기들의 입력들에서의 전위는 MEMS의 가능한 대칭 에러들이 감소되거나 균형될 수 있도록 서로에 대하여 이동 가능하게 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상술한 하나 이상의 양상들에 대하여 선택적으로, 대안으로 또는 추가로, 보상 유닛(120)은, 보상되는 센서 신호가 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록, 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)를 보상 신호(122)와 결합함으로써 보상되는 센서 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 보상 유닛은, 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)로부터 보상 신호(122)를 공제(또는 합)함으로써, 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112)를 보상 신호(122)와 결합할 수 있다. 대안으로, 센서 유닛(110)에 의해 생성되는 센서 신호(112) 및/또는 보상 신호(122)는 이들을 결합하기 전에 보상 유닛(120) 또는 센서 유닛(110)에 의해 증폭 또는 댐핑(damping)될 수 있다.
두 백플레이트들 사이에 멤브레인을 포함하는 가변 캐패시터에 관하여, 보상 유닛(120)은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 다른 예는 제 1 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 1 백플레이트를 그리고 제 2 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 2 백플레이트를 바이어싱하도록 구성되는 바이어스 전압 유닛을 포함하는 보상 유닛(120)일 수 있다. 더욱이, 센서 유닛(110)은 가변 캐패시터(102)의 멤브레인에 접속될 수 있고 제 3 사전정의된 바이어스 전압으로 멤브레인을 바이어싱할 수 있다. 더욱이, 센서 유닛(110)은 가변 캐패시터(102)의 멤브레인의 이동에 의해 발생되는, 가변 캐패시터(102)의 멤브레인으로부터 또는 멤브레인으로의 변화하는 전류를 나타내는 센서 신호(112)를 생성할 수 있다. 이 방식에서, 센서 신호(112)의 비선형 신호 부분들의 감소는 변화하는 전류의 발생 시에 이미 달성될 수 있다. 백플레이트들 중 하나로 이동하는 멤브레인에 대한 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 증가는 예를 들어 도 3에 도시된 비선형 작용이 더 선형화되도록 다른 백플레이트에 대한 캐패시턴스가 감소하기 때문에 감소된다.
이를 위해, 상이한 바이어스 전압들이 상이한 방식들로 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 사전정의된 바이어스 전압은 제 2 사전정의된 바이어스 전압과 상이할 수 있고 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 제 1 사전정의된 바이어스 전압 및 제 2 사전정의된 바이어스 전압의 산술 평균과 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, 제 2 사전정의된 바이어스 전압의, 또는 제 2 사전정의된 바이어스 전압의 산술 평균의 20%, 10% 또는 5%의 공차를 무시한다). 예를 들어, 제 1 사전정의된 바이어스 전압은 장치의 음의 공급 전압과 동일할 수 있고, 제 2 사전정의된 바이어스 전압은 공급 전압과 동일할 수 있고, 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 접지 전압일 수 있다. 대안으로, 제 1 사전정의된 바이어스 전압은 접지 전압일 수 있고, 제 2 사전정의된 바이어스 전압은 공급 전압의 2배일 수 있고, 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 공급 전압과 동일할 수 있다.
대안으로, 제 1 사전정의된 바이어스 전압은 제 2 사전정의된 바이어스 전압과 상이할 수 있고 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 제 1 사전정의된 바이어스 전압 및 제 2 사전정의된 바이어스 전압 사이에 있을 수 있다. 더욱이, 제 1 사전정의된 바이어스 전압, 제 2 사전정의된 바이어스 전압 및 제 3 사전정의된 바이어스 전압은 센서 신호(112)의 비선형 신호 부분들이 제 1 사전정의된 바이어스 전압과 제 2 사전정의된 바이어스 전압의 산술 평균과 동일한 제 3 사전정의된 바이어스 전압으로 생성되는 센서 신호의 비선형 신호 부분들보다 더 적을 수 있도록 선택될 수 있다. 즉, 멤브레인의 전압은 가변 캐패시터(102)의 가능한 대칭 에러들이 감소하거나 보상되도록 백플레이트들에 인가되는 전압들의 산술 평균과 미세하게 상이할 수 있다.
도 10은 하나의 실시예에 따라 가변 캐패시터(1002)의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호(1012)를 생성하는 장치(1000)의 개략도를 도시한다. 가변 캐패시터(1002)는 멤브레인(1004), 제 1 백플레이트(1006) 및 제 2 백플레이트(1008)를 포함한다. 멤브레인(1004)은 센서 유닛(1010)에 접속될 수 있다. 센서 유닛(1010)은 도 2에서 도시되고 설명된 예에 따라 구현될 수 있다. 결과적으로, 도 2와 관련하여 기술된 양상들뿐만 아니라 언급들 및 설명들 또한 장치(1000)의 센서 유닛(1010)에 대해 적용 가능하고 유효하다. 그러므로, 멤브레인(1004)는 센서 유닛(1010)의 연산 증폭기의 반전 입력에 접속되고 센서 신호(1012)는 센서 유닛(1010)의 연산 증폭기의 출력에 의해 제공된다. 제 1 백플레이트(1006) 및 제 2 백플레이트(1008)는 보상 유닛(1020)에 접속된다. 보상 유닛(1020)은 도 10에서 표시되는 바와 같이 2개의 상이한 바이어스 전압들을 제공하도록 구성되는 바이어스 전압 유닛을 포함할 수 있거나 상이한 전압들을 제 1 백플레이트(1006) 및 제 2 백플레이트(1008)에 인가하도록 구성되는 2개의 별개의 바이어스 전압 유닛들(예를 들어 전하 펌프)을 포함할 수 있다.
즉, 도 10에 도시되는 토폴로지는 유사한 속성들을 가지는 부가적인 가능한 구현을 표현할 수 있다. MEMS 디바이스는 정전압으로 바이어싱될 수 있다. 백프레이트는 전류 레벨에서 신호들의 차를 발생시키기 위해 반전 전압들로 바이어싱될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 출력에는 단 하나의 신호가 제공되고, 이는 이미 MEMS-신호들의 차를 표현한다.
대안으로, 이 예에서 멤브레인은 양전압(Ub)로 바이어싱될 수 있고, 백플레이트는 접지로 바이어싱될 수 있고 제 2 백플레이트는 양전압의 2배(2×Ub)로 바이어싱될 수 있다.
대안으로, 백플레이트들 및 멤브레인 사이의 전압들은 MEMS 디바이스의 가능한 대칭 에러들을 감소하거나 보상하기 위해 서로 상이하게 선택될 수 있다.
도 10은 예를 들어 정전압 모드에서의 독출 회로를 표현할 수 있다. MEMS 디바이스는 제 2 독출 전극을 포함할 수 있다.
도 11은 도 10에 따른 장치의 선형성에 따른 시뮬레이션의 예를 도시한다. 고조파 왜곡은 사운드 압력의 함수로서 도시된다. 1%-THD-기능은 (제안되는) 차동 장치에 의해 약 108dBSPL에서 128dBSPL로 증가될 수 있다. 이 방식에서, 새로운 제품에 대해서 현저하게 더 양호한 성능을 달성할 수 있다. 즉, 도 11은 상기 장치에 대한 사운드 압력에 걸친 선형성을 도시한다.
일부 실시예들은 가변 캐퍼시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것으로서, 이는 실리콘 마이크로폰에 가해지는 사운드 압력에 따라 캐패시턴스를 변경하도록 구성되는 가변 캐패시터를 구비하는 실리콘 마이크로폰을 포함한다. 즉, 기술되는 개념 또는 상술한 실시예에 따른 장치를 구비하는 실리콘 마이크로폰이 구현될 수 있다. 더욱이, 가변 캐패시터를 사용하는 압력 센서, 진동 센서, 가속 센서 또는 다른 센서는 기술되는 개념 또는 상술한 실시예에 따라 구현될 수 있다.
일부 실시예들은 비선형 보상이 있는 용량성 신호원들 및/또는 전류 인터페이스가 있는 이중 백플레이트 MEMS에 의한 신호 생성을 위한 회로 토폴로지에 관한 것이다. 제안된 개념을 사용함으로써, 정전압 방법(constant voltage approach; CV)이 이전에 큰 왜곡들을 포함했었을지라도 이 정전압 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 디지털 마이크로폰들에 대한 다양한 구현 가능성들이 예시되고 위에 기술된다.
일부 실시예들은 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 가변 캐패시터, 바이어스 전압 유닛, 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 가변 캐패시터는 가변 캐패시턴스를 포함하고 바이어스 전압 유닛은 사전정의된 바이어스 전압에 의해 가변 캐패시터를 바이어싱하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기의 반전 입력으로의 용량성 피드백 접속을 가지는 반전 증폭기를 포함하고 가변 캐패시터는 또한 증폭기의 반전 입력에 접속된다. 증폭기는 증폭기의 출력에서 아날로그 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기에 접속되고 아날로그 센서 신호의 아날로그-대-디지털 변환에 기초하여 센서 신호를 생성하도록 구성되는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함한다. 보상 유닛은 센서 신호가 보상 유닛 또는 보상 신호의 영향이 없는 센서 신호보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록 센서 신호에 영향을 주거나 센서 신호에 영향을 줄 수 있는 보상 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 보상 유닛은 보상되는 센서 신호가 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호를 보상 신호와 결합함으로써 보상되는 센서 신호를 획득하도록 구성되거나 보상 유닛은 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호에 기초하여 보상되는 센서 신호를 계산하도록 구성되거나 센서 유닛에 의해 생성되는 센서 신호에 기초하여 검색표로부터 대응하는 데이터를 선택함으로써 보상되는 센서 신호를 결정하도록 구성된다.
그와 같은 장치에 대한 예가 도 4에 도시된다.
더욱이, 장치는 상술한 제한된 개념 또는 실시예와 함께 언급되는 하나 이상의 양상들에 대응하는 하나 이상의 선택, 추가 또는 대안의 특징들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 가변 캐패시터, 바이어스 전압 유닛, 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 가변 캐패시터는 가변 캐패시턴스를 포함한다. 더욱이, 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터는 두 백플레이트들 사이에 멤브레인을 포함한다. 바이어스 전압 유닛은 사전정의된 바이어스 전압에 의해 변하는 캐패시터의 멤브레인을 바이어싱하도록 구성된다. 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 증폭기를 포함한다. 가변 캐패시터의 제 1 백플레이트는 또한 증폭기의 반전 입력에 접속되고 증폭기의 출력에서 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 보상 유닛은 보상 신호를 제공하도록 구성되고, 보상 신호는 센서 신호가 보상 신호의 영향이 없는 센서 신호보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록 센서 신호에 영향을 줄 수 있다. 더욱이, 보상 유닛은 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 증폭기를 포함한다. 가변 캐패시터의 제 2 백플레이트는 또한 증폭기의 반전 입력에 접속되고 증폭기는 증폭기의 출력에서 보상 신호를 제공하도록 구성된다.
그와 같은 장치에 대한 예가 도 9에 도시된다.
더욱이, 장치는 상술한 제한된 개념 또는 실시예와 함께 언급되는 하나 이상의 양상들에 대응하는 하나 이상의 선택, 추가 또는 대안의 특징들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 가변 캐패시터, 센서 유닛 및 보상 유닛을 포함한다. 가변 캐패시터는 가변 캐패시턴스를 포함한다. 더욱이, 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터는 두 백플레이트들 사이에 멤브레인을 포함한다. 센서 유닛은 가변 캐패시터가 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 동안 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 더욱이, 센서 유닛은 증폭기의 반전 입력에 접속되는 용량성 피드백을 가지는 반전 증폭기를 포함한다. 가변 캐패시터의 멤브레인은 또한 증폭기의 반전 입력에 접속되고 증폭기의 출력에서 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 보상 유닛은 센서 신호가 보상 유닛의 영향이 없는 센서 신호보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록 센서 신호에 영향을 주도록 구성된다. 더욱이, 보상 유닛은 제 1 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 1 백플레이트를 그리고 제 2 사전정의된 바이어스 전압에 의해 제 2 백플레이트를 바이어싱하도록 구성되는 바이어스 전압 유닛을 포함한다. 센서 유닛은 제 3 사전정의된 바이어스 전압으로 멤브레인을 바이어싱하고 가변 캐패시터의 멤브레인의 이동에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된다.
그와 같은 장치에 대한 예가 도 10에 도시된다.
더욱이, 장치는 상술한 제안된 개념 또는 실시예와 함께 언급되는 하나 이상의 양상들에 대응하는 하나 이상의 선택, 추가 또는 대안의 특징들을 포함할 수 있다.
도 12는 하나의 실시예에 따라 가변 캐패시턴스를 포함하는 가변 캐패시터의 캐패시턴스에 대한 정보를 나타내는 센서 신호를 생성하는 방법(1200)의 흐름도를 도시한다. 방법(1200)은 사전정의된 바이어스 전압에 의해 바이어싱되는 가변 캐패시터의 캐패시턴스의 변화에 의해 발생되어 센서 유닛 및 가변 캐패시터 사이의 접속을 통하여 흐르는 변화하는 전류를 나타내는 센서 신호를 생성하는 것(1210)을 포함한다. 게다가, 방법(1200)은 센서 신호가 보상 유닛의 영향이 없는 센서 신호보다 비선형 신호 부분들을 더 적게 포함하도록 보상 유닛에 의해 센서 신호에 영향을 주는(1220) 것을 포함한다.
선택적으로, 캐패시턴스의 변화는 예를 들어 사운드 압력 레벨의 변화에 의해 발생된다.
또한 선택적으로, 사운드 압력 레벨의 변화는 캐패시턴스의 변화와의 관계를 포함한다. 역 관계는 예를 들어 1/x 작용일 수 있다. 그러나, 역 관계는 1/x 작용과는 미세하게 편차가 있을 수 있다(예를 들어 제조 변형들에 의한). 예를 들어, 사운드 압력 레벨은 정확하게 반비례하는 캐패시턴스의 30% 미만(또는 20% 또는 10%)의 공차로서 캐패시턴스의 변화에 반비례할 수 있다.
더욱이, 방법(1200)은 상술한 제안된 개념 또는 실시예와 함께 언급되는 하나 이상의 양상들에 따라 하나 이상의 선택, 추가 또는 대안의 단계들을 포함할 수 있다.
실시예들은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 프로세서 상에서 실행될 때, 상기 방법들 중 하나를 수행하는 프로그램 코드를 가지는 컴퓨터 프로그램을 더 제공할 수 있다. 당업자는 다양한 상술한 방법들의 단계들이 프로그램된 컴퓨터들에 의해 수행될 수 있음을 용이하게 인정한다. 본원에서, 일부 실시예들은 또한 기계 또는 컴퓨터 판독 가능하며 명령들의 기계 실행 가능 또는 컴퓨터 실행 가능 프로그램들을 인코딩하는 프로그램 저장 디바이스들, 예를 들어 디지털 데이터 저장 매체를 포괄하도록 의도되고, 여기서 상기 명령들은 상술한 방법들의 동작들 일부 또는 모두를 수행한다. 프로그램 저장 디바이스들은 예를 들어 디지털 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브들 또는 광학적으로 판독 가능한 디지털 데이터 저장 매체일 수 있다. 실시예들은 또한 상술한 방법들의 동작들 또는 상술한 방법들의 동작들을 수행하도록 프로그램되는 (필드) 프로그래머블 로직 어레이((field programmable logic array; (F)PLA)들 또는 (필드) 프로그래머블 게이트 어레이((field) programmable gate array; (F)PGA)들을 수행하도록 프로그램되는 컴퓨터들을 포괄하도록 의도된다.
설명 및 도면들은 단지 본 발명의 원리들을 예시한다. 그러므로 당업자는, 본원에 명시적으로 기술되거나 도시되지 않더라도, 본 발명의 원리들을 구현하고 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함되는 다양한 배열들을 고안할 수 있을 것임이 인정될 것이다. 더욱이, 본원에서 열거되는 모든 예들은 주로 발명자(들)에 의해 본 기술을 발전시키는데 제공되는 개념들 및 발명의 원리를 독자가 이해하는 데 도움이 되도록 단지 교육 목적을 위한 것으로 명백하게 의도되고 그와 같이 명백하게 열거되는 예들 및 조건들로 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 게다가, 본원에 본 발명의 특정한 예들뿐만 아니라 본 발명의 원리들, 양상들 및 실시예들을 열거하는 본원에서의 모든 진술들은 본 발명의 등가물들을 포함하도록 의도된다.
“…를 위한 수단”(특정한 기능을 수행하는)으로 표기되는 기능 블록들은 각각 특정한 기능을 수행하도록 구성되는 회로소자를 포함하는 기능 블록들로서 이해될 것이다. 그러므로 “어떤 것에 대한 수단”은 또한 “어떤 것을 위해 구성되거나 어떤 것에 적합한 수단”으로서 이해될 것이다. 특정한 기능을 수행하도록 구성되는 수단은 따라서 그러한 수단이 반드시 기능을 (소정의 시간 순간에서) 수행하고 있음을 암시하지 않는다.
“수단”, “센서 신호를 제공하기 위한 수단”, “송신 신호를 생성하기 위한 수단” 등과 같이 라벨링된 임의의 기능 블록들을 포함하여, 도면들에 도시되는 다양한 요소들의 기능들은 “신호 공급기”, “신호 프로세싱 유닛”, “프로세서”, “제어기” 등과 같은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 연관되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 더욱이, 본원에서 “수단”으로 기술되는 임의의 엔티티는 “하나 이상의 모듈들’, “하나 이상의 디바이스들”, “하나 이상의 유닛들” 등에 대응하거나 이것들로서 구현될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때 상기 기능들은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들에 의해 제공될 수 있다. 더욱이, 용어 “프로세서” 또는 “제어기”의 명시적인 사용이 소프트웨어를 실행시킬 수 있는 하드웨어를 배타적으로 칭하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 소프트웨어를 저장하는 판독 전용 메모리(“ROM”), 임의 액세스 메모리(“RAM”), 및 비휘발성 스토리지를 제한 없이 암시적으로 포함할 수 있다. 종래의 그리고/또는 주문형의 다른 하드웨어 또한 포함될 수 있다.
본원에서의 어떠한 블록도들도 본 발명의 원리들을 구현하는 예시적인 회로소자의 개념도들을 표현하는 것임이 당업자에 의해 인정되어야 한다. 유사하게, 임의의 흐름도들, 플로우 다이어그램들, 상태 전이도들, 의사코드(pseudo code) 등은, 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되거나 도시되지 않더라도, 컴퓨터 판독 가능 매체에서 실질적으로 표현될 수 있고 그러므로 그와 같은 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행될 수 있는 다양한 프로세스들을 표현하는 것임이 인정될 것이다.
게다가, 다음의 청구항들은 이에 의해 상세한 설명에 통합되고, 각각의 청구항은 별개의 실시예로서 독립적일 수 있다. 각각의 청구항이 별개의 실시예로서 독립적일 수 있을지라도, 다른 실시예들은 또한 종속 청구항의 각각의 다른 종속 청구항들의 특허 대상과의 결합을 또한 포함하는 것이 종속 청구항이 청구항들에서 하나 이상의 다른 청구항들과의 특정한 결합을 칭할 수 있을지라도- 지적될 수 있다. 그와 같은 결합들은 본원에서 특정한 결합이 의도되지 않는다고 진술되지 않는 한 본원에서 제안된다. 더욱이, 심지어 청구항이 독립 청구항에 직접적으로 종속되지 않을지라도 임의의 다른 독립 청구항에 대한 이 청구항의 특성들을 또한 포함하는 것이 의도된다.
명세서에 또는 청구항들에 개시되는 방법들은 이 방법들의 각각의 동작들의 각각을 수행하기 위한 수단을 가지는 디바이스에 의해 구현될 수 있음이 또한 지적될 수 있다.
게다가, 명세서 및 청구항들에 개시되는 다수의 동작들 또는 기능들의 내용은 특정한 순서 내에 있는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그러므로, 다수의 동작들 또는 기능들의 내용은 그와 같은 동작들 또는 기능들이 기술적인 이유들로 상호 교환 가능하지 않는 경우 외에는 이를 특정한 순서로 제한하지 않을 것이다. 더욱이, 일부 실시예들에서 단일 동작들은 다수의 하위 동작들을 포함할 수 있거나 이들로 나눠질 수 있다. 그러한 하위 동작들은 명시적으로 배제하지 않는 한 이 단일 동작의 내용의 일부로서 포함될 수 있다.

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  1. 센서 신호 생성 장치.
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