KR20160066519A - 공급 인터페이스를 통한 마이크로폰 구성 및 교정 - Google Patents

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Abstract

마이크로폰 또는 마이크로폰 센서 시스템은 공급 단자에서 공급 전압을 수신하는 센서 인터페이스를 사용하여 동작한다. 센서 인터페이스는 공급 전압의 변경에 기초하여 공급 단자에서 커맨드를 검출하고, 커맨드 또는 커맨드와 관련된 데이터를 센서 시스템의 컴포넌트에 통신한다. 공급 단자는 공급 단자를 통해 센서 시스템에 관련된 데이터를 또한 통신하는 양방향 단자이다.

Description

공급 인터페이스를 통한 마이크로폰 구성 및 교정{MICROPHONE CONFIGURATION AND CALIBRATION VIA SUPPLY INTERFACE}
본 발명은 마이크로폰 디바이스에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 공급 인터페이스를 통해 마이크로폰 디바이스를 구성하고 교정하는 것에 관한 것이다.
마이크로폰 시스템의 공학기술은 낮은 전력 소비와 함께 넓은 동적 주파수 범위를 수용하기 위해 노력해 왔다. 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 마이크로폰은, 음향 신호를 감지하기 위해 압력 감지 다이어프램(diaphragm)이 실리콘 또는 다른 기판으로 에칭되는, 칩 상에 집적된 시스템(예컨대, 마이크로폰 칩 또는 실리콘 마이크로폰)을 포함한다. MEMS 마이크로폰은 칩 상에 집적된 전치 증폭기를 갖거나, 동일한 CMOS 칩 상에 또는 MEMS 다이 및 개별 ASIC 다이 상에 내장형 아날로그-디지털 변환기(ADC) 회로와 같은 다른 집적된 컴포넌트를 가질 수 있는데, 이것은 칩이 다양한 현대 디지털 제품과 함께 쉽게 집적될 수 있는 디지털 마이크로폰으로 동작할 수 있게 한다. 데이터를 보다 효과적으로 처리하고 더 큰 동작 변동성(variability)을 갖는, 집적된 컴포넌트들을 갖는 오디오 시스템에 대한 수요는 계속되고 있다.
도 1은 다양한 측면에 따른 오디오 또는 마이크로폰 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 다양한 측면에 따른 다른 오디오 또는 마이크로폰 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 3은 다양한 측면에 따른 오디오 또는 마이크로폰 시스템의 인터페이스 컴포넌트의 입력 및 출력 통신을 도시하는 그래프이다.
도 4는 설명된 다양한 측면에 따른 다른 오디오 또는 마이크로폰 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 5는 설명된 다양한 측면에 따른 다른 오디오 또는 마이크로폰 시스템을 도시하는 다른 블록도이다.
도 6은 설명된 다양한 측면에 따른 다른 오디오 또는 마이크로폰 시스템의 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 설명된 다양한 측면에 따른 오디오 또는 마이크로폰 시스템의 다른 방법을 도시하는 흐롬도이다.
이제 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것인데, 도면에서 동일한 참조 번호는 계속 동일한 요소를 언급하기 위해 사용되며, 도시된 구조 및 디바이스는 반드시 축척대로 그려진 것이 아니다. 본원에서 사용될 때, "컴포넌트", "시스템", "인터페이스" 등의 용어는 컴퓨터 관련 개체, 즉, 하드웨어, 소프트웨어(예컨대, 실행 시에), 및/또는 펌웨어를 언급하기 위한 것이다. 예컨대, 컴포넌트는 회로, 프로세서, 프로세서 상에서 작동되는 프로세스, 제어기, 오브젝트, 실행가능 프로그램, 저장 디바이스, 컴퓨터, 태블릿 PC 및/또는 프로세싱 디바이스를 갖는 모바일폰이 될 수 있다. 예컨대, 서버 상에서 작동되는 애플리케이션 및 서버 또한 컴포넌트가 될 수 있다. 하나의 프로세스 내에 하나 이상의 컴포넌트가 존재할 수 있고, 하나의 컴포넌트가 하나의 컴퓨터 상에 국소화되고/되거나 두 개 이상의 컴퓨터 사이에 분포될 수 있다. 본원에서는 요소 세트 또는 다른 컴포넌트 세트가 설명될 수 있는데, "세트"란 용어는 "하나 이상"으로 해석될 수 있다.
또한, 이들 컴포넌트는, 예컨대 모듈을 사용하여, 다양한 데이터 구조가 저장되어 있는 다양한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트는, 예컨대 하나 이상의 데이터 패킷(예컨대, 신호를 통해 국소 시스템이나 분포형 시스템 내에서, 및/또는 인터넷, 근거리 네트워크, 광역 네트워크 또는 다른 시스템들을 갖는 유사한 네트워크와 같은 네트워크를 가로질러 다른 컴포넌트와 인터페이스하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터)을 갖는 신호에 따라, 국소 및/또는 원격 프로세스를 통해 통신할 수 있다.
다른 예로서, 컴포넌트는 전기 또는 전자 회로에 의해 동작되는 기계적 부품에 의해 제공되는 특정 기능을 갖는 장치가 될 수 있는데, 전기 또는 전자 회로는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 애플리케이션 또는 펌웨어 애플리케이션에 의해 동작될 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 장치의 내부 또는 외부에 존재할 수 있으며, 소프트웨어 또는 펌웨어 애플리케이션의 적어도 일부를 실행할 수 있다. 또 다른 예로서, 컴포넌트는 기계적 부품 없이 전자 컴포넌트를 통해 특정 기능을 제공하는 장치가 될 수 있으며, 전자 컴포넌트는, 전자 컴포넌트의 기능을 적어도 부분적으로 제공하는 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 실행하기 위해 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
전형적 단어의 사용은 개념들을 구체적 형태로 제공하기 위한 것이다. 본원에서 사용될 때, "또는"이란 용어는 배타적 "또는"이 아니라 포함적 "또는"을 의미하기 위한 것이다. 즉, 달리 특정되거나 문맥으로부터 명백하지 않은 한, "X가 A 또는 B를 사용한다"는 것은 자연스러운 포함적 치환들 중 임의의 것을 의미하기 위한 것이다. 즉, X가 A를 사용하거나, X가 B를 사용하거나, X가 A와 B를 둘 다 사용한다면, "X가 A 또는 B를 사용한다"는 것은 전술된 예 중 어떤 것에 대해서도 만족된다. 또한, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용될 때, 단수는 달리 특정되거나 단수에 관한 것임이 문맥상 명백하지 않은 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 상세한 설명 및 청구범위에서 "구비하는", "구비한다", "갖는", "갖는다"란 용어 또는 그 파생어들이 사용될 경우에, 그런 용어들은 "포함하는"과 마찬가지로, 포함적인 의미가 되도록 의도된 것이다.
넓은 동적 범위 및 낮은 전력을 갖는 오디오 컴포넌트를 기능화하기 위한 오디오 시스템의 전술된 결점을 고려하여, 공급 신호를 역시 제공하는 양방향 인터페이스를 사용하여 동작하도록 구성되는 오디오 시스템이 설명된다. 예컨대, 칩 상의 마이크로폰 시스템은 다양한 상이한 인터페이스 핀 또는 인터페이스 컴포턴트를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 공급 인터페이스를 구비하는 인터페이스 컴포넌트는, 공급 전압이 마이크로폰 시스템의 하나 이상의 컴포넌트에 전력을 공급할 수 있게 하며, 또한 동일한 공급 인터페이스를 통해 데이터를 수신 및 통신한다.
인터페이스 컴포넌트는, 마이크로폰 칩, 마이크로폰 시스템 또는 시스템 내에서 동작가능하게 접속된 마이크로폰 컴포넌트에 전력을 제공하도록 동작하는, 마이크로 칩의 VDD 단자 또는 공급 핀을 포함할 수 있다. 마이크로폰 시스템은, 전력용 VDD 인터페이스 외에, 클럭 신호를 통신하고 클럭 신호에 기초하여 데이터를 처리 또는 제어하는 클럭 단자와 같은 다른 다양한 인터페이스를 포함할 수 있다. 시스템은, 시스템으로 또는 시스템으로부터 처리되거나 변조된 출력과 같은 데이터를 통신하는 데이터 핀을 포함할 수 있는데, 상기 출력은 마이크로폰에 대해 시스템의 센서 컴포넌트에서 감지되고 있는 음향 신호로부터 변조되고 도출되는 전기 신호를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 마이크로폰 시스템은, 시스템의 컴포넌트들과 전후방으로 데이터를 통신하는 양방향 인터페이스로서 동작하도록 구성되면서, 동시에, 신호 스윙에 기초하여 마이크로폰 시스템의 컴포넌트들에 전력을 공급하도록 구성되는 단일 인터페이스 단자 또는 핀을 구비하는 인터페이스 컴포넌트를 포함할 수 있다.
디지털 실리콘 마이크로폰 칩들을 위해 개별 데이터 인터페이스가 사용될 수 있지만, 이 인터페이스는 구성, 교정 또는 테스팅 데이터를 위해 데이터 인터페이스를 사용할 때마다 "정상" 데이터 출력을 차단시킬 수 있다. 멤브레인 변경으로부터 생성되는 전기 신호에 기초하여 오디오 신호를 검출하도록 구성된 센서 컴포넌트를 포함하는 마이크로폰 시스템이 설명된다. 데이터 경로 컴포넌트는 센서 컴포넌트로부터의 전기 신호를 처리하여 출력 단자에서 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 인터페이스 컴포넌트는, 전원으로부터 공급 신호를 수신하면서 동시에 하나 이상의 데이터 커맨드를 송신 또는 수신하여 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트에 관련된 하나 이상의 파라미터를 통신하도록 구성된 공급 단자를 포함한다. 따라서, 단일 인터페이스가 시스템 컴포넌트들에 전력을 제공하고, 컴포넌트 설정을 수정하기 위한 파라미터를 제공하고, 컴포넌트들과 관련된 데이터를 통신할 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 추가적 측면 및 세부사항에 대해 더 설명한다.
도 1은 다양한 측면에 따라 음향 또는 오디오 처리의 동적 범위를 제공하기 위해 데이터 및 공급 신호의 통신을 가능하게 하도록 동작하는 오디오 시스템, 마이크로폰 시스템 또는 마이크로폰 센서 시스템(100)의 예를 도시한다. 오디오 시스템(100)은, 예컨대, 레코딩 디바이스(예컨대, 마이크로폰, 디지털 레코더, 등), 프로세서 및 메모리를 갖는 컴퓨터 시스템, 모바일 디바이스 또는 사운드 레코팅, 사운드 처리 또는 오디오 대역 내에서의 통신을 조작하도록 구성되는 다른 디바이스를 포함할 수 있는, 오디오 디바이스의 오디오 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 오디오 시스템(100)은 또한 음향 또는 오디오 신호를 처리하는 변조기 처리 컴포넌트들 및 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
예컨대, 오디오 시스템(100)은 실리콘 마이크로폰(SIMIC) 디바이스(102) 또는 다른 사운드 검출 변조 디바이스, 수신 컴포넌트 또는 코더/디코더 디바이스(CODED)(112)를 갖는 클라이언트 측 컴포넌트를 포함할 수 있다. 실리콘 마이크로폰이 설명되지만, 당업자라면 인식할 수 있듯이, 오디오 신호를 검출하는 다른 마이크로폰 유형 또는 오디오 디바이스 또한 고려된다. SIMIC 디바이스(102)는, 음향 센서 또는 MEMS 컴포넌트와 같은 센서 컴포넌트(104)를 포함하여, 예컨대, 다이어프램 상에서 작용하는 오디오 신호로부터 생성되는 차분(예컨대, 전압 또는 신호 차분)을 초래하는 멤브레인 또는 다이어프램의 변경에 따라 아날로그 신호를 생성하도록 동작한다. 예컨대, 센서(104)는 오디오 신호로부터의 멤브레인 변경으로부터 입력 전압 신호를 생성함으로써 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)(106)에 전기 신호를 제공하도록 동작할 수 있다. ASIC(106)은, CMOS 칩 또는 MEMS 다이와 같은 다른 다이 상에 위치하는 센서 컴포넌트(104)와 분리되는, 동일한 실리콘 기판 또는 동일한 ASIC 다이 상에 집적되는, 본원에서 설명되는 다양한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 센서 컴포넌트(104)와 ASIC(106)은 동일 기판, 다이 또는 반도체 패키지 상에 SIMIC 디바이스(102)로서 집적될 수 있다.
ASIC(106) 및 센서 컴포넌트(104)는 단일 음향 패키지로 집적될 수 있다. ASIC은, 단일 포인트가 될 수 있는 신호들 또는 상이한 극성에 대한 차동 신호 경로를 갖는 차동 신호를 수신하는데, 센서 컴포넌트(104)는 각각 신호를 감지하는 단일 플레이트 또는 듀얼 플레이트 MEMS가 될 수 있다. ASIC(106)는 입력에서 전압 신호를 수신하여 신호 판독 및 아날로그-디지털 변환과 같은 처리 동작을 수행하도록 동작한다. ASIC(106)은 낮은 전력 소비 레벨에서 넓은 동적 신호 범위를 다루도록 동작할 수 있는데, 시스템(100)의 컴포넌트들은, 인터페이스 컴포넌트(108)와 같은 공급 인터페이스와 동일한 인터페이스로부터의 데이터에 기초하여 구성될 수 있다. ASIC(106)은 센서 컴포넌트(104)로부터의 신호를, 인터페이스 컴포넌트(108)를 통해 제공되는 데이터 및 공급 신호의 함수로서 처리할 수 있다.
인터페이스 컴포넌트(108)는, 급전을 위해 시스템의 하나 이상의 다른 컴포넌트에 공급 신호(예컨대, 공급 전압 또는 전류)를 제공하도록 동작하는 단일 공급 단자를 포함할 수 있다. 예컨대, 인터페이스 컴포넌트(108)는, 센서 컴포넌트(104) 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)의 컴포넌트에 전력을 공급하기 위해 전류원 또는 전압원과 같은 내부 또는 외부 소스로부터 시스템(100)에 공급 전압을 제공하는 VDD 인터페이스를 포함할 수 있다.
데이터 경로 컴포넌트(110)는 신호 처리를 위한 하나 이상의 상이한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예컨대, 데이터 경로 컴포넌트(110)는, 데이터 경로 컴포넌트(110)의 데이터 처리 경로에 MEMS 신호 또는 다른 센서 신호를 버퍼링하기 위해, 고-임피던스 바이어싱 네트워크 및 버퍼, 증폭기 또는 감쇠기를 포함할 수 있다. 전압 스윙의 한계는, 예컨대 조정된 공급 전압의 내부 증배(internal multiplication)를 사용하여, 예컨대 MEMS 인터페이스 회로의 공급 레벨을 충분히 높게 설정함으로써 극복될 수 있다. 다음에, 데이터 경로 컴포넌트(110)는 센서 컴포넌트(104)로부터 생성된 전기 신호를 처리하여, 디지털 신호 프로세서(114)에 있는 CODEC(112)과 같은 외부 시스템 또는 디바이스에 대한 출력 단자(116)에서 출력 신호를 생성하도록 동작할 수 있는데, CODEC(112)은 디지털 신호 프로세서(114)를 통해 디지털 데이터 스트림 또는 신호를 인코딩 또는 디코딩하는 디바이스 또는 컴퓨터 프로그램이 될 수 있다. 시스템(100)은 프로세서(118), 및 프로세서(118)에 의해 실행되는 실행가능한 명령어를 저장할 수 있는 메모리(120)를 더 포함할 수 있다.
일 측면에서, 인터페이스 컴포넌트(108)는 센서 컴포넌트(104) 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)로 전력 신호(예컨대, 전압 공급 또는 전류 공급)를 공급하기 위해 전원으로부터 공급 신호를 수신하도록 구성된 공급 단자를 포함한다. 인터페이스 컴포넌트(108)는, 데이터의 수신 또는 송신과 함께 또는 그와 동시에 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트와 관련된 하나 이상의 파라미터를 통신하기 위해 하나 이상의 데이터 커맨드를 동시에 수신 또는 송신하도록 구성된다. 예컨대, 하나 이상의 컴포넌트의 파라미터 또는 설정(예컨대, 이득 설정 또는 이득 파라미터)을 나타내기 위해 데이터를 통신하면서, 인터페이스 컴포넌트(108)는 또한 동일한 단자 또는 핀(예컨대, VDD 또는 공급 단자)에서 공급 전압을 수신할 수 있다.
다른 실시형태에서, 인터페이스 컴포넌트(108)는 데이터를 송신 또는 수신하기 위해 두 개의 상이한 방향으로 통신하는 양방향 인터페이스로서 동작할 수 있다. 예컨대, 인터페이스 컴포넌트(108)의 인터페이스 단자 또는 핀은 시스템(100)에 전압 소스 및 데이터를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 데이터는, 인터페이스 컴포넌트(108)에서 공급 전압의 공급 전압 레벨 변경의 함수로서 검출될 수 있다. 인터페이스 컴포넌트(108)는 전압 스위칭으로부터 데이터를 도출할 수 있고, 마이크로폰 신호의 조작 처리를 구성하기 위해 마이크로폰 또는 오디오 시스템(100)의 컴포넌트들에 정보, 커맨드, 파라미터, 설정 또는 그런 종류의 다른 데이터를 전송할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 인터페이스 컴포넌트(108)는 전류 소비 변경에 기초하여 동일 단자를 통해 정보를 통신 또는 전송할 수 있다. 전류 레벨 변경은 인터페이스 컴포넌트(108)에 의해 시스템의 특정 컴포넌트 또는 시스템 전체에서의 소비 변경의 함수로서 검출될 수 있다. 인터페이스 컴포넌트(108)는, 센서 컴포넌트(104), 데이터 경로 컴포넌트(108) 또는 지정된 데이터 인터페이스, 클럭 인터페이스 또는 다른 인터페이스와 같은 임의의 다른 인터페이스의 기능에 간섭하지 않고, 디지털 또는 아날로그 실리콘 마이크로폰 디바이스/시스템에서 동작할 수 있다.
인터페이스 컴포넌트(108)는 데이터 경로 컴포넌트(110)를 통해 오디오 신호를 처리하기 위해 센서 컴포넌트(104) 또는 하나 이상의 컴포넌트를 동작시키는 커맨드를 수신 또는 송신하도록 동작한다. 또한, 인터페이스 컴포넌트(108)는 커맨트로부터 하나 이상의 파라미터를 결정한다. 파라미터는, 예컨대, 교정 설정, 전압 바이어스, 전류 바이어스, 이득 제어를 갖는 컴포넌트에 대한 이득 설정, 클럭 값, 인터페이스 드라이버의 크기 설정, 디지털 발진기 레벨, 내부 국소 발진기 주파수 또는 위상, 피드백 값, (예컨대, 전압 멤브레인 풀-인 양에 대한) 전압 풀-인(full-in) 값, 멤브레인 감도 레벨, 모바일 디바이스 프론트 엔드의 (예컨대, 온도 또는 프로세스 변동 동안의 정확성에 대한) 모바일 디바이스 프론트 엔드 기능 테스트 값, 다른 파라미터들 또는 동작상의 설정들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프런트 엔트는, 예컨대, 하나 이상의 수신기, 송신기 또는 다른 모바일 통신 컴포넌트를 통해 수신되거나 송신된 신호의 처리, 조작 또는 성형을 제공하는 전자 컴포넌트 및 연관된 회로를 포함하는 통신 플랫폼을 구비할 수 있다.
인터페이스 컴포넌트(108)는 공급 신호의 공급 전압의 변경으로부터 검출되는 하나 이상의 커맨드로부터 파라미터를 도출하도록 구성된다. 인터페이스 컴포넌트(108)는 또한 커맨드로부터 도출된 하나 이상의 파라미터에 기초하여 디지털 신호를 생성하고, 파라미터 또는 커맨드로부터 도출된 디지털 신호를 사용하여 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트의 동작 세트를 가능하게 한다. 이런 동작은 예컨대, 이득 설정, 바이어스 설정, 내부 전류 소비, 국소 발진기 주파수 설정 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)에 대한 설정을 교정 또는 제어할 수 있는 다른 파라미터와 같은, 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트에 대한 프로세스 설정을 개시하는 교정 동작을 포함할 수 있다. 동작은 또한, 상이한 전력 레벨 동작 모드, 상이한 수의 데이터 비트를 갖는 다른 모드를 통한 통신 프로토콜의 한 세트를 수반하는 동작의 보안 모드, 중복 데이터(redundancy data)를 통신하는 레이트 또는 주기, 바이어스 레벨(예컨대, 전압 바이어스, 전류 바이어스) 또는 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트에 대한 프로세스 파라미터 레벨과 같은, 동작 모드와, (예컨대, MEMS의 멤브레인 감도에 대한) 전압 응답 레벨에 기초한 센서 또는 다른 컴포넌트의 감도 레벨과, 클럭 사이클과, 카운터 값과, 프로세스 또는 알고리즘 개시의 시퀀스를 생성하거나 프로그램하는 구성 동작을 포함할 수 있다. 또한, 동작은, 루프백(loopback) 경로의 값, 특성 값 또는 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트의 테스트 레벨을 생성하는 테스팅 동작을 포함할 수 있다. 따라서, 인터페이스 컴포넌트(108)는, 감지된 오디오 신호에 응답하여 디지털 데이터를 출력하는 것과 같은 마이크로폰 시스템(100)의 기능을 방해하지 않고 교정 동작, 구성 동작 또는 테스팅 동작을 가능하게 하기 위해, 공급 단자를 통한 전압 신호 또는 다른 공급 신호로부터 통신 또는 커맨드를 수신 및 결정할 수 있다.
다른 측면에서, 인터페이스 컴포넌트(108)는 마이크로폰 시스템(100)의 하나 이상의 컴포넌트에 대해 기록 동작을 수행하기 위해 전압 스윙으로부터 기록 데이터를 도출할 수 있다. 또한, 전류 스윙에 기초하여 동일한 인터페이스 단자를 통해 판독 동작이 생성될 수 있다. 인터페이스 컴포넌트(108)를 통해, 예컨대, 소거 커맨드, 중복기록, 인터페이스 셧오프(shut-off) 또는 다른 시스템 커맨드와 같은 다른 커맨드가 역시 생성될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 다양한 측면에 따라 인터페이스 단자를 통해 공급 신호 및 데이터를 통신하는 마이크로폰 또는 오디오 시스템이 도시된다. 시스템(200)은 전술된 것과 유사한 컴포넌트들을 포함하고, 통신 입력 컴포넌트(202), 통신 출력 컴포넌트(204), 논리 컴포넌트(206) 및 공급 단자(208)를 더 포함한다.
시스템(200)은 아날로그 마이크로폰 디바이스 또는 디지털 마이크로폰 디바이스로서 동작하는 마이크로폰 디바이스 또는 음향 디바이스(201)를 포함할 수 있는데, 디바이스(21)의 컴포넌트들은 아날로그 도메인, 디지털 도메인 또는 아날로그 또는 디지털 도메인의 조합에서 수신 및 통신하도록 동작한다. 예컨대, 인터페이스 컴포넌트는 공급 단자(208)를 구비할 수 있고, 마이크로폰 디바이스(201)의 컴포넌트들과 하나 이상의 신호 또는 데이터를 수신하고 출력하는 추가 아날로그 인터페이스 단자 또는 디지털 단자를 더 포함할 수 있다. 공급 단자(208)는 데이터 경로 컴포넌트(110) 또는 센서 컴포넌트(104)의 하나 이상의 컴포넌트에 전력을 공급하기 위해 전압 신호와 같은 공급 신호를 수신하는 단일 단자 또는 핀을 구비할 수 있다. 공급 단자(208)는 인터페이스 컴포넌트(108)로 하여금 신호 스윙에 기초하여 하나 이상의 커맨드를 수신하고 송신하도록 구성된 양방향 인터페이스로서 동작하게 할 수 있다. 따라서, 예컨대, 공급 전압을 공급 신호로서 수신하면서 공급 단자(208)를 통해 커맨드 데이터가 동시에 수신 또는 통신될 수 있다.
마이크로폰 시스템 컴포넌트들은 예컨대 전압 범위에서 동작할 수 있는데, 전압 스윙의 한계는 조정된 공급 전압의 내부 증배를 사용하여 MEMS 인터페이스 회로의 공급 레벨을 설정함으로써 극복될 수 있다. 따라서 전압 공급은 스윙이 동작에 간섭하지 않고 생성될 수 있게 하고 또한 시스템 내의 동작들을 프로그래밍하기 위한 데이터를 통신할 수 있게 하는 전압의 범위 내에서 작동될 수 있다.
예컨대, 입력 컴포넌트(202)는 시스템(200)의 외부에 있는 하나 이상의 디바이스로부터의 또는 시스템(200)의 내부 컴포넌트들로부터의 통신을 가능하게 하도록 동작할 수 있다. 입력 컴포넌트(202)는, 예컨대, 인터페이스 컴포넌트의 공급 단자(208)에서 수신된 공급 신호의 전압 레벨의 변경에 기초하여 데이터 커맨드를 결정하거나 도출하도록 구성된다. 입력 컴포넌트(202)는 공급 단자(208)에서의 전압 스윙을 검출하고, 또한 검출된 전압 스윙에 기초하여 커맨드를 도출하도록 동작할 수 있다. 입력 컴포넌트(202) 및 논리 컴포넌트(206)는 커맨드로부터 파라미터를 결정하고 파라미터를 센서 컴포넌트(104) 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)에 통신하여 마이크로폰 시스템(200)에 의해 생성된 신호의 처리를 위한 제어 설정, 동작 파라미터 또는 프로그래밍 동작을 가능하게 한다.
입력 컴포넌트(202)는 전압 스윙 크기를 기준과 비교하기 위해 논리 컴포넌트(206)에 커플링된 비교기(도시안됨)를 포함할 수 있다. 예컨대, 입력 컴포넌트(202)는 전압 스윙을 사전 결정된 임계치 또는 기준 레벨과 비교할 수 있다. 사전 결정된 임계치가 충족되는 상태에 기초하여, 하나 이상의 비트가 전압 스윙과 연관될 수 있다. 예컨대, 사전 결정된 임계치를 초과하는 전압 스윙은 1로 표시될 수 있고, 사전 결정된 임계치 미만의 전압 스윙은 0으로 표시될 수 있다. 입력 컴포넌트(202)는 또한, 임계치 미만의 표시가 1이고 임계치 초과의 표시가 0인 반대의 경우를 구현할 수 있다. 입력 컴포넌트(202)는 또한 비교결과를 논리 컴포넌트(206)에 제공하도록 동작하며, 다음에 논리 컴포넌트(206)는 예컨대 논리 비트의 세트 내의 공급 신호 변동, 변경 또는 스윙으로부터 하나 이상의 커맨드를 도출할 수 있다. 논리 컴포넌트(206)는 예컨대 커맨드, 동작 파라미터, 비트 내의 설정을 데이터 경로 컴포넌트(110)의 지정된 컴포넌트 또는 센서 컴포넌트(104)에 통신한다. 따라서, 논리 컴포넌트(206)는 신호 처리, 구성, 교정 또는 테스팅을 위해 데이터 경로 컴포넌트(110)의 컴포넌트 또는 센서 컴포넌트(104)에 관련된 하나 이상의 신호 처리 또는 동작을 제어하도록 동작한다.
출력 컴포넌트(204)는 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트에 관련된 정보를 결정하고 인터페이스 컴포넌트(108)의 공급 단자(208)를 통해 하나 이상의 커맨드 내에서 정보를 송신하도록 동작한다. 예컨대, 출력 컴포넌트(204)는 하나 이상의 컴포넌트로부터 전류 소비를 검출하고 공급 단자(208)를 통해 전류 변경으로부터 도출된 데이터를 통신한다. 논리 컴포넌트(206)는 검출된 전류 변동 또는 변경으로부터 하나 이상의 커맨드 또는 데이터 신호를 도출할 수 있다. 다음에 공급 단자(208)를 통해 데이터를 통신하면서 동일 단자를 통해 공급 전압을 또한 수신할 수 있다.
도 3을 참조하면, 인터페이스 컴포넌트(108)에 의해 수신된 통신(300)의 예가 도시되어 있다. 전술된 것처럼, 입력 컴포넌트(202)는 마이크로폰 디바이스의 하나 이상의 컴포넌트에 동시에 전력을 공급하는 수신된 공급 신호의 전압 레벨의 변경에 기초하여 데이터 커맨드를 생성하도록 동작한다. 예컨대, 공급 전압은 약 2 볼트일 수 있는데, 공급 전압은, 컴포넌트들의 구성에 의존하여, 2V와 2.8V 사이에서 스윙하거나 상이한 범위 내에서 운용될 수 있다. 사전 결정된 임계치는 2V 내지 2.8V의 범위 또는 약 2.5V 또는 2.9V와 같은 특정 임계치 레벨을 포함할 수 있는데, 사전 결정된 임계치는 데이터를 통신하는 스윙과 정상 동작 전력 스윙을 분리 또는 구별하는 분리자로 동작할 수 있다. 예컨대, 특정 기간 동안 임계치 초과 또는 미만인 공급 신호 진폭에 응답하여 제 1 비트에 대해 논리 1이 검출될 수 있고, 다른 기간 동안 임계치 초과 또는 미만인 것에 응답하여 논리 0이 결정될 수 있다.
일 예에서, 전압 시퀀스(302)는 사전 결정된 임계 범위 또는 사전 결정된 전압 범위 내에서 개시될 수 있는데, 전압 시퀀스는 예컨대 입력 컴포넌트(202)를 통해 수신 및 검출되는 것이고, 또한 마이크로폰 시스템 내의 추가 통신을 위해 논리 컴포넌트(202)에서 생성되는 것이다. 전압 시퀀스(302)는 예컨대 로우 신호 에지(low signal edge)로서 개시될 수 있다. 그 전압 레인지를 초과하는 것과 같은 사전 결정된 임계치의 상태를 충족시키는 전압 스윙에 응답하여, 커맨트에 대해 1 또는 0 비트가 생성된다. 예컨대 커맨드는, 4 비트, 8 비트 또는 다른 비트 수(예컨대, 16 비트)와 같은 N 비트 수의 세트를 포함할 수 있는데, N은 1보다 큰 정수이다. 카운터(도시안됨) 또는 클럭은 전압 스윙이 임계치 범위를 충족시키거나 초과하는 시간을 나타낼 수 있다. 제 2 시간보다 더 큰 제 1 시간에 응답하여 예컨대 제1 비트로서 1이 생성될 수 있는데, 이것은 최상위 비트(MSB) 또는 최하위 비트(LSB)가 될 수 있다. 제 1 시간보다 더 짧은 제 2 시간에 응답하여, 제 2 비트로서 0이 생성될 수 있는데, 이것은 예컨대 LSB 또는 MSB가 될 수 있다.
공급 단자에서 신호 스윙으로부터 커맨드를 도출하는 다른 예가 또한 구상될 수 있다. 예컨대, 임계 전압 범위 또는 레벨의 충족은 특정 시간에서 전압 범위보더 낮은 전압 스윙에 기초할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전압 범위는 일정 전압 레벨을 포함할 수 있는데, 여기서는 아래로 향하는 것이 커맨드의 비트에 대해 1 또는 0을 나타내거나 더 높이 향하는 것이 커맨드의 비트에 대해 1 또는 0을 나타낸다. 커맨드 시퀀스는 예컨대 통신을 결정하기 위해 특정된 레벨 또는 범위 내의 전압 또는 낮은 전압 에지로 종료될 수 있다. 예컨대 일정 커맨드 길이에 대해, 특정 시간량 동안의 정지(306) 또는 낮은 신호 구간은 커맨드의 종료 및 특정 비트수의 결정을 나타낼 수 있다.
또한, 커맨드는 구현될 하나 이상의 상이한 파라미터, 동작, 구성, 교정 또는 테스팅 프로세스를 나타내는 부분들로 분할될 수 있다. 커맨드는 예컨대 커맨드 코드 부분, 어드레스 부분, 및 데이터 부분을 포함하는, 디지털 데이터 워드, 바이트 또는 다른 비트 포맷이 될 수 있다. 커맨드 코드 부분은 동작(예컨대, 기록, 소거, 감지, 저장, 정지 등등 또는 특정 신호 처리 컴포넌트에 관련된 다른 절차)을 식별할 수 있다. 설정은 예컨대, 전술된 것처럼 값 또는 모드 동작이 되거나, 설정 값과 함께 동작 프로세스의 개시가 될 수 있다. 커맨드는 테스팅 프로세스 또는 교정 프로세스를 위한 하나의 동작 또는 다수의 동작을 개시할 수 있다. 커맨드는 또한 예컨대 상황에 따라 또는 현장에서 컴포넌트를 테스트, 교정 또는 설정하기 위해, 특정 모드 또는 특정 주파수 범위 또는 전력 범위에서 동작하도록 컴포넌트의 구성을 제공할 수 있다. 어드레스 부분은 커맨드가 어디에서 구현되어야 하는지 또는 어디와 통신해야 하는지를 식별할 수 있으며, 데이터 부분은, 컴포넌트들의 동작, 구성 또는 테스팅을 설정하기 위한, 하나 이상의 값, 이득 설정, 모드 제어 데이터를 포함할 수 있다.
출력 컴포넌트(204)는 입력 컴포넌트에 관하여 전술된 것과 유사한 방식으로 센서 컴포넌트(104) 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)에 관한 정보를 결정하지만, 예컨대, ASIC(106) 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)와 같은 마이크로폰 시스템 내의 컴포넌트들로부터의 전류 변동 또는 스윙에 기초한다. 전류 스윙은, 예컨대, 특정 전류 소비 임계치 또는 전류 소비 범위 또는 레벨에 관련된 스윙을 감지함으로써 통신에 대한 커맨드를 도출하기 위해 출력 컴포넌트(204)에 의해 사용된다. 논리 컴포넌트(206)는, 검출된 변경된 전류 레벨로부터 하나 이상의 커밴드를 생성할 수 있고, 공급 단자(208)를 통해 외부와 커맨드의 통신을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 공급 단자(208)는 마이크로 시스템에 전력을 공급하는 공급 신호를 수신하는 동안 데이터 커맨드를 수신 및 송신하는 양방향 단자이다.
일 예에서, 전류 통신 또는 출력 통신(304)은 전류 레벨 및 전류 변경 또는 스윙에 기초할 수 있다. 전류 레벨은 예컨대 200 마이크로 암페어를 포함할 수 있는데, 임계 레벨을 지나친 더 높은 전류를 나타내기 위해 800 마이크로 암페어가 추가될 수 있다. 임계치를 초과하는 전류 상승에 응답하여, 특정 기간에 대응할 수 있는 비트 슬롯에 1이 표시될 수 있다. 임계치를 초과하지 않는 전류 상승에 응답하여, 전류 스윙은 특정 기간 내의 비트에 대해 0을 표시할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전압 커맨드에 대해 전술된 것과 같이, 다른 프로토콜 또는 변형이 구상될 수 있다.
다른 실시형태에서, 데이터를 수신하거나 송신하는 것과 관련하여 각각 전류 변경 또는 전압 변경을 결정하는 임계치는 하나의 범위에서 다른 범위로 수정될 수 있다. 시스템 또는 시스템의 컴포넌트는 공급 단자로부터 통신된 데이터를 통해 상이한 전력 설정에서 동작하도록 프로그램될 수 있다. 입력되는 공급 설정 또는 구성에 응답하여, 시스템 또는 컴포넌트는, 상이한 범위에 대한 상이한 전력 모드에서와 같이, 제 2의 상이한 임계치에 관련된 전압 스윙 또는 전류 스윙에 기초한 통신을 결정하는 제 2의 상이한 임계치로 동작하면서 또한 상이한 범위로 동작할 수 있다. 구성 또는 설정(예커대, 이득 또는 바이어스 설정)은 공급 단자(208)를 통한 데이터 커맨드의 통신에 의해 독립적으로 변경되어 예컨대 출력 단자(116)에서 시스템 출력을 수정할 수 있으며, 시스템(200) 역시, 예컨대 상이한 전력 레벨에서 동작할 때 상이한 스윙 임계치에서 데이터 커맨드를 결정하기 위해 동적으로 수정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 다양한 측면에 따른 마이크로 시스템(400)의 다른 예가 도시되어 있다. 시스템(400)은 전술된 것과 유사한 컴포넌트들 및 추가 컴포넌트들을 포함한다. 인터페이스 컴포넌트(108)는 예컨대 스타트업(start-up) 컴포넌트(402), 체크섬(checksum) 컴포넌트(404) 및 타임아웃(timeout) 컴포넌트(406)를 더 포함한다. 데이터 경로 컴포넌트(110)는 예컨대 전하 펌프(408), 입력 바이어스 회로(410) 및 처리 컴포넌트(412)를 포함한다.
데이터 경로 컴포넌트(110)는 검출된 음향 또는 오디오 신호에 기초하여 출력을 생성하는 하나 이상의 처리 컴포넌트를 포함할 수 있다. 오디오 시스템(400)은, MEMS 센서 컴포넌트(104) 및 데이터 경로 컴포넌트(110)를 포함하는 마이크로폰(예컨대, 디지털 실리콘 마이크로폰)을 포함하는 차동 오디오 시스템이 될 수 있는데, 데이터 경로 컴포넌트(110)는 처리 컴포넌트(412)를 구비한다. 처리 컴포넌트(412)는 예컨대 연속시간 MEMS 인터페이스, 스위칭형 커패시터 델타 시그마 변조기, 전압 증배기 또는 다른 신호 처리 컴포넌트를 구비할 수 있다.
ASIC(도시안됨)의 데이터 경로 컴포넌트(110)는 전하 펌프(408)를 통해 센서 컴포넌트(104)에 고전압 바이어스를 제공할 수 있는데, 이것은 공급 단자(208)를 통해 수신된 하나 이상의 커맨드에 기초하여 설정되거나 바이어스될 수 있다. 센서 컴포넌트(104)는 데이터 경로 컴포넌트(110)를 통해 ASIC의 판독 컴포넌트들로 전압 신호를 차동 신호 또는 싱글 엔드형 신호로서 제공할 수 있는데, 데이터 경로 컴포넌트(110)는 내부의 컴포넌트들을 커플링하는 차동 처리 경로 또는 싱글 엔드형 처리 경로를 구비할 수 있다. 또한, 센서 컴포넌트(104)는 예컨대 이중-백플레이트(dual-back plate) MEMS 또는 하나 이상의 물리적 파라미터를 검출하는 다른 센서 요소를 포함할 수 있다. 바이어스 전압은 전하 펌프(408)를 통해 센서 컴포넌트(104)의 멤브레인에 공급되는데, 이것은 예컨대 인터페이스 컴포넌트(108)에 의해 수신된 커맨드를 통해 교정되거나 설정될 수 있다.
또한, 입력 바이어스 회로(410)는 예컨대 기가-옴 바이어스 회로 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)에 전압 또는 전류 동작점을 역시 제공하는 다른 바이어스 회로를 구비할 수 있다. 전하 펌프(408)와 바이어스 회로(410)가 모두 저 임피던스로 설정되는 충전 과정의 종료시에, 두 컴포넌트는 고 임피던스 모드로 스위칭되고, 따라서 전하는 (예컨대, 감도 전압 또는 V 풀인으로서) 예컨대 센서 컴포넌트(104)의 두 개의 MEMS 커패시턴스 상에서 포획될 수 있다. 멤브레인의 이동에 따라, 커패시터 값이 변하고, 전압은, 루프 필터, 양자화기(예컨대, 트래킹 ADC) 또는 예컨대 출력을 제공하는 다른 컴포넌트를 더 포함할 수 있는 변조기를 구동하도록 동작할 수 있는 MEMS 버퍼와 같은 하나 이상의 처리 컴포넌트(412)를 사용하여 ASIC 입력에서 판독될 수 있다.
일 측면에서, 입력 컴포넌트(202)는 전압 스윙을 임계치로서의 전압 기준과 비교하는 비교기(414)를 포함할 수 있으며, 차에 기초하여, 비교기(414)는 예컨대 비트값을 생성하거나, 비트 커맨드에 의한 통신의 생성을 위해 논리 컴포넌트(206)에 비교 결과를 제공할 수 있다. 다음에, 출력 컴포넌트(204) 및 논리 컴포넌트(206)로부터 도출된 하나 이상의 전류 커맨드에 기초하여 역시 공급 단자(208)의 외부와의 통신을 위해 하나 이상의 가변 전류 소스(416)에 의해 출력 전류 스윙이 또한 생성될 수 있다.
출력 컴포넌트(204)는 또한, 전류 미러 회로(418) 또는 다른 구성 내에서 구성될 수 있는 하나 이상의 트랜지스터 스위치를 포함할 수 있는데, 이것은 전류(예컨대, IDD)의 변경을 판독하고 전류 스윙에 관련된 데이터를 생성할 수 있도록 전류 소스, 스위치 또는 다른 컴포넌트들에 커플링될 수 있다. 출력 컴포넌트(204)는 하이 IDD 또는 로우 IDD와 같은 전류 소비 레벨에 기초하여 전류 신호를 변경하고 데이터를 논리 컴포넌트(206)에 제공하도록 동작할 수 있다. 논리 컴포넌트는 또한 데이터를 출력으로서 단자(208)를 통해 통신하는데, 이것은 시스템(400)의 컴포넌트들에 관련된 판독 데이터 또는 커맨드 테이터를 포함한다.
출력 컴포넌트(204)는 또한 시스템(400) 또는 시스템의 하나 이상의 컴포넌트로부터의 전류 레벨 변경을 검출하거나 생성하도록 구성될 수 있다. 다음에, 출력 컴포넌트(204)는 또한 논리 컴포넌트(206)에 데이터 출력을 제공하고, 논리 컴포넌트(206)는 공급 단자(208)를 통해 커맨드 데이터를 생성한다. 이와 같이, 논리 컴포넌트(206)는 입력 컴포넌트(202)에 기초하여 시스템(400)의 컴포넌트들에 대한 기록 커맨드를 구현하고 출력 컴포넌트(204)에 따라 판독 커맨드를 생성하도록 동작한다.
다른 측면에서, 도 4의 인터페이스 컴포넌트(108)는 스타트업 컴포넌트(402), 체크섬 컴포넌트(404) 및 타임아웃 컴포넌트(406)를 포함한다. 스타트업 컴포넌트(402)는, 전하 펌프(408), 입력 바이어스 회로(410), 처리 컴포넌트(412) 또는 시스템(400)의 다른 컴포넌트와 같은, 센서 컴포넌트 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)의 한 컴포넌트의 전력공급 상태(phase)를 검출하도록 구성된다. 스타트업 컴포넌트(402)는 검출된 전력공급 상태에 응답하여 인터페이스 컴포넌트(108)를 작동시키고 전력공급 상태의 완료에 응답하여 인터페이스 컴포넌트(108)를 비작동시키도록 동작한다. 전력 상태는 예컨대, 스타트업 컴포넌트(402)가 검출하는 마이크로폰 디바이스(102)의 전력 공급(powering up)이 될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스타트업 컴포넌트(402)는 또한 공급 신호로부터 하나 이상의 커맨드의 부재를 검출할 수 있다. 스타트업 컴포넌트(402)는 또한 예컨대 스타트업 단계의 완료시에 또는 특정 기간 동안 데이터가 통신되고 있지 않다는 것을 검출하는 것에 응답하여, 공급 단자(208)로부터 인터페이스 컴포넌트(108)까지 최소 전력을 갖는 휴면 모드를 동작시키거나, 작동억제하거나, 접속해제시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 스타트업 컴포넌트(402)는 예컨대 데이터의 검출을 위한 임계치에 관련된 신호 스윙에 기초하여 시스템의 하나 이상의 컴포넌트의 전력 모드 및 임계치를 변경할 수 있다.
체크섬 컴포넌트(404)는 하나 이상의 커맨드에 대한 체크섬 동작을 생성하고, 하나 이상의 커맨드의 비트들이 데이터 무결성 레벨에 관련된 사전결정된 제 1 임계치를 충족시키는지 여부를 검출하도록 구성된다. 예컨대, 체크섬 비트의 세트는, 공급 단자를 통해 외부 컴포넌트로부터 수신되는 커맨드 내에 또는 시스템(400)의 하나 이상의 컴포넌트로의 통신과 함께 통합될 수 있다. 또한, 타임아웃 컴포넌트(406)는 예컨대, 인터페이스 컴포넌트(108)에서 처리되는 커맨드와 연관된 타임아웃 시퀀스를 생성하고, 시간 임계치를 충족시키는 타임 아웃 시퀀스에 응답하여 하나 이상의 커맨드를 제거할 수 있다. 이와 같이, 인터페이스 프로토콜은, "잘못된" 커맨드(예컨대, 체크섬에 의한 보호) 또는 부적절하게 통신된 커맨드가 원치않는 정보 전송을 야기하지 않도록 하는 방식으로 구현될 수 있다. 타임아웃을 구현함으로써, 예컨대 타임아웃 컴포넌트(406)는 또한 커맨드 시퀀스를 타임아웃함으로써 통신에서 프로세스에 대한 "데드락(dead lock)" 또는 실패가 구현되지 않게 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 동일한 인터페이스(208)를 통해 데이터 및 공급 신호를 통신하도록 동작할 수 있는 마이크로폰 시스템의 다른 예가 도시되어 있다. 시스템(500)은 예컨대 디지털 시스템, 아날로그 시스템 또는 디지털 및 아날로그 컴포넌트를 모두 갖는 것이 될 수 있다. 마이크로폰 디바이스(102)는 공급 단자(208), 접지 단자(502) 및 출력 단자(504)를 구비할 수 있다. 출력 단자(504)는 차동 신호를 통신하는 차동 출력 또는 싱글 엔드형 신호를 통신하는 싱글 엔드형 출력이 될 수 있다. 디지털 구현의 경우에, 출력 단자는, 인터페이스 컴포넌트(108)에 추가하여 또는 그와 별개로, 음성 데이터 또는 다른 데이터와 같은, 마이크로폰에 관련된 데이터를 통신하는 데이터 단자 또는 핀을 포함할 수 있다. 출력 단자(504)는 예컨대 클럭 값을 통신하는 클럭 핀 또는 좌측 또는 우측 사운드 또는 스피커 정보에 관한 디지털 데이터를 통신하는 좌측/우측 단자를 구비할 수 있다.
또한, 데이터 경로 컴포넌트(110)는 하나 이상의 전기 신호의 변조를 위한 변조기 또는 변조기 컴포넌트(506)를 포함할 수 있다. 마이크로폰 애플리케이션에서, 처리되어야 할 전압 스윙은, 변조기에 존재하는 전압 스윙 및 입력에서의 전압 차분이 마이크로폰이 캡처할 수 있는 사운드 압력 레벨(SPL)에 직접 관련되는 식으로 비교적 작다. 통상적인 스피치는 약 94dB SPL의 레벨보다 낮은 SPL에 있다. 그러나, 시끄러운 음악과 같은 라우드 통신은 약 120dB SPL의 레벨까지 상승할 수 있고, 이것은 MEMS에서 출력되는 수 백 밀리볼트 피크 차분의 범위에 있는 전압으로 MEMS 감도가 설정되는 방식에 의존하여 변할 수 있다. 예컨대, 심지어 1.5 볼트 공급 및 소 전압 애플리케이션에서도, 회로는 이들 전압을 조절할 수 있다. 그러나, 매우 시끄러운 음향이 처리되어야 할 경우(예컨대, 140dB SPL까지의 SPL), 전압 레벨은 20dB 만큼 증가되고, 따라서, MEMS에서의 신호 스윙은 수 볼트를 획득할 수 있다. 데이터 경로 컴포넌트(110)의 하나 이상의 컴포넌트에 교정된 설정 또는 전압을 공급함으로써, 변조기 컴포넌트(506)에 공급되는 신호는 변할 수 있고, 그에 따라 마이크로폰의 동적 범위 또한 변할 수 있다. 일 예에서, 시스템(500)의 입력에서 수신된 입력 신호에 의존하여 공급 단자(208)를 통해 통신되는 커맨드를 변경하는 피드백 루프가 개시될 수 있다. 다음에, 예컨대, 센서(104) 또는 데이터 경로 컴포넌트(110)의 하나 이상의 설정, 파라미터, 동작 또는 모드를 변경하는 커맨드가 생성될 수 있다.
본원에서 설명된 방법들은 일련의 동작 또는 이벤트로서 도시되고 설명되지만, 그런 동작 또는 이벤트의 도시된 순서는 제한적 의미로 해석되어서는 안 될 것이다. 예컨대, 본원에서 도시 및/또는 설명된 것과 달리, 몇몇 동작은 상이한 순서로 및/또는 다른 동작 또는 이벤트와 동시에 발생될 수 있다. 또한, 본원에서 설명의 하나 이상의 측면 또는 실시형태를 구현하기 위해 도시된 모든 동작이 필요치 않을 수도 있다. 또한, 본원에 기술된 동작들은 하나 이상의 별개의 동작 및/또는 단계로 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 다양한 측면에 따라 단일 공급 단자를 통해 칩 상의 센서 시스템을 갖는 마이크로폰 디바이스와의 통신을 가능하게 하는 방법(600)이 도시되어 있다. 602에서, 공급 단자(예컨대, 공급 단자(208))를 통해 칩 상의 마이크로폰 다바이스(예컨대, 디바이스(102))에 의해 아날로그 입력 전압이 수신된다.
604에서, 센서(예컨대, 센서 컴포넌트(104))는 오디오 신호를 검출하고, 검출된 오디오 신호에 기초하여 전기 신호를 생성한다.
606에서, 센서 데이터 경로(예컨대, 데이터 경로 컴포넌트(110))는 센서로부터 도출된 전기 신호를 처리하여 변조된 출력 신호를 출력 단자에서 생성한다.
608에서, 공급 단자를 포함하는 인터페이스 컴포넌트(예컨대, 인터페이스 컴포넌트(108))는, 공급 단자를 통해 아날로그 입력 전압을 수신하여 그 아날로그 입력 전압을 센서 데이터 경로에 공급하고, 아날로그 입력 전압으로부터 커맨드의 세트를 검출한다. 인터페이스 컴포넌트(208)는 또한 커맨드의 세트로부터 하나 이상의 파라미터 값을 도출하고 하나 이상의 파라미터 값을 센서 데이터 경로의 전하 펌프 또는 처리 컴포넌트에 통신하도록 구성된다. 예컨대, 인터페이스 컴포넌트(208)는 또한 공급 단자를 통해 수신된 커맨드에 기초하여 메모리에 대한 데이터의 기록 동작 또는 판독 동작을 생성하도록 구성된다.
도 7을 참조하면, 칩 상에 음향 센서 시스템을 갖는 마이크로폰 시스템에 대한 방법(700)의 다른 예가 도시되어 있다. 방법은 702에서 마이크로폰 시스템이 칩 상의 센서의 아날로그 입력 단자에서 공급 전압을 수신함으로써 시작된다. 704에서, 방법(700)은, 칩 상의 센서 시스템의 인터페이스 컴포넌트를 통해, 공급 전압에 기초하여 아날로그 입력 단자로부터 데이터 커맨드를 검출하는 단계를 포함한다.
방법은, 칩 상의 센서 시스템의 동작 파라미터에 관련된 데이터의 세트를 생성하는 단계(예컨대, 논리 컴포넌트(206))와, 아날로그 입력 단자를 통해 동작 파라미터와 관련된 데이터의 세트를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 방법은, 예컨대 입력 컴포넌트(202)를 통한 공급 전압의 진폭 또는 다른 신호 파라미터(예컨대, 주파수)의 변경에 기초하여 데이터 커맨드로부터 파라마티 값을 도출하는 단계를 포함한다. 데이터 커맨드는 칩 상의 센서 시스템의 센서에 대한 전하 펌프(408) 또는 센서 데이터 경로의 처리 컴포넌트의 교정, 구성 또는 테스팅을 가능하게 할 수 있다. 인터페이스 컴포넌트(108)는 또한 공급 전압을 수신하면서 아날로그 입력 단자를 통해 양방향 통신을 생성하도록 동작할 수 있다. 칩 상의 센서 시스템의 동작 파라미터에 관련된 데이터의 세트는 또한 인터페이스 컴포넌트에서 수신된 후 아날로그 입력 단자를 통해 송신된 전류의 변경에 기초하여 생성될 수 있다. 이 파라미터는 예컨대 시스템의 신호 처리 컴포넌트들의 테스팅, 동작 또는 구성에 관한 동작들을 가능하게 하는, 테스트 데이터, 동작 데이터 또는 구성 데이터를 통신하기 위한 데이터를 포함할 수 있다.
요약서에 설명된 것을 포함하여 본원의 예시된 실시형태의 전술된 설명은, 개시된 실시형태들을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 배타적인 것으로 의도된 것이 아니다. 본원에서 특정 실시형태 및 예는 예시의 목적으로 설명되지만, 당업자라면 인식할 수 있는 것처럼, 그런 실시형태 및 예의 범위 내에서 다양한 수정이 가능하다. 이와 관련하여, 개시된 주제는 다양한 실시형태 및 적용가능할 경우 대응하는 도면과 관련하여 설명되었지만, 개시된 주제로부터 벗어나지 않고 개시된 주제의 동일하거나, 유사하거나, 대안적이거나 대체적인 기능을 수행하기 위해 다른 유사한 실시형태가 사용되거나 설명된 실시형태에 변형 및 추가가 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 개시된 주제는 본원에 설명된 임의의 단일 실시형태로 한정되어서는 안 되며, 오히려, 첨부된 청구범위에 따른 폭 및 범위로 해석되어야 한다.
특히, 전술된 컴포넌트 또는 구조(어셈블리, 디바이스, 회로, 시스템, 등)에 의해 수행되는 다양한 기능과 관련하여, 그런 컴포넌트들을 설명하기 위해 사용된 ("수단"에 대한 언급을 포함하는) 용어는, 달리 표시되지 않는 한, 본원에서 설명된 본 발명의 예시적 구현형태에서 특정 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동일하지 않더라도, 설명된 컴포넌트의 그 기능을 수행하는 임의의 컴포넌트 또는 구조(예컨대, 기능적으로 등가인 것)에 대응하는 것으로 의도된다. 또한, 수 개의 구현 형태 중 하나에만 관련되는 특별한 특징이 개시되었을 수도 있지만, 그런 특징은, 임의의 주어진 또는 특별한 애플리케이션에서의 필요하고 유리할 경우, 다른 구현 형태의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다.

Claims (25)

  1. 마이크로폰 시스템으로서,
    멤브레인 변경으로부터 생성된 전기 신호에 기초하여 오디오 신호를 검출하도록 구성된 센서 컴포넌트와,
    상기 센서 컴포넌트로부터의 상기 전기 신호를 처리하여 출력 단자에서 출력 신호를 생성하도록 구성된 데이터 경로 컴포넌트와,
    전력 소스로부터 공급 신호를 수신하고, 동시에 하나 이상의 데이터 커맨드를 수신 또는 송신하여 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트에 관련된 하나 이상의 파라미터를 통신하도록 구성된 공급 단자를 포함하는 인터페이스 컴포넌트를 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 공급 신호의 전압 레벨의 변경에 기초하여 상기 하나 이상의 데이터 커맨드를 결정하고, 상기 하나 이상의 데이터 커맨드로부터 상기 하나 이상의 파라미터를 결정하고, 상기 하나 이상의 파라미터를 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트에 통신하도록 구성된 통신 입력 컴포넌트를 더 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트에 관련된 정보를 결정하고, 상기 인터페이스 컴포넌트의 상기 공급 단자를 통해 상기 하나 이상의 커맨드내에서 상기 정보를 송신하도록 구성된 통신 출력 컴포넌트를 더 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 통신 출력 컴포넌트는 또한 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트의 전류 소비의 변경에 기초하여 상기 하나 이상의 커맨드를 생성하도록 구성되는
    마이크로폰 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는, 상기 공급 단자를 통해 상기 하나 이상의 커맨드를 수신 및 송신하면서 동시에 상기 공급 신호로서 공급 전압을 수신하여 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트에 전력을 공급하도록 구성된 양방향 인터페이스를 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는 또한, 상기 하나 이상의 커맨드로부터, 교정 설정, 전압 바이어스, 전류 바이어스, 발진기 클럭 값, 인터페이스 드라이버의 크기 설정, 디지털 발진기 레벨, 피드백 값, 전압 풀-인(pull-in) 값 또는 프런트 엔드(front end) 기능 테스트 값 중 적어도 하나를 포함하는 상기 하나 이상의 파라미터를 결정하도록 구성되는
    마이크로폰 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 신호의 공급 전압의 복수의 변경에 기초한 변경으로부터의 상기 하나 이상의 커맨드로부터 상기 하나 이상의 파라미터를 결정하고, 상기 하나 이상의 파라미터에 기초하여 디지털 신호를 생성하고, 상기 디지털 신호를 사용하여 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트의 동작의 세트를 생성하도록 구성된 논리 컴포넌트를 더 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 동작의 세트는, 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트에 대한 프로세스 설정을 개시하는 교정 동작, 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트에 대한 바이어스 레벨 또는 프로세스 파라미터 레벨을 생성하는 구성 동작 또는 상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트의 루프백 경로의 값, 특성 값 또는 테스트 레벨을 생성하는 테스팅 동작 중 적어도 하나를 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 컴포넌트 또는 상기 데이터 경로 컴포넌트의 전력 공급 단계(a powering phase)를 검출하고, 검출된 전력 공급 단계에 응답하여 상기 인터페이스 컴포넌트를 작동시키고, 상기 전력 공급 단계의 완료 또는 상기 공급 신호로부터의 상기 하나 이상의 커맨드의 부재의 검출에 응답하여 상기 인터페이스 컴포넌트를 비작동시키도록 구성된 스타트업 컴포넌트를 더 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 커맨드에 대한 체크섬(checksum) 동작을 생성하고, 상기 하나 이상의 커맨드의 비트들이 데이터 무결성 레벨의 사전결정된 제 1 임계치를 충족시키는지 여부를 검출하도록 구성된 체크섬 컴포넌트와,
    상기 하나 이상의 커맨드와 연관된 타임아웃 시퀀스를 생성하고, 사전 결정된 제 2 임계치를 충족시키는 상기 타임아웃 시퀀스에 응답하여 상기 하나 이상의 커맨드를 제거하도록 구성된 타임아웃 컴포넌트를 더 포함하는
    마이크로폰 시스템.
  11. 마이크로폰 디바이스로서,
    오디오 신호를 검출하고, 상기 오디오 신호에 기초하여 전기 신호를 생성하도록 구성된 센서와,
    상기 센서로부터 도출된 상기 전기 신호를 처리하여 변조된 출력 신호를 출력 단자에서 생성하는 센서 데이터 경로와,
    공급 단자를 포함하고, 상기 공급 단자를 통해 아날로그 입력 전압을 수신하여 상기 아날로그 입력 전압을 상기 센서 데이터 경로에 공급하고 상기 아날로그 입력 전압으로부터 커맨드의 세트를 검출하도록 구성된 인터페이스 컴포넌트를 포함하는
    마이크로폰 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는 또한, 상기 커맨드의 세트로부터 하나 이상의 파라미터 값을 도출하고, 상기 하나 이상의 파라미터 값을 상기 센서 데이터 경로의 전하 펌프 또는 처리 컴포넌트에 통신하도록 구성되는
    마이크로폰 디바이스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는 또한, 상기 커맨드의 세트로부터 도출된 하나 이상의 파라미터 값을 사용하여 상기 센서 데이터 경로의 교정, 구성 또는 테스팅을 생성하고, 상기 센서 데이터 경로의 교정, 구성 또는 테스팅에 기초한 값을 상기 인터페이스 컴포넌트로부터 상기 공급 단자를 통해 통신하도록 구성되는
    마이크로폰 디바이스.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 오디오 신호를 검출하고 멤브레인의 변경에 기초하여 상기 전기 신호를 생성하도록 구성된 마이크로 전기기계 센서를 포함하고,
    상기 센서 데이터 경로는, 상기 센서로부터 도출된 상기 전기 신호를 처리하는 처리 컴포넌트와, 상기 공급 단자로부터의 상기 아날로그 입력 전압 및 상기 커맨드의 세트에 기초하여 상기 마이크로 전기기계 센서 또는 상기 처리 컴포넌트에 공급 전압을 공급하도록 구성된 전하 펌프를 포함하는
    마이크로폰 디바이스.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는 또한, 상기 아날로그 입력 전압의 변경에 기초하여 상기 커맨드의 세트를 검출하고, 상기 커맨드의 세트로부터 도출된 적어도 하나의 파라미터 값을 상기 센서 또는 상기 센서 데이터 경로의 처리 컴포넌트에 통신하도록 구성되는
    마이크로폰 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는 또한, 상기 센서 또는 상기 처리 컴포넌트로부터의 전류의 변경에 기초하여 상기 센서 또는 상기 처리 컴포넌트에 관련된 데이터를 상기 공급 단자를 통해 송신하도록 구성되는
    마이크로폰 디바이스.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트는 또한, 상기 공급 단자를 통해 수신된 상기 커맨드에 기초하여 메모리에 대한 데이터의 기록 동작 또는 판독 동작을 생성하도록 구성되는
    마이크로폰 디바이스.
  18. 마이크로폰 시스템을 위한 방법으로서,
    칩 상의 음향 센서 시스템의 아날로그 입력 단자에서 공급 전압을 수신하는 단계와,
    상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템의 인터페이스 컴포넌트를 통해, 상기 공급 전압에 기초하여 상기 아날로그 입력 단자로부터 데이터 커맨드를 검출하는 단계를 포함하는
    방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템의 동작 파라미터에 관련된 데이터의 세트를 생성하는 단계와,
    상기 동작 파라미터에 관련된 상기 데이터의 세트를 상기 아날로그 입력 단자를 통해 송신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 공급 전압의 진폭의 변경에 기초하여 상기 데이터 커맨드로부터 파라미터 값을 도출하는 단계와,
    상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템의 센서에 대한 전하 펌프 또는 센서 데이터 경로의 처리 컴포넌트의 교정, 구성 또는 테스팅을 가능하게 하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 인터페이스 컴포넌트에서 수신된 전류의 변경에 기초하여 상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템의 동작 파라미터에 관련된 데이터의 세트를 생성하는 단계와,
    상기 동작 파라미터에 관련된 상기 데이터의 세트를 상기 아날로그 입력 단자를 통해 송신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 아날로그 입력 단자를 통해 상기 공급 전압을 수신하면서 상기 아날로그 입력 단자를 통해 양방향 통신을 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 아날로그 입력 단자로부터의 상기 검출된 데이터 커맨드에 기초하여, 상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템의 센서 데이터 경로의 처리 컴포넌트에 이득 설정을 통신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 아날로그 입력 단자로부터의 상기 공급 전압을 상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템에 공급하는 단계와,
    상기 아날로그 입력 단자에서의 상기 공급 전압의 변경에 기초하여 디지털 데이터 워드를 생성하는 단계와,
    상기 칩 상의 상기 센서 시스템의 센서에 의해 검출된 오디오 신호의 처리를 가능하게 하는 적어도 하나의 동작 파라미터를 구성하도록 상기 디지털 데이터 워드를 상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템에 통신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 데이터 커맨드에 의해 가능하게 된 테스트 동작으로부터의 테스트 데이터를, 상기 아날로그 입력 단자를 통해 상기 칩 상의 상기 음향 센서 시스템에 통신하는 단계를 더 포함하는
    방법.
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