KR20180112076A

KR20180112076A - 음향 자극의 검출을 나타내는 신호를 생성하기 위한 압전 mems 장치

Info

Publication number: KR20180112076A
Application number: KR1020187027944A
Authority: KR
Inventors: 로버트 제이. 라이트렐; 로날드 가뇽; 칼 그로쉬
Original assignee: 베스퍼 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-10-11
Also published as: EP3424228A4; US20190098417A1; EP3424228A1; KR102556821B1; WO2017151650A1; CN109155888B; US11617041B2; US10715922B2; US20230308808A1; US20200344555A1; EP3424228B1; CN109155888A; EP4351170A2

Abstract

센서; 상기 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족할 때를 검출하도록 구성되고, 장치의 성능을 조정하는 것을 야기하는 것을 검출 시 신호를 생성하도록 더 구성된 제1 회로; 및 검출 이후 입력을 프로세싱하기 위한 제2 회로를 포함하는 장치로서, 상기 제2 회로는 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 검출 이후 그것의 전력 레벨을 증가시키도록 구성된다.

Description

음향 자극의 검출을 나타내는 신호를 생성하기 위한 압전 MEMS 장치

본 출원은 미국 가출원 제62/301,481호 및 제62/442,221호의 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권을 주장하며, 이들 각각의 전체 내용은 본원에 참고로서 포함된다.

압전 트랜스듀서는 전기적 전하(예를 들어, 소리 또는 입력 압력에 의해 생성되는)를 에너지로 변환시키는 전기음향 트랜스듀서의 일종이다.

일부 예에서, 장치는 센서; 상기 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족할 때를 검출하도록 구성되고, 장치의 성능 조정을 야기하는 검출 시에 신호를 생성하도록 더 구성된 제1 회로; 및 검출 이후 입력을 프로세싱하는 제2 회로;를 포함하고, 상기 제2 회로는 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 검출 이후 그것의 전력 레벨을 증가시키도록 구성된다. 이 양태의 다른 실시예는 각각이 장치의 특징을 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치 상에 기록된 상응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 및 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

이 예에서, 장치는 하나 이상의 다음 특징 및/또는 임의의 조합을 포함한다. 상기 입력 자극은 음향 입력 자극을 포함한다. 상기 입력은 음향 입력을 포함한다. 상기 신호는 외부 프로세서가 상기 장치에 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키도록 하는 명령을 전송하는 것을 야기하는 것에 의해, 상기 장치의 성능의 조정을 야기한다. 상기 신호는 상기 장치가 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키도록 하는 것을 야기하는 것에 의해 상기 장치의 성능의 조정을 야기한다. 상기 제2 회로는 검출 이전에 실질적으로 전원이 꺼진 것이다. 상기 장치는 상기 장치 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 신호는 상기 제1 회로의 전원을 끄고, 상기 제2 회로의 전원을 켠다. 상기 장치는 상기 장치 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 신호는 검출 이전 상기 제1 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제1 회로의 전력 레벨을 감소시키고, 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시킨다. 상기 장치는 검출 이전 상기 제1 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제1 회로의 전력 레벨을 감소시키고, 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키는 로직을 갖는 제3 회로를 더 포함한다. 상기 제1 회로는 실질적으로 8 마이크로 암페어에서 동작하도록 구성된다. 상기 제2 회로는 20 내지 350 마이크로 암페어를 사용하여 동작하도록 구성된다. 상기 기준은 임계값 입력 레벨에 도달하는 센서에 대한 입력 압력 자극의 기준을 포함한다. 상기 장치는 다른 회로 상에 장착하기 위한 패키징된 장치를 포함하고, 상기 패키징된 장치는 상기 센서, 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로를 포함하고, 상기 패키징된 장치는 하우징부를 포함한다. 상기 장치는 압전 장치를 포함한다. 상기 장치는 마이크로폰 또는 마이크로 전기기계 시스템(microelectromechanical system, MEMS) 마이크로폰을 포함한다. 상기 장치는 상기 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준 중 적어도 하나를 만족시키는 것을 특정하는 신호를 외부 프로세서로 전송하도록 구성된 패드를 더 포함한다. 상기 장치는 상기 장치가 제1 모드에서 제2 모드로 전환하는 것을 야기하는 신호를 외부 프로세서로부터 수신하도록 구성된 패드를 더 포함한다. 상기 제1 모드는 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고, 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것이다. 상기 제2 모드는 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고, 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것이다. 상기 장치는 검출 이후, 제1 모드로부터 제2 모드로 전환하도록 구성되고, 상기 제1 모드는 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고, 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것이고, 상기 제2 모드는 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고, 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것이다. 상기 장치는 상기 장치의 제3 회로로부터의 명령의 수신에 응답하여 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환하도록 구성된 스위치를 포함한다. 상기 장?는 상기 장치의 외부의 프로세서로부터의 명령의 수신에 응답하여 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환하도록 구성된 스위치를 포함한다. 상기 센서는 음향, 압전 트랜스듀서, 압전 센서, 음향 트랜스듀서, 가속도계, 화학 센서, 초음파 센서 또는 자이로스코프를 포함한다. 상기 검출 기준은 조정 가능한 임계값을 포함한다. 상기 조정 가능한 임계값은 소프트웨어에 의해 또는 하나 이상의 소프트웨어 업데이트에 의해 조정 가능하다. 상기 조정 가능한 임계값은 특별한 지리적 영역이 특정되거나 기록된 잡음 레벨에 기초한 적응형 임계값을 포함한다. 상기 검출 기준은 상기 센서에 대한 입력 압력 자극이 소정 횟수의 임계값 입력 레벨에 도달하는 것을 특정한다.

다른 예에서, 하나 이상의 동작을 수행하는 장치에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 하나 이상의 기계-판독 가능한 하드웨어 저장 장치로서, 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는지를 검출하는 단계; 검출 이전 회로의 전력 레벨과 비교하여 장치의 회로가 전력 레벨을 증가시키는 것을 야기함으로써 상기 장치의 성능을 조정하는 것을 야기하는 검출 시 신호를 생성하는 단계; 및 증가된 전력 레벨을 갖는 회로를 사용하여 상기 장치에 대한 입력을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 이 예에서, 하나 이상의 기계-판독 가능한 하드웨어 저장 장치는 장치의 하나 이상의 특징을 수행하기 위한 명령을 포함한다.

다른 예에서, 장치에 의해 수행되는 방법으로서, 장치의 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는지를 검출하는 단계; 검출 이전 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 장치의 회로가 전력 레벨을 증가시키는 것을 야기함으로써 상기 장치의 성능을 조정하는 것을 야기하는 검출 시 신호를 생성하는 단계; 및 증가된 전력 레벨을 갖는 회로를 사용하여 상기 장치에 대한 입력을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 이 양태의 다른 실시예는 각각이 방법의 동작을 수행하도록 구성된, 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치 상에 기록된 상응하는 컴퓨터 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 이 예에서, 상기 방법은 상기 장치의 하나 이상의 특징을 수행하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 예에서, 음향 트랜스듀서; 및 (i) 상기 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 임계값 레벨을 초과할 때, 또는 (ii) 일정 시간 동안 상기 음향 트랜스듀서에 대한 평균 대역 음향 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 제1 신호를 생성하도록 더 구성된 주파수 범위에 걸친 대역의 제1 회로;를 포함하고, 상기 제1 회로는 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드에 있다. 이 양태의 다른 실시예는 각각이 장치의 특징을 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치 상에 기록된 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치 및 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

이 양태에서, 장치는 다음 특징 및/또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 상기 제1 회로는 상기 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 상기 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 상기 임계값 레벨을 소정 횟수 임계값 레벨을 초과하는 때를 검출하도록 제1 회로를 포함하도록 구성된다. 상기 임계값 레벨은 임계값 음향 레벨을 포함한다. 상기 전력 모드는 약 20 마이크로 와트를 소비한다. 상기 주파수 범위에 걸친 대역은 10Hz 내지 35Hz 대역을 포함한다. 상기 임계값 레벨은, 주파수 범위 대역의 주파수에서 60dB SPL 및 90dB SPL 사이이다. 상기 임계값 레벨은, 주파수 범위 대역의 주파수에서 40dB SPL 및 110dB SPL 사이이다. 상기 음향 트랜스듀서는, 상기 음향 트랜스듀서가 음성 주파수 범위에 실질적으로 동일하게 민감한 음성 주파수 범위에서 평탄응답을 갖는다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 200 마이크로 와트 미만의 전력 모드이다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 100 마이크로 와트 미만의 전력 모드이다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 50 마이크로 와트 미만의 전력 모드이다. 상기 장치는 상기 제1 회로의 상기 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 포함한다. 상기 대역된 음향 레벨은 상기 제1 회로에 의해 대역(banded)되거나, 상기 제1 회로 내부에서 상기 대역이 수행되는 상기 제1 회로에서 대역된다. 상기 주파수 범위에 걸친 대역의 제1 회로는 상기 음향 트랜스듀서가 기계적으로 공진 주파수를 가져 상기 음향 트랜스듀서의 메카닉(mechanic)에 의해 대역된 음향 트랜스듀서를 포함하여, 상기 음향 트랜스듀서가 상기 주파수 범위를 벗어나는 주파수를 감지하게 못하게 하고, 이러한 벗어남 감지는 상기 음향 트랜스듀서의 메카닉을 넘어서기 때문이다. 메카닉은 기계적 능력 또는 하드웨어 능력을 포함한다. 상기 제1 회로에 의한 대역은 소정 음향 범위만을 검출하도록 구성되는 제1 회로를 포함한다. 상기 장치는 상기 제1 회로를 음향적으로 대역하는 패키징된 장치 또는 상기 음향 트랜스듀서의 입력 포트 이전 음향 필터를 갖는 상기 패키징된 장치를 포함한다. 상기 제2 회로는 제2 신호를 디지털 시스템에 전송하여 상기 디지털 시스템의 전원을 켜고, 디지털 신호 프로세싱(digital signal processing, DSP)를 수행하는 것을 야기하도록 더 구성된다. 상기 주파수 범위는 300Hz 내지 5kHz를 포함한다. 상기 음향 트랜스듀서는 압전 음향 트랜스듀서 또는 용량성 음향 트랜스듀서를 포함한다. 상기 제1 회로는 아날로그 회로를 포함한다. 상기 장치는 아날로그 장치를 포함한다. 상기 장치는 아날로그 레벨에서 동작하도록 구성된다. 상기 장치는 패키징된 장치를 포함한다.

또 다른 예에서, 센서; 및 (i) 상기 센서의 신호 레벨이 임계값 레벨을 초과할 때, 또는 (ii) 일정 시간 동안 상기 센서의 평균 대역된 신호 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 제1 신호를 생성하도록 더 구성된 제1 회로;를 포함하고, 상기 제1 회로는 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드에 있다. 이 양태의 다른 실시예는 각각이 장치의 특징을 수행하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치에 기록된 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

이 예에서, 장치는 다음 특징 및/또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 상기 센서는 음향, 압전 트랜스듀서, 압전 센서, 음향 트랜스듀서, 가속도계, 화학적 센서, 초음파 센서 또는 자이로스코프를 포함한다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 약 20 마이크로 와트를 소비한다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 200 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드이다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 100 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드이다. 상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 50 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드이다. 상기 장치는 상기 제1 회로의 상기 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 포함한다. 대역된 주파수 범위는 신호 레벨에서의 제한을 포함한다. 대역된 주파수 범위는 상기 제1 회로에 의해 대역되거나, 상기 제1 회로 내부에서 상기 대역이 수행되는 상기 제1 회로에서 대역된다. 주파수 범위에 걸친 대역은 상기 제1 회로가 기계적으로 공진 주파수를 가져 상기 센서의 메카닉에 의한 대역을 포함하여, 상기 제1 회로가 상기 주파수 범위를 벗어나는 주파수를 감지하게 못하게 하고, 이러한 벗어남 감지는 상기 센서의 메카닉을 넘어서기 때문이다. 메카닉은 기계적 능력 또는 하드웨어 능력을 포함한다. 상기 제1 회로에 의한 대역은 상기 제1 회로가 소정 신호 범위만을 검출하도록 구성된 제1 회로를 포함한다. 상기 장치는 상기 제1 회로를 대역하는 패키징된 장치의 입력 포트 이전 신호 필터를 갖는 상기 패키징된 장치를 포함한다. 상기 제2 회로는 상기 제2 신호를 디지털 시스템에 전송하여 상기 디지털 시스템의 전원을 켜고 디지털 신호 프로세싱(DSP)을 수행하는 것을 야기하도록 더 구성된다. 주파수 대역은 300Hz 내지 5kHz를 포함한다. 상기 제1 회로는 아날로그 회로를 포함한다. 상기 장치는 아날로그 장치를 포함한다. 상기 장치는 아날로그 레벨에서 동작하도록 구성된다. 상기 장치는 패키징된 장치를 포함한다. 상기 센서의 신호 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성된 제1 회로는, 상기 센서의 신호 레벨이 상기 임계값 레벨을 소정 횟수 초과할 때를 검출하도록 구성된다. 상기 임계값 레벨은 임계값 음향 입력 레벨이다.

도 1은 회로도이다.
도 2a 내지 2c는 각각 장치의 도면이다.
도 3a, 3b 5a 및 6은 각각 설계도이다.
도 4a 및 4b는 각각 장치의 동작의 결과의 도면이다.
도 5b는 변조도(moding diagram)이다.
도 7은 장치에 의해 구현된 프로세스의 순서도이다.

압전 마이크로 전기-기계 시스템(Piezoelectric Micro Electro-Mechanical Systems, MEMS) 장치는 트랜스듀서를 구현하는데 사용되는 재료(예를 들어, AIN, PZT 등)의 압전 효과로 인해 트랜스듀서에 바이어스 전압이 없는 경우에도 자극에 의해 작동할 수 있는 고유한 기능을 갖는다. 이 물리적 특성은 압전 MEMS 장치가 광범위한 자극 신호의 초저전력 감지를 제공하고, 시스템 레벨에서 특수 전자 기기를 필요로 하지 않거나 트랜스듀서의 전력 성능을 최적화하지 않는 블록을 추가하지 않고도, 주문형 집적 회로(Application-specific integrated circuit, ASIC) 내에서 검출 전자 기기의 더 깊은 통합을 제공한다.

MEMS 용량성 마이크로폰은 백플레이트에 분극 전압을 제공하기 위해 전하 펌프가 필요하다. 차지 펌프는 백플레이트에 펌핑되는 전하를 저장하기 위해 시계 및 저장 커패시터가 필요하다. 분극 전압을 필요한 레벨로 높이기 위해서는 여러 단계가 요구된다. 처음에 전원을 켜면 클럭 주파수, 저장 커패시터 크기 및 사용 가능한 공급 전압에 따라 원하는 레벨을 달성하는데 시간이 필요하다.

압전 MEMS 장치는 전하 펌프를 필요로 하지 않는다. 또한, 압전 효과에 의해 생성된 전하는 기계적 응력을 야기하는 자극으로 인해 항상 생성된다. 그 결과, 초저전력 회로가 이 전하를 전압으로 전달하고 간단한 이득(gain) 회로를 통해 압전 MEMS 장치 상에 유도된 기계적 응력에 대한 출력을 제공하는데 사용될 수 있다. 트랜스듀서 감도를 높이려면 더 높은 전압이 필요하지 않다.

압전 MEMS 마이크로폰을 사용하고 이 효과를 이용하는 특정 분야 중 하나는, 음향 자극이 검출되었음을 나타내는 소정의 최소 음향 입력 레벨을 기초로 신호를 생성하는 회로이다. 이 신호는 시스템 및/또는 마이크로폰에 의해 추가 동작, 즉 더 높은 성능 상태로의 모드, 시스템 내의 다른 요소를 켜고, 음향 자극을 더 조사하기 위해 디지털 획득을 시작하고 그것의 요소를 식별하기 위해 더 이용될 수 있다.

일 예에서, 마이크로폰과 같은 음향 장치의 검출 회로는, (도 2b에 도시된 바와 같이) 음향 장치의 일부인 로직 회로와 접속하지만, 음향 장치는 로직을 실행하는 어플리케이션 프로세서를 허용하는 검출 핀을 포함한다 (도 2a 및 5에 도시된 바와 같이). 검출 회로는 입력 압력 자극이 소정의 레벨에 도달했을 때를 나타내도록 디자인된다. 검출 회로는 디지털 상태 기계를 트리거하여 신호가 수신되었음을 나타낸다. 상태 머신은 마이크로폰 ASIC를 고성능 상태로 모드 설정한다. 압전 마이크로폰의 고유한 시동 장점으로 인해 이 상태는 즉시 달성된다. 또한 디지털 상태 머신은 시스템이 절전 모드를 사용할 수 있는 경우, 시스템을 절전 모드로부터 종료하도록 신호를 보낼 수 있으며 신호를 추가로 프로세스할 준비가 되어 있다. 마이크로폰은 주변 음향 환경을 결정하고 감지된 음향 환경의 추가 처리를 위해 취할 조치를 결정하는데 필요한 로직을 포함한다.

다른 예에서, 마이크로폰 ASIC 상에 필요한 로직은 단순화되고, 도 2a 및 5에 도시된 바와 같이, 주변 음향 환경의 의사 결정 로직을 어플리케이션 프로세서로 푸시한다. 마이크로폰 ASIC는 검출 레벨을 음향 입력 레벨로 설정하여 검출 회로를 구현한다. 그런 다음, ASIC는 임계값(threshold)을 초과한 음향 이벤트를 래칭하여 시스템에 신호를 보내고, 시스템이 주변 음향 환경에 대한 자세한 조사를 위해 ASIC를 고성능 상태로 모드 설정되도록 허용한다. ASIC는 어떠한 모드에 있는지 제어하기 위한 전용 입력(dedicated input)과 마이크로폰이 웨이크 온 사운드 모드(wake on sound mode)에 있고 음향 자극이 검출 임계값을 초과할 때 시스템에 신호를 보내는 전용 디지털 출력을 통해 이러한 기능을 구현할 수 있다. 일반적으로, 웨이크 온 사운드는 임계값 입력 자극의 만족을 검출하는 것에 응답하여 상태, 모드 또는 동작 간에 장치가 조정 또는 전환되는 예를 들어, 임계값 레벨 이상의 오디오 입력장치(마이크로폰, 음향 장치, 음향 트랜스듀서, 압전 트랜스듀서, 압전 장치, MEMS 마이크로폰 등)의 모드 또는 구성을 포함한다. 다른 예에서, 웨이크 온 사운드는 음향 자극 또는 하나 이상의 기준의 만족의 검출을 감출하도록 구성되는 장치(예를 들어, 음향 트랜스듀서 및/또는 집적 회로를 포함)를 포함하며, 검출 시 모드 또는 상태 간에 하나 이상의 동작 또는 전환을 수행하도록 더 구성된다.

도 1을 참조하면, 회로(100)는 트랜스듀서(102) 및 검출 회로(104)를 포함한다. 소스 팔로워 스테이지(source follower stage)(106)는 트랜스듀서(102)에 의해 생성된 전하를 변환하고, 다음 스테이지(예를 들어, 래치된 비교기 스테이지)에 이득을 제공한다. 제2 스테이지는 소스 팔로워(106)의 출력을 특정 최소 음향 입력 사운드 압력 레벨(sound pressure level, SPL)을 타겟으로 하도록 디자인된 기준 전압과 비교하는 래치된 비교기(108)이다. 일단 이 레벨이 감지되면, 래치된 비교기(108)는 이벤트를 래치하고, 이를 표시하는 신호를 제공한다. 래치는 양성 피드백을 사용하여 메모리 셀로서 효과적으로 작동한다. 래치로부터 전력이 제거되면, 래치된 정보는 클리어되거나 손실(lost)되며, 스태틱 랜덤 액세스 메모리(static random access momory, SRAM)과 같은 메모리는 전력이 제거되더라도 정보를 유지한다. 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 이 제공된 신호는 SPL의 검출의 외부 시스템에 대해 경고하는 검출 핀으로 출력된다. 이 신호는 이 신호를 칩 외부로 구동함으로써, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC) 또는 전체 시스템 내에서 다른 이벤트를 제어/트리거하는 데 더 사용될 수 있다. 변형에서, 래치된 비교기(108)는 음향 입력(또는 VIN)이 하나 이상의 특정 기준을 만족하는지를 검출하도록 구성된다. 검출 회로가 검출하도록 구성할 수 있는 기준의 다양한 유형이 있다. 이러한 기준에는 예를 들어, 음성 기준(음성 검출), 키워드 기준(예를 들어, 키워드 검출), 초음파 기준(예를 들어, 트랜스듀서 또는 음향 장치 주변의 초음파 활성의 검출), 발자국 검출 기준, 기계적 진동/공진, 총소리, 유리 깨짐 등이 있다.

이 예에서, 전치증폭기 스테이지의 대역폭(예를 들어, 전치증폭기에 의해 구현됨)은 래치된 비교기(108)에 의해 구현되는 비교기 스테이지를 트리거하는 입력 신호의 스펙트럼을 결정한다. 초저전력 전자 기기는 일반적으로 오디오 범위에서 여전히 허용 가능한 대역폭을 갖는다. 또한, 임펄스 음향 이벤트는 에너지의 넓은 스펙트럼 증가를 트리거하며, 비교기로 트리거할 때 수용 가능하다.

특정 주파수 및 주파수 대역을 식별하기 위한 추가 프로세싱은 특정 음향 서명, 즉 명령 워드, 음향 신호를 초저전력으로 감지하는 능력을 제공하는 것으로 구현된다(이하에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 외부 오디오-서브 시스템이 전력 차단되기 때문). 여러 장치(웨이크 온 사운드 모드로 구성된)가 어레이로서 구현될 수도 있다. 이 예에서, DOUT/VOUT 신호가 프로세스되어 방향성 측정, 빔 형성, 빔 스티어링(beam-steering), 근접 감지, 및 신호-대-잡음 개선 기능을 수행하는 능력을 제공한다.

도 2a를 참조하면, 장치(200)는 구성 가능한 모드에서 웨이크 온 사운드를 구현한다. 이 예에서, 장치(200)는 음향 장치를 포함한다. 장치(200)는 스위치(204), 트랜스듀서(202), 검출 회로(206), 집적 회로("IC")(207)(이하에서, "IC"(207)) 및 전치증폭기(208)를 포함한다. 변형에서, IC(207)는 전치증폭기(208)보다는 이득 회로, 증폭기 또는 다른 회로를 포함한다.

이 예에서, 전치증폭기(208)는 동작 모드에서 오디오 입력을 프로세스 하도록 구성되고, 하나 이상의 특정 기준의 검출 이후에 전원이 켜지도록 추가로 구성된다. 스위치(204)는 예를 들어, 외부의 프로세서로부터의 명령의 수신에 응답하여, 제1 모드(예를 들어, 웨이크 온 사운드 모드)와 제2 모드(예를 들어, 정상 또는 동작 모드) 간에 장치(200)를 전환하도록 구성된다. 스위치(204)는 핀(210, 212)을 포함한다. 일반적으로, 핀은 패드(예를 들어, 회로에 부착되거나 장착된)를 포함한다. 핀(210)은 모드 핀이고, 장치(200)의 모드를 제어하기 위한 전용 입력이다. 핀(212)은 장치(200)의 VDD를 스위치(204)에 입력하는 전압 드레인(voltage drain, VDD) 핀이다. 이 예에서, 외부 시스템(예를 들어, 도 5a의 프로세서(512)와 같은)은 (모드 핀(210)에서) 모드=1(즉, 모드=VDD)를 설정하는 모드 신호를 전송함으로써 장치(200)의 작동의 모드를 제어하고, 이것은 예를 들어, VDD를 검출 회로(206)로 라우팅(routing)함으로써 검출 회로(206)의 전원이 켜지는 웨이크 온 사운드 모드로 장치가 전환되도록 한다. 이 예에서, 핀(210)은 외부 프로세서로부터, 장치(200)가 제1 모드(예를 들어, 웨이크 온 사운드 모드)로부터 제2 모드(예를 들어, 동작 모드)로 전환되도록 하는 신호를 수신하도록 구성된 패드를 포함한다. 이 예에서, 제1 모드는 검출 회로(206)가 실질적으로 전원이 켜지고, 전치증폭기(208)가 실질적으로 전원이 꺼지는(예를 들어, 완전히 전력이 전력이 공급되거나 최소 전력이 소모되는 상태) 모드를 포함한다. 이 예에서, 제2 모드는 전치증폭기(208)가 실질적으로 전원이 켜지고 검출 회로(206)가 실질적으로 전원이 꺼지는 모드를 포함한다. 이 예에서, 장치(200)는 입력 오디오가 하나 이상의 기준을 만족하는 것으로 감지되면 제1 모드에서 제2 모드로 전환되도록 구성된다.

모드 핀(210)이 (모드 신호를 통해) 0으로 설정되면, 전치증폭기(208)로 VDD를 라우팅함으로써, 장치(200)는 검출 회로(206)의 전원이 꺼지고(또는 실질적으로 전원이 꺼지는) 전치증폭기의 전원이 켜지는(또는 실질적으로 전원이 켜지는) 작동 모드(예를 들어, 정상 모드)에서 작동한다. 즉, VDD와 동일한 전압은 IC(207)을 웨이크 온 사운드 모드로 모드 설정하는 반면, 플로팅 또는 로우 신호는 IC(207)를 정상 동작으로 모드 설정한다. 모드 신호는 버퍼링되고, VDD를 고성능 회로(예를 들어, 전치증폭기(208) 또는 웨이크 온 사운드 회로(예를 들어, 검출 회로(206)) 중 어느 하나에 라우팅하는 전력 스위치(204)를 제어한다. 또한, 모드 신호는 입력 바이어스 회로(예를 들어, 바이어싱 회로(218))를 구성하여, 입력 바이어싱 네트워크를 적절히 구성하고, 트랜스듀서(202)를 전환하는 스위치(입력 바이어싱 회로에 포함된)를 제어한다.

이 예에서, 트랜스듀서(202)는 음향 입력을 수신하고, 트랜스듀서(202)는 음향 입력을 입력 전압(input voltage, VIN)으로 변환한다. 검출 회로(206)는 음향 입력에 의해 하나 이상의 기준이 만족될 때를 검출한다. 이 예에서, 검출 회로(206)는 실질적으로 약 5마이크로 암페어로 동작하도록 구성된다. 예를 들어, 검출 회로(206)는 VIN이 임계 전압 또는 VIN=VREF와 같은 기준 전압(VREF)과 동일한지를 감지한다. 하나 이상의 감지 기준의 만족이 검출되면, 검출 회로(206)는 검출 핀(209)이 "하이(high)"(예를 들어, 1과 동일한 값을 가짐)되도록 하는 신호를 생성한다. 검출 기준의 다양한 유형이 있다. 일 예에서, 검출 기준은 조정 가능한 임계값을 포함한다. 조정 가능한 임계값은 소프트웨어 또는 하나 이상의 소프트웨어 업데이트 및/또는 하나 이상의 회로 구성 및/또는 설정에 의해 조정 가능하다. 일 예에서, 조정 가능한 임계값은 특별한 지리적 영역이 특정되거나 기록된 잡음 레벨에 기초한 적응형 임계값을 포함한다.

이 예에서, 검출 핀(209)은 트랜스듀서(202)에 대한 음향 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준 중 적어도 하나를 만족시키는 것을 특정하는 신호를 외부 프로세서에 전송하도록 구성된 패드를 포함한다. 예를 들어, 사운드, 압력 등 다양한 유형의 음향 입력 자극이 있다. 외부 프로세서 또는 시스템(예를 들어, 도 5a의 프로세서(512))은 검출 핀(209)으로부터 신호를 수신한다. 이 신호에 응답하여, 외부 프로세서는 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 증가된 전력 레벨(프로세서가 이 신호를 수신하기 전에 전력 레벨에 대해)로 전력을 공급하거나 전력을 상승시킨다. 또한, 신호에 응답하여, 프로세서는 모드 핀(210)을 낮은 값으로 설정하여 장치(200)가 웨이크 온 사운드 모드에서 동작 모드로 전환되도록 한다. 이 예에서, 장치(200)는 검출 회로(206)의 전원을 끄고, 전치증폭기(208)의 전원을 켜기 위한 신호와 함께 장치(200) 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 다른 예에서, 장치(200)는 장치 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성되며, 신호는 검출 이전 검출 회로(206)의 전력 레벨과 비교하여 검출 회로(206)의 전력 레벨을 감소시키기 위한 것이고, 검출 이전 전치증폭기(208)의 전력 레벨과 비교하여 전치증폭기(208)의 전력 레벨을 증가시기기 위한 것이다.

동작 모드에서, IC(207) 내의 다른 회로(전치증폭기(208)와 같은)는 검출 이전 다른 회로의 전력 레벨과 비교하여 제2 회로의 전력 레벨을 증가시킨다. 예를 들어, 동작 모드에서, 전치증폭기(208)는 100 내지 300 마이크로 암페어의 범위에서 동작하도록 구성된다. 이 예에서, 검출 회로(206)에 의해 생성된 신호는 외부 프로세서가 검출 이전 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여 제2 회로(예를 들어, 전치증폭기(208))의 전력 레벨을 증가시키도록 장치(200)에 명령을 전송하게 함으로써 장치(200)의 성능을 조정한다. 이 예에서, 전치증폭기(208)는 검출 이전에 실질적으로 전원이 꺼진다. 동작 모드에 있게 되면, 장치(200)는 음향 입력(202)을 프로세싱하고 어플리케이션 프로세싱을 위해 외부 프로세서 또는 시스템에 VOUT(예를 들어, 핀(211))을 출력한다. 이 예에서, VOUT은 음향 입력의 전압 증폭을 기초로 한 출력 전압을 나타낸다.

도 2a의 변형에서, 장치(200)는 기판 또는 다른 회로 상에 장착하기 위한 패키징된 장치이다. 패키징된 장치는 음향, 압전 트랜스듀서(202), 검출 회로(208) 및 전치증폭기(208)(또는 회로의 임의의 다른 유형)를 장착하기 위한 기판을 포함한다. 패키징된 장치는 트랜스듀서(202), 검출 회로(208) 및 전치증폭기(208)(또는 회로의 임의의 다른 유형)가 장착되는 기판을 커버하기 위한 하우징부를 포함한다.

도 2b를 참조하면, 장치(220)는 장치(200)의 변형이다. 장치(220)는 예를 들어, 검출 핀(209)을 포함하지 않고, 로직 회로(222)(이하에서, "로직(222)")를 포함한다. 이 예에서, 검출 회로(206)는 음향 입력이 하나 이상의 기준(검출 회로 내에 프로그램 되거나 감지 회로에 의해 접근 가능하거나 판독 가능한)에 만족할 때 신호를 생성하도록 구성된다. 이 예에서, 로직(222)은 디지털 상태 머신을 구현하도록 구성된다. 검출 회로(206)는 디지털 상태 머신을 트리거하기 위한 신호(검출을 나타내는)를 로직(222)에 전송한다. 상태 머신(로직(222)에서) 모드는, 예를 들어, 전치증폭기(208)의 전원을 켜고 검출 회로(206)의 전원을 꺼서 더 높은 성능 상태로 IC(207)를 모드 설정한다. 즉, 로직(222)은 검출 이전 검출 회로(206)의 전력 레벨과 비교하여 검출 회로(206)의 전력 레벨을 감소시키도록 구성되고, 검출 이전 전치증폭기(208)의 전력 레벨과 비교하여 전치증폭기(208)의 전력 레벨을 증가시키도록 구성된다. 로직(222)은 하나 이상의 명시된 동작을 수행하도록 구성 가능한 로직 및/또는 소프트웨어를 포함한다.

로직(222)은 모드 핀(210)이 하이 또는 로우가 되도록 하는 스위칭 신호를 스위치(210)에 전송함으로써 모드를 전환하도록 스위치(204)에 명령한다. 즉, 스위치(204)는 장치(220)의 로직(222)으로부터의 명령의 수신에 응답하여, 제1 모드(예를 들어, 웨이크 온 사운드 모드)로부터 제2 모드(예를 들어, 동작 모드)로 전환하도록 구성된다. 디지털 상태 머신은 또한 절전 모드가 가능한 경우, 절전 모드로부터 빠져나오도록 시스템(예를 들어, 도 5a의 외부 프로세서(512))에 신호를 보내고, 신호를 더 프로세스할 준비를 한다. 이 예에서, 장치(220) 그 자체는 주변 음향 환경을 분석하고, 감지된 음향 환경(예를 들어, 웨이크 온 사운드 모드에서 동작할지 또는 동작 모드에서 동작할지 결정하는 것에 의해)의 추가 프로세싱을 위해 취할 조치를 결정하는 로직(222)을 포함한다.

도 2c를 참조하면, 도 2a의 변형이 도시된다. 이 변형에서, 장치(219)(예를 들어, 스피커, 스마트 스피커 장치, 스마트 스피커 케이스 등)는 제1 회로(217) 및 제2 회로(218)(예를 들어, 하나 이상의 마이크로폰(예를 들어, 스마트 스피커 케이스 내에서), DSP 칩 등을 포함하는)를 포함한다. 이 예에서, 제2 회로(218)는 제1 회로(217)에 의해 켜지는 회로를 포함한다. 이 예에서, 제2 회로(218)는 절전(hibernation) 또는 전원이 꺼진 회로를 포함한다. 이 예에서, 제2 회로(218)가 켜지면, 제2 회로(218)는 저전력 상태로부터 고전력 상태(저전력 상태의 전력 상태에 대해)로 전환된다. 이 예에서, 제1 회로(217)는 제2 회로(218) 또는 제2 회로(218)의 하나 이상의 부분 모두를 켜도록 구성된다. 이 예에서, 제1 회로(217)는 감지, 검출 또는 감지된 입력(215a)(예를 들어, 움직임 검출) 수신을 위한 센서(215)를 포함한다. 검출 회로(206), 바이어싱 회로(218) 및 스위치(204)는 각각 도 2a와 관련하여 이전에 설명된 대로, 실질적으로 작동하도록 구성된다. 이 예에서, 제1 회로는 실질적으로 8 마이크로 암페어에서 작동하도록 구성된다. 제2 회로는 20 내지 350 마이크로 암페어를 사용하여 작동하도록 구성된다.

예를 들어, 스위치(204)는 제1 모드(예를 들어, 웨이크 온 감지 입력 모드) 및 제2 모드(예를 들어, 정상 또는 작동 모드) 사이에서 제1 회로(217)를 전환하도록 구성된다. 일반적으로, 웨이크 온 감지 입력 모드는 센서에 의해 감지된 임계 입력 자극의 만족도의 검출의 응답으로 상태, 모드 또는 동작 사이에서 장치가 조정 또는 전환되는 장치의 모드 또는 구성을 포함한다.

이 예에서, 핀(210)은 모드 핀이고, 제1 회로(217)의 모드를 제어하기 위한 전용 입력이다. 핀(212)은 제1 회로(217)의 VDD를 스위치(204)에 입력하는 전압 드레인(VDD) 핀이다. 이 예에서, 장치(219)(또는 제2 회로(218))는 (모드 핀(210)에서) 모드=1(즉, 모드=VDD)를 설정하는 모드 신호를 전송함으로써 제1 회로(217)의 동작의 모드를 제어하고, 이것은 예를 들어, VDD를 검출 회로(208)에 라우팅하는 것에 의해, 검출 회로(206)에 전원이 켜지면 제1 회로(217)를 웨이크 온 감지 입력 모드로 전환하게 된다. 이 예에서, 핀(210)은 외부 프로세서로부터, 제1 회로(217)가 제1 모드(예를 들어, 웨이크 온 감지 입력 모드)로부터 제2 모드(예를 들어, 동작 모드)로 전환되도록 하는 신호를 수신하도록 구성된 패드를 포함한다. 이 예에서, 제1 모드는 검출 회로(206)가 실질적으로 전원이 켜지는 모드를 포함한다. 이 예에서, 제2 모드는 검출 회로(206)가 실질적으로 전원이 꺼지는 모드를 포함한다. 이 예에서, 제1 회로(217)는 입력이 하나 이상의 기준을 만족하는 것으로 검출되면 제1 모드에서 제2 모드로 전환되도록 구성된다.

모드 핀(210)이 (모드 신호를 통해) 0과 동일하게 설정되면, 제1 회로(217)는 검출 회로(206)가 전원이 꺼지는(또는 실질적으로 전원이 꺼지는) 동작 모드(예를 들어, 정상 모드)에서 동작한다. 즉, VDD와 동일한 전압은 검출 회로(206)를 웨이크 온 감지 입력 모드로 모드 설정하는 반면, 플로팅 또는 로우 신호는 검출 회로(206)를 정상 모드로 모드 설정한다. 또한, 모드 신호는 입력 바이어싱 회로(예를 들어, 바이어싱 회로(218))를 구성하여 입력 바이어스 회로를 적절히 구성하고 센서(215)를 전환하는 스위치(입력 바이어싱 회로에 포함된)를 제어한다.

이 예에서, 센서(215)는 입력(215a)을 수신하고, 센서(215)는 입력을 입력 전압(VIN)으로 변환한다. 검출 회로(206)는 입력에 의해 하나 이상의 기준이 만족될 때를 검출한다. 이 예에서, 검출 회로(206)는 실질적으로 5 마이크로 암페어로 동작하도록 구성된다. 예를 들어, 검출 회로(206)는 VIN이 임계 전압 또는 VIN=VREF와 같은 기준 전압(VREF)와 동일한지를 검출한다. 하나 이상의 검출 기준의 만족이 검출되면, 검출 회로(206)는 검출 핀(209)이 "하이(high)"(예를 들어, 1과 동일한 값을 가짐)되도록 하는 신호를 생성한다. 이 예에서, 검출 핀(209)은 센서(215)에 대한 입력(215a)이 하나 이상의 검출 기준 중 적어도 하나를 만족시키는 것을 특정하는 신호를 제2 회로(218)에 전송하도록 구성된 패드를 포함한다. 예를 들어, 압력, 움직임 등과 같은 다양한 유형의 입력 자극이 있다. 외부 프로세서 또는 시스템(예를 들어, 제2 회로(218))은 검출 핀(209)으로부터 신호를 수신한다. 이 신호에 응답하여, 외부 프로세서는 증가된 전력 레벨(프로세서가 이 신호를 수신하기 이전 전력 레벨에 대해)에 전력을 공급하거나 전력을 상승시키거나 하나 이상의 특정 동작(예를 들어, 조명을 켬)을 수행한다. 또한, 신호에 응답하여, 장치(219)(또는 제2 회로(218) 또는 장치(219) 내의 다른 회로)는 모드 핀(210)을 낮은 값으로 설정하여 제1 회로(217)를 웨이크 온 감지 입력 모드에서 동작 모드로 전환시킨다. 이 예에서, 제1 회로(217)는 검출 회로(206)의 전원을 끄는 신호와 함께 제1 회로(217) 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 다른 예에서, 제1 회로(217)는 검출 이전, 검출 회로(206)의 전력 레벨과 비교하여 검출 회로(206)의 전력 레벨을 감소시키는 신호와 함께 제1 회로(217) 외부의 프로세서(예를 들어, 장치(219))로부터 신호를 수신하도록 구성된다.

동작 모드에 있게 되면, 제1 회로(217)는 입력(215a)을 프로세싱하고, 어플리케이션 프로세싱을 위해 장치(219) 내의 제2 회로(218)에 VOUT(예를 들어, 핀(213))을 출력한다. 일 예에서, 제2 회로(218)는 외부 프로세서 또는 서브-시스템을 포함한다. 이 예에서, VOUT은 입력(215a)의 프로세싱을 기초로 한 출력 전압을 나타낸다. 변형에서, 핀(213)은 선택적(예를 들어, VOUT을 선택적으로 만듦)이다.

도 3a를 참조하면, 설계도(300)는 트랜스듀서 및 검출 회로(206)를 도시한다. 웨이크 온 사운드 모드에서, 스위치(204)(도 2a)뿐만 아니라 트랜스듀서(202)는 장치(200)에 연결되는 회로의 소스 전압(VSS)에 바이어스(바이어싱 요소(310, 312)를 통해)된다. 2개의 PMOS 소스 팔로워 회로(302, 304)는 VSS 기준과 함께, 트랜스듀서(202)로부터 수신한 신호를 차동 전치증폭기(306)의 입력으로 버퍼링하는데 사용된다. 차동 전치증폭기(306)는 트랜스듀서(202)로부터의 신호에 대략 60dBV의 이득을 제공하도록 바이어스된다. 시동 스위치 타이밍은 웨이크 온 사운드 모드에서 스위치의 재설정 시간을 연장하여 입력 신호를 차동 전치증폭기에 입력하는 소스 팔로워의 DC 레벨을 안정화함으로써 구성된다.

전치증폭기(306)의 출력은 음향 입력이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는지 여부를 결정하도록 구성된 래치된 비교기(308)의 입력으로 라우팅된다. 비교기의 기준 측은 최소 음향 검출 임계값에 비례하여 스케일링된 전압 레벨로 설정된다.

트리거되면(예를 들어, 음향 입력이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는 것을 검출하는 것에 의해), 래치된 비교기(308)는 출력을 고전압 레벨로 래치한다. 이 신호는 원-샷 래치로 동작하는 D-래치 회로(314)로 추가로 프로세스된다. ASIC(예를 들어, IC(207))는 모드 신호를 통해 이 신호를 클리어하기 위해 웨이크 온 사운드 모드로부터 종료하도록 명령될 필요가 있다. 래치된 신호 DOUT은 시스템에 의해 프로세싱되기 위해 ASIC로부터 출력된다.

도 3b를 참조하면, 설계도(320)는 트랜스듀서(324) 및 검출 회로(322)를 도시한다. 일 예에서, 검출 회로(322)는 도 2a의 검출 회로(206)와 동일한 검출 회로이다. 웨이크 온 사운드 모드에서, 스위치(204)(도 2a)뿐만 아니라 트랜스듀서(324)는 장치(200)에 연결되는 회로의 소스 전압(VSS)에 바이어스(바이어싱 요소(326, 328)를 통해)된다. 2개의 PMOS 소스 팔로워 회로(330, 332)는 VSS 기준뿐만 아니라 트랜스듀서(324)로부터 수신된 신호를 AC 커플링 회로(334)의 입력에 버퍼링하여, 신호가 바람직한 공통 모드 전압에 재-바이어스(re-biased)되도록 하고, 차동 전치증폭기(336)의 동작 범위(dynamic range)를 증가(예를 들어, 최대화)시킨다. 차동 전치증폭기(336)는 트랜스듀서(324)로부터의 신호에 대략 60dBV의 이득을 제공하도록 바이어스된다.

전치증폭기(336)의 출력은 음향 입력이 하나 이상의 검출 기준을 만족시키는지를 결정하도록 구성된 차동 비교기(338)의 입력으로 라우팅된다. 비교기(338)는 히스테리시스(hysteresis)로 디자인되고, 이 히스테리시스 레벨은 차동 전치증폭기(336)의 이득과 함께 검출 기준을 결정한다.

트리거되면(예를 들어, 음향 입력이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는 것을 검출하는 것에 의해), 비교기(338)는 출력을 고전압 레벨로 래치한다. 이 신호는 원-샷 래치로 동작하는 D-래치 회로(340)로 추가로 프로세스된다. ASIC(예를 들어, 도 2a의 IC(207))는 모드 신호를 통해 이 신호를 클리어하기 위해 웨이크 온 음향 모드로부터 종료하도록 명령될 필요가 있다. 래치된 신호 DOUT은 시스템에 의해 프로세싱되기 위해 ASIC로부터 출력된다.

기준 전압 레벨 결정:

이 전압 레벨은 MEMS의 스케일 요소뿐만 아니라 소스 팔로워의 감쇠와 차동 전치증폭기의 이득에 의해 설정된다.

이하의 식은 트랜스듀서의 기준 전압(VREF), 스케일 요소(SF), 소스 팔로워의 감쇠(Atten) 및 전치증폭기의 이득(AV)을 검출 가능한 음향 임계값(P_a)로 명시(예를 들어, 최소화)한 것이다.

이득 요소 각각과 최소 검출 가능한 음향 임계값 사이에는 트레이드오프(tradeoff)가 있다. MEMS의 전치증폭기 또는 스케일 요소의 이득을 증가시키면, 매우 조용한 신호를 검출할 수 있는 능력을 제공하지만, VDD로 인해 사용 가능한 헤드룸(headroom)과 균형을 유지해야 한다. 검출 회로를 트리거하기 위해 더 큰 음향 신호가 필요한 경우, 회로에서 이득을 제거하거나 VREF를 증가시켜야 한다.

파형 예시:

도 4a를 참조하면, 도면(400)은 사운드의 웨이크(wake)를 위해 구성된 장치의 동작 결과를 도시한다. 표현(402)은 트랜스듀서 및 전치증폭기에 의해 프로세스된 신호(예를 들어, 잡음이 있는 주변 음향 신호)를 나타낸다. 시간 5ms에서, 1kHZ 음향 자극이 트랜스듀서에 의해 감지되어 파형이 도시된다. 이 예에서, 표현(402)은 음향 자극을 나타낸다. 이 음향 자극은 트랜스듀서 및 전치증폭기에 의해 프로세스되어 음향 자극은 5ms 후에 조금씩 기준 전압을 가로지른다.

도 4b를 참조하면, 도면(452)은 시간에 따른 디지털 출력 신호의 표현(452)을 도시한다. 이 예에서, 디지털 출력은 표현(402)에 의해 나타난 신호를 프로세싱하고 있는 검출 회로의 디지털 출력이다. 도면(452)에 의해 도시된 바와 같이, 예를 들어 표현(402)에 의해 나타난 신호가 기준 전압을 초과하면, 디지털 출력은 로우에서 하이로 전환되고, 하이로 유지된다. 시스템(예를 들어, 도 5a의 외부 프로세서(512))은 이러한 전환을 프로세스하고, 장치를 웨이크 온 사운드 모드에서 정상 동작 모드로 명령함으로써 신호를 클리어하는 것이 필요하다. 시스템(예를 들어, 도 5a의 외부 프로세서(512))은 정상 동작 중에 주변 음향 환경의 측정 결과에 따라 마이크로폰을 웨이크 온 사운드 모드로 되돌릴지 말지 결정할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 음향 신호(예를 들어, 음향 신호의 전압)를 모니터링하고, 웨이크 온 사운드 모드의 음향 임계값이 초과되는지를 결정할 수 있다. 시스템이 5분과 같은 일정 시간 동안 임계값(예를 들어, 전압이 임계 전압을 초과하는 음향 신호)를 측정하지 않으면 시스템은 마이크로폰을 다시 웨이크 온 사운드 모드로 되돌릴 수 있다.

다른 예에서, 시스템은 임계값이 초과된 직후에 마이크로폰을 WOS 모드로 되돌릴 수 있고, 다른 마이크로폰을 사용하여 음향 환경을 모니터링할 수 있다. 시스템은 WOS 마이크로폰을 WOS 모드로 계속 재설정하고 임계값을 초과하지 않고 5분과 같은 일정 시간 동안 계속될때까지 대기할 수 있다. 일정 시간 동안 임계값을 초과하지 않으면 시스템은 나머지 마이크로폰을 끄고 저전력 상태로 진입하도록 할 수 있다.

일 예에서, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 음향 임계값 검출 회로는 시스템 내의 마이크로폰 뒤에 발생한다. 회로 블록은 마이크로폰 출력을 입력으로 사용하여 로우-레벨 신호를 검출하고 오디오 서브-시스템 또는 어플리케이션 프로세서에 명령 및 제어 출력을 제공한다.

다른 예에서, 마이크로폰 뒤에 검출 회로를 위치시키는 대신, 트랜스듀서(예를 들어, 트랜스듀서 바로 뒤에 검출 회로를 위치시키는 것에 의해) 직후에 검출이 수행되어 미세한 시스템 명령 및 제어를 제공한다. 예를 들어, 마이크로폰 또는 음향 장치가 웨이크 온 사운드 모드로 명령될때, 정상 모드 작동(150uA)에서 전류 소모량이 30배 감소한 5uA의 전류만 소비하고, 시스템에 음향 검출 이벤트의 신호를 보내는 수단을 제공하며, 해당 시스템에 의해 그것의 모드를 제어되는 능력을 갖는다. 따라서, 오디오 서브-시스템 또는 어플리케이션 프로세서의 일부가 작동을 유지해야하는 다른 검출 시스템 설계도와 비교할 때, 전체 오디오 서브시스템의 전원이 꺼져 있어, 상당한 전력을 절약할 수 있다.

웨이크 온 사운드 설계도를 기초로, 시스템의 전체 전력 소모가 감소하는 동시에 절전 모드 또는 활성 모드 등 전체 시스템 상태를 제어하는 음향 자극을 제공하며 전력 소모는 거의 0에 이른다. 이 회로는, 트랜스듀서에서 직접 구현될 때 마이크로폰의 전체 민감도를 거의 60dBV까지 높인다. 정상 동작, 및 산업 표준은 마이크로폰의 민감도를 -38dBV로 명시한다. 1Pa-RMS 음향 자극의 예에서, 전치증폭기의 전압 출력은 약 12.5mV-RMS이다. 웨이크 온 사운드 모드가 활성화되면, 마이크로폰의 민감도가 거의 +20dBV(즉, 1Pa-RMS 음향 자극의 경우, 전치증폭기의 전압 출력은 약 10V-RMS가 된다)까지 증가한다. 전압 헤드룸은 궁극적으로 전자 장치를 포화 상태로 만들기 전에 감지할 수 있는 최대 음향 자극을 제한하지만, 작동의 가정은 전체 음향 환경이 조용하고 로우-레벨 신호로 채워진다는 것이다.

도 5a를 참조하면, 시스템 설계도(500)가 도시된다. 이 예에서, 시스템(501)은 음향 장치(504) 및 음향 장치(504) 외부에 있는 프로세서(512)를 포함한다. 일 예에서, 음향 장치(504)는 음향 트랜스듀서, 검출 회로 및 전치증폭기를 갖는 장치(200)(도 2a)를 포함한다. 음향 장치(504)는 음향 입력(502)을 수신한다. 이 예에서, 음향 장치(504)는 검출 핀(506)(예를 들어, 검출 핀(209)과 동일할 수 있음), 모드 핀(508)(예를 들어, 모드 핀(210)과 동일할 수 있음) 및 출력 전압(VOUT) 핀(510)(예를 들어, VOUT 핀(211)과 동일할 수 있음)을 포함한다. 검출 핀(506)은 음향 입력(502)이 임계 전압(예를 들어, VREF)과 동일하거나 초과할 때를 나타내도록 구성된다. 모드 핀(508)은 음향 장치(504)가 웨이크 온 음향 모드로 들어가거나 나오는 것을 명령하도록 구성된다. VOUT 핀(510)은 프로세서(512)에 의한 음향 또는 오디오 입력의 프로세싱을 위해, 음향 트랜스듀서(504)로부터의 출력 전압(음향 입력에 기초한)을 특정한다. 음향 입력을 수신하기 이전의 시간에, 음향 장치(504)는 전원이 켜지고 프로세서(512)는 전원이 꺼지거나 또는 프로세서(512)가 "워치독(watchdog)" 또는 신호에 대해 검출 핀(506)을 간헐적으로 폴링하는 폴링(polling) 상태에 있게 된다. 또한, 동시에, 모드 핀(508)은 웨이크 온 사운드 모드로 구성된다. 임계 전압보다 크거나 같은 음향 입력(502)을 수신하면, 검출 핀(506)은 하이(예를 들어, 음향 장치(504)의 검출 회로의 출력에 기초한)로 된다. 워치독 상태의 프로세서(512)의 로직은 검출 핀(506)이 하이로 된 것을 검출한다. 이에 응답하여, 프로세서(512)는 전원이 켜지고(예를 들어, 프로세서(512) 전원이 켜짐), 모드 핀(508)을 정상 모드로 설정함으로써, 음향 장치가 웨이크 온 사운드 모드로부터 벗어나게 한다. 모드 핀(508)을 정상 모드로 설정함으로써, 장치(504)는 음향 장치(504)가 "정상 모드(normal mode)"로 동작하고, 음향 장치의 검출 회로(예를 들어, 검출 회로(206))의 전원이 꺼지도록 전치증폭기(예를 들어, 도 2의 전치증폭기(208))의 전원을 켜도록 명령(프로세서(512)에 의해)된다.

도 5b를 참조하면, 변조도(550)는 칩의 모드 및 칩이 이들 모드로 진입하는 방법을 도시한다. 노드(552)는 칩이 오프인 상태를 나타낸다. 노드(556)는 칩이 동작 모드로 동작하는 상태를 나타낸다. 이 예에서, 칩은 VDD는 VDD가 특정 범위(예를 들어, VDD=1.6V 내지 3.6V일 때)일 때, 동작 모드에 진입한다. 칩은 모드가 로우 또는 하이 임피던스("Hi-Z")인 동안 동작 모드를 유지하고, 이는 "플로팅(floating)" 또는 전원이 "꺼진(off)" 전자 장치에 의해 구동되는 신호를 나타낸다. 칩은 모드가 하이로 되면, 동작 모드에서 웨이크 온 사운드 모드(노드(554)에 의해 나타남)로 전환된다. 칩은 VDD의 전압이 낮거나 VDD=0V일 때 꺼진다.

도 6을 참조하면, 다른 시스템 설계도(600)가 도시된다. 이 예에서, 시스템(605)은 음향 트랜스듀서(602) 및 프로세서(608)를 포함한다. 프로세서(608)는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)(604) 및 프로세서(608)를 포함한다. 프로세서(608)는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(604) 및 임계값 검출기(606)를 포함한다. 이 예에서, 임계값 검출기(606)는 예를 들어, 음향 입력에 의해 생성된 전압이 임계 전압과 동일하거나 초과할 때를 검출함으로써, 음향 입력(601)이 임계값 레벨과 같거나 초과할 때를 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 임계값 검출기(606)는 예를 들어, 검출 회로(206)(도 2a)와 같은 검출 회로이다. 그러나, 이 예에서, 검출 회로(606)는 음향 장치(602)에 포함되기 보다는 프로세서(608)의 일부이다. 검출 회로(606)는 음향 장치(602)에 포함되기 보다는 프로세서(608)의 일부이기 때문에, 프로세서(608)는 오디오 자극을 검출하기 위해 계속 전원이 켜져 있어야 한다.

이 예에서, ADC(604) 및 임계값 검출기(606)는 음향 입력(601)이 수신되기 이전의 시간부터 켜져 있어야 한다. 이는 음향 장치(602)가 오디오 자극을 검출하고 검출을 나타내는 신호를 프로세서(608)에 전송하는 검출 핀(예를 들어, 핀(506)과 같은)을 포함하지 않기 때문이다(도 5a를 다시 참조하면, 음향 장치(504)는 전압 소스를 필요로 하지 않고 전압을 생성하는 트랜스듀서의 압전 재료 때문에, 외부 프로세서가 아닌 이 검출을 수행할 수 있다). 이 예에서, 예를 들어, 임계값 검출기(606)에 의해 프로세스될 수 있는 디지털 데이터로 VOUT(603)(음향 입력에 기초함)을 변환하기 위해 ADC(604)를 사용함으로써, 검출은 프로세서(608)에 의해 수행될 수 있다. 검출은 프로세서(608)에 의해 수행되기 때문에, 로직(즉, ADC(604)) 및 임계값 검출기(606)는 음향 자극을 검출하기 위해 켜져 있어야 한다. 그 결과, 프로세서(608)는 전원이 꺼질 수 없거나 폴링 상태에 있을 수 없다(도 5a의 프로세서(512)는 될 수 있음). 또한, 음향 장치(602)는 모드 핀을 포함하지 않기 때문에, 음향 장치(602)는 검출 장치가 전원이 켜지는 모드 또는 전치증폭기가 전원이 켜지는 다른 모드 사이에서 전환하도록 구성될 수 없다. 오히려, 음향 장치(602)에서, 전치증폭기는 켜져 있어야 하고, 모드 전환을 통해 끌 수 없다.

도 7을 참조하면, 프로세스(700)는 여기에 설명된 하나 이상의 기술을 구현하는 장치(예를 들어, 도 2의 장치(200))에 의해 구현된다. 동작 시, 장치(200)의 음향 트랜스듀서(202)에 대한 음향 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준((예를 들어, 이들은 장치(200)에 의해 검색되고(retrieved) 및/또는 장치(200)에 프로그램화됨)을 만족할 때를 장치(200)(및/또는 장치(200)의 검출 회로(206))가 검출(702)한다. 검출 회로(206)는 장치(200)의 회로(예를 들어, 전치증폭기(208))가 검출 이전 회로의 전력 레벨과 비교하여 전력 레벨을 증가시키는 것을 야기함으로써(706) 장치(200)의 성능을 조정하는 것을 야기하는 것을 검출할 시 신호를 생성한다(704). 설명된 바와 같이, 생성된 신호는 외부 시스템으로 하여금 신호를 검출하게 하고, 이에 응답하여 장치(200)가 동작 모드로 전환되도록 명령함으로써 전치증폭기(208)의 전력 레벨을 증가시킨다. 다른 예에서, 생성된 신호는 장치(200) 내의 로직이 신호를 수신 및/또는 검출하고, 이에 응답하여 장치(200)가 동작 모드로 전환되도록 명령함으로써 전치 증폭기(208)의 전력 레벨을 증가시킨다. 장치(200)는 증가된 전력 레벨을 갖는 회로를 사용하여 장치(200)에 대한 음향 입력을 프로세스한다(708).

일 예에서, 장치(설명된 바와 같이)는 트랜스듀서 레벨(장치가 트랜스듀서를 포함할 때) 및 센서 레벨(장치가 센서를 포함할 때)에서 저출력 모드로 작동한다. 예를 들어, 저출력 모드는 10 마이크로 암페어 미만을 소비를 포함한다. 일 예에서, 장치는 음향 트랜스듀서; 및 주파수 범위에 걸친(예를 들어, 제한된) 대역의 음향 레벨이 임계값 레벨을 초과할 때 또는 주파수 범위에 걸친 대역의 복수의 음향 레벨에 대한 평균 음향 레벨이 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 예를 들어, 음향 레벨 또는 평균 음향 레벨이 임계값을 초과할 때 제1 신호를 생성하도록 더 구성되는 제1 회로를 포함한다. 이 예에서, 음향 트랜스듀서는 음향 트랜스듀서가 음성 주파수 범위의 주파수에 실질적으로 동일하게 민감한 음성 주파수 범위에서 편평한 응답을 갖는다. 일부 예에서, 임계값 레벨은 주파수 범위 대역의 주파수에서 60dB SPL 및 90dB SPL 사이에 있다. 다른 예에서, 임계값 레벨은 주파수 범위 대역의 주파수에서 40dB SPL 및 110dB SPL 사이에 있다. 이 예에서, 주파수 범위는 300Hz 내지 5kHz를 포함한다. 즉, 제1 회로는 특정된 범위의 신호 및 레벨만을 프로세스하도록 구성되고, 이 예에서는 300Hz 내지 5kHz이지만 다른 특정된 범위가 있을 수 있다. 300Hz 내지 5kHz 내의 신호들에 대해, 제1 회로는 이들 신호 중 어느 신호가 특정된 임계값(예를 들어, 미리 정의된 임계값)을 초과하는지를 검출하도록 구성된다. 이 예에서, 제1 회로는 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드에 있다. 다른 예에서, 제1 회로는 약 20 마이크로 와트를 소비하는 전력 모드에 있고, 이는 약 20 내지 350 마이크로 와트의 범위를 소비한다. 또 다른 변형에서, 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 200 마이크로 와트 미만의 전력 모드이다. 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 100 마이크로 와트 미만의 전력 모드이다. 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 50 마이크로 와트 미만의 전력 모드이다.

일부 예에서, 장치는 제1 회로의 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 더 포함한다. 이 예에서, 음향 레벨의 대역은 음향 레벨에서의 제한을 포함한다. 음향 레벨의 대역은 제1 회로에 의해 대역되거나, 제1 회로 내에서 대역이 이루어지는 제1 회로에서 대역된다. 이 예에서, 주파수 범위에 걸친 대역의 제1 회로는 음향 트랜스듀서가 기계적으로 음향 트랜스듀서의 공진 주파수를 갖는 음향 트랜스듀서의 메카닉에 의해 대역된 음향 트랜스듀서를 포함하여, 음향 트랜스듀서가 주파수 범위를 벗어나는 주파수를 감지하지 못하게 하고, 이러한 벗어남 감지는 음향 트랜스듀서의 메카닉을 넘어서기 때문이다. 이 예에서, 다이어프램(음향 변환기의)의 구멍은 저주파에서 그것이 대역된다. 이 예에서, 고주파는 균등화할 시간이 없다. 이와 같이, 사용자는 고주파 음향을 들을 수 있으나, 저주파 음향은 들을 수 없다. 즉, 제1 회로는 장치의 공진에 의해 기계적으로 대역된다. 또 다른 예에서, 제1 회로는 기계적으로 대역되는 것이 아닌 전기적으로 대역된다. 전기적 대역에서, 제1 회로는 고주파측으로 제한된다. 메카닉은 기계적 능력 또는 하드웨어 능력을 포함한다. 제1 회로에 의해 대역되는 것은 제1 회로가 특정 음향 범위만을 검출하도록 구성되는 제1 회로를 포함한다. 장치는 패키징된 장치의 입력 포트 또는 제1 회로를 음향적으로 대역하기 위한 음향 트랜스듀서 이전 음향 필터를 갖는 패키징된 장치를 포함한다.

다른 예에서, 제1 회로는 예를 들어, 각각이 특정 시간량 또는 일정 시간 내에 발생하는 복수의 음향 레벨으로부터 평균 음향 레벨을 연산하도록 구성된다. 이 예에서, 평균 연산에 포함된 음향 레벨은 특정된 주파수 범위 내에서, 예를 들어 300Hz 내지 5kHz 내에서, 만 발생하는 음향 레벨이다. 연산된 평균으로부터, 제1 회로는 연산된 평균이 임계값을 초과할 때를 결정하도록 구성된다. 전술한 각각의 변형(및 본 명세서에서 보다 일반적으로 설명되는 예들)에서, 장치는 센서를 포함하고, 여기에 설명된 기술은 센서와 관련하여 수행된다.

장치는 또한 제1 회로의 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 포함한다. 이 예에서, 제2 회로는 제2 신호를 디지털 시스템에 전송하여 디지털 시스템의 전원을 켜고, 디지털 신호 프로세싱(digital signal processing, DSP)을 수행하도록 더 구성된다. 또 다른 예에서, 제2 회로는 제2 신호를 다른 시스템으로 전송하여 다른 시스템이 제2 신호에 응답하여 하나 이상의 동작을 수행하는 것을 야기하도록 구성된다.

일 예에서, 장치는 마이크로폰이고, 다른 장치(예를 들어, 스마트 스피커 장치 - 사용자가 통화할 때 켜는 장치) 내에 포함된다. 이 예에서, 사용자가 스마트 스피커 장치에 말할 때 마이크로폰만이 켜지고, 10 마이크로 암페어 미만이 소비된다. 마이크로폰이 아날로그 장치이기 때문에, 전체 스마트 스피커 장치는 예를 들어, 사운드/음향 레벨을 청취할 때 아날로그 장치로서 동작한다. 이 모드에서, 제1 회로는 특정 임계값을 초과하고 특정된 범위 내에서 발생하는 음향 레벨(예를 들어, 특정 단어 또는 키워드)만을 검출하도록 구성된다. 제1 회로는 검출 상태에서 200 마이크로 와트 미만을 소비하기 때문에, 스마트 스피커 장치는 매우 낮은 전력으로 동작할 수 있다. 제1 회로는 단어 또는 다른 형태의 스피치(speech)가 아닌 주파수 또는 음향 레벨만을 검출하고 평가하기 때문에 그러한 저전력 상태에서 동작한다. 이 저전력 상태에서, 스마트 스피커 시스템은 그것의 디지털 또는 디지털 신호 프로세싱(digital signal processing, DSP) 시스템 또는 요소를 실행할 필요가 없다. 오히려, 스마트 스피커 시스템은 완전히 아날로그 모드에서 동작할 수 있다. 그 다음, 제1 회로가 음향 레벨(또는 평균 음향 레벨)이 임계값을 초과하는 것을 검출하면, 제1 회로는 스마트 스피커 장치가 그것의 디지털 시스템의 전원을 켜고 예를 들어, 말한 단어가 스마트 스피커 시스템의 키워드 "웨이크-업(wake-up)"과 매칭되는 경우를 검출하는 키워드 검출을 수행하게 하는 신호를 생성한다. 일부 예에서, 검출 기준(제1 회로가 검출을 위해 구현하는)은 센서에 대한 입력 압력 자극이 소정 횟수의 임계값 입력 레벨에 도달하도록 특정한다. 이 예에서, 임계값 입력 레벨은 임계값 음향 입력 레벨이다. 다른 예에서, 제1 회로는 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 임계값 레벨을 소정 횟수를 초과할 때를 검출하도록 구성된다. 또 다른 예에서, 제1 회로는 센서의 신호 레벨이 소정 횟수를 초과할 때를 검출하도록 구성된다.

특히, 성공적인 검출 시, 제1 회로는 제1 신호를 생성하고 제1 신호를 제2 회로로 전송한다. 다음, 제2 회로는 제2 신호(제1 회로에 기초하여)를 생성하고, 스마트 스피커 장치 내의 다른 시스템(DSP를 수행하는)에 전송한다. 이 예에서, 제1 신호는 수신된 오디오 입력(또는 압력 입력과 같은 다른 입력)이 임계값을 초과했는지 여부를 특정한다. 제2 신호는 예를 들어, 조명을 켜는 것과 같은 일부 작동을 수행하는 명령을 포함함으로써, 정보(임계값이 초과되었는지 여부를 특정하는)로 어떤 것을 한다. 일 예에서, 제2 회로는 제2 신호를 생성하는 것보다는 제1 신호를 단순히 재-전송한다. 이 예에서, 음향 트랜스듀서는 압전 음향 트랜스듀서 또는 용량성 음향 트랜스듀서를 포함한다. 제1 회로는 아날로그 회로를 포함하고, 제2 회로는 아날로그 회로를 포함하거나, 제1 회로 및 제2 회로는 각각 아날로그 회로를 포함한다. 장치 자체는 아날로그 장치 및/또는 패키징된 장치를 포함한다.

다른 예에서, 장치(제1 및 제2 회로를 포함함)는 물리적 장치(예를 들어, 책상과 같은)에 부착되거나 근접한다. 이 예에서, 장치는 책상에서 움직임을 검출한다(예를 들어, 장치가 가속도계, 화학적 센서, 초음파 센서, 음향, 압전 트랜스듀서, 압전 센서, 음향 트랜스듀서, 음향 센서, 또는 자이로스코프와 같은 센서를 포함할 때). 이 예에서, 장치는 주파수 범위에 걸쳐 대역된 에너지 레벨(예를 들어, 주파수 레벨이 아닌)이 임계값 레벨을 초과할때를 검출하거나, 소정 기간 동안 주파수 범위에 걸쳐 대역된 복수의 에너지 레벨에 대한 평균 에너지 레벨이 임계값 레벨을 초과할때를 검출하도록 구성되고, 제1 신호를 생성하도록 더 구성된 제1 회로(장치에 포함된)를 통해 움직임을 검출한다. 이 예에서, 평균 에너지 레벨은 평균 음향 레벨을 연산하는 것과 관련하여 전술한 동일한 기술을 사용하여 제1 회로에 의해 연산된다. 장치는 또한 제1 회로의 제1 신호에 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하기 위한 제2 회로를 포함한다. 이 예에서, 제1 회로가 에너지 레벨(또는 평균 에너지 레벨)이 특정된 임계값을 초과하는 것을 검출하면, 제1 회로는 제2 신호에 신호를 전송하고, 제2 회로는 다른 신호(예를 들어, 제1 신호로부터 수신된 신호에 기초하거나 동일한)를 예를 들어, 조명을 켜기 위한 장치의 다른 장치 또는 전자기기 시스템에 전송한다. 이 예에서, 장치(제1 회로 및 제2 회로를 포함)가 책상 및/또는 책상과 근접하여 움직임을 검출할 때, 조명이 켜진다. 이 예의 장치는 전술한 기능 및 특징을 포함 및/또는 수행한다.

본 명세서에 설명된 주제 및 기능 동작의 구현은 디지털 전자 회로, 명백히(tangibly) 구현된 컴퓨터 소프트웨어 또는 펌웨어, 컴퓨터 하드웨어에서 구현될 수 있으며, 본 명세서 및 그의 구조적 균등물에 개시된 구조를 포함하거나, 그둘 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 주제의 구현은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 즉 프로세싱 장치에 의해 실행되거나 동작을 제어하기 위한 유형의 프로그램 캐리어 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로그램 명령은 프로세싱 장치에 의해 실행되기 위한 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 인코딩 데이터로 생성된 인위적으로 생성된 신호, 예를 들어, 기계에 의해 생성된 전기, 광학, 또는 전자기 신호인 전파된 신호 상에 인코딩될 수 있다. 기계-판독 가능한 매체는 기계-판독 가능한 장치, 기계-판독 가능한 하드웨어 저장 장치, 기계-판독 가능한 저장 기판, 랜덤 또는 직렬 액세스 메모리 장치, 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.

용어 "프로세싱 장치"는 예를 들어, 프로그램 가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 프로세서 또는 컴퓨터를 포함하는 것에 의해 데이터를 프로세싱하기 위한 모든 종류의 장치(apparatus), 장치(device) 및 머신(machine)을 포함한다. 이 장치는 특수 목적 로직 회로, 예를 들어, FPGA(현장 프로그램 가능한 게이트 어레이, field programmable gate array) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)를 포함할 수 있다. 또한, 장치는 하드웨어 이외에, 프로세서 펌웨어, 프로토콜 스택(protocol stack), 데이터 베이스 관리 시스템, 운영 체제, 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 구성하는 코드와 같은 해당 컴퓨터 프로그램의 실행 환경을 생성하는 코드를 포함할 수 있다.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트, 또는 코드라고도 할 수 있음)은 컴파일된 또는 해석된(interpreted) 언어, 또는 선언적(declarative) 또는 절차적(procedural) 언어를 포함한 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있으며, 독립 실행형 프로그램 또는 모듈, 요소, 서브루틴, 또는 컴퓨터 환경에서 사용하기 적합한 다른 유닛을 포함한 임의의 형태로 배포될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템에 해당할 수 있지만 반드시 그런 것은 아니다. 프로그램은 다른 프로그램 또는 데이터(예를 들어, 마크업(markup) 언어 문서에 저장된 하나 이상의 스크립트), 해당 프로그램 전용의 단일 파일, 또는 다수의 조정된 파일(예를 들어, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램, 또는 코드의 일부가 저장된 파일)를 유지하는 파일의 일부로 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 또는 한 사이트에 위치하거나 다수의 사이트에 분산되어 있으며 통신 네트워크에 의해 상호 연결된 다수의 컴퓨터에서 실행되도록 배포될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 프로세스 및 로직 흐름은 입력 데이터에서 동작하고 출력을 생성하는 것에 의해 기능을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그램 가능한 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 프로세스 및 로직 흐름은 또한 FPGA(현장 프로그램 가능한 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)와 같이 특수 목적 로직 회로로서 구현될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 컴퓨터는 예를 들어, 범용 또는 특수 목적 마이크로프로세서 또는 둘 모두, 또는 임의의 다른 종류의 중앙 프로세싱 유닛을 포함한다. 일반적으로, 중앙 프로세싱 유닛은 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 모두로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 수행하거나 실행하기 위한 중앙 프로세싱 유닛 및 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 장치이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한, 데이터를 저장하기 위한 대용량 저장 장치, 예를 들어 자기, 광자기 디스크, 또는 광학 디스크에서 데이터를 수신하거나 전송하기 위해 작동 가능한 결합이 포함될 수 있다. 그러나, 컴퓨터는 이러한 장치를 가질 필요가 없다. 또한, 컴퓨터는 다른 장치, 예를 들어, 몇 가지 예로 모바일 전화기(mobile telephone), 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 모바일 오디오 또는 비디오 플레이어, 게임 콘솔, 위성 항법 시스템(Global Positioning System, GPS) 수신기, 또는 휴대 가능한 저장 장치(예를 들어, 범용 직렬 버스(universal serial bus, USB) 플래시 드라이브)에 내장될 수 있다.

컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독 가능한 매체는 예를 들어, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예를 들어 내부 하드 디스크 또는 제거 가능한 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크; 및 CD ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함하는 모든 형태의 비휘발성(non volatile) 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 로직 회로에 의해 보완되거나 통합될 수 있다.

이 명세서는 많은 구체적인 구현의 상세 내용을 포함하나, 청구할 수 있는 사항의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며, 특정 구현의 구체적일 수 있는 특징의 설명으로 해석하여야 한다. 별도의 구현의 맥락에서 본 명세서에 설명된 특정 특징은 또한 단일 구현으로 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 문맥에서 설명된 다양한 특징은 또한 다수의 구현 예에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 서브컴비네이션(subcombination)으로 또한 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들은 특정 조합에서 작용하는 것으로 설명될 수 있고, 심지어 처음에 청구될 수 있지만, 어떤 경우에는 하나 이상의 특징이 일부 경우 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브컴비네이션 또는 서브컴비네이션의 변형으로 유도될 수 있다.

유사하게, 동작들이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이는 바람직한 결과를 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서, 또는 도시된 모든 동작을 수행하도록 요구하는 것으로 이해되어서는 안된다. 특정 상황에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 전술한 구현에서 다양한 시스템 요소의 분리는 모든 구현에서 그러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명된 프로그램 요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

본 발명의 특정 구현이 설명되었다. 다른 구현은 이하의 청구항의 범위 내에 있다. 예를 들어, 청구항에 한정된 동작은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 여전히 바람직한 결과를 달성한다. 일 예로서, 첨부된 도면에 도시된 프로세스는 바람직한 결과를 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서를 반드시 필요로 하지 않는다. 특정 구현에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

Claims

센서;
상기 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족할 때를 검출하도록 구성되고, 장치의 성능 조정을 야기하는 검출 시에 신호를 생성하도록 더 구성된 제1 회로; 및
검출 이후 입력을 프로세싱하는 제2 회로;를 포함하고,
상기 제2 회로는, 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 검출 이후 그것의 전력 레벨을 증가시키도록 구성된,
장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 음향 센서를 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 입력 자극은 음향 입력 자극을 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 입력은 음향 입력을 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 신호는, 외부 프로세서가 상기 장치에 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키도록 하는 명령을 전송하는 것을 야기하는 것에 의해, 상기 장치의 성능의 조정을 야기하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 신호는, 상기 장치가 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여, 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키도록 하는 것을 야기하는 것에 의해 상기 장치의 성능의 조정을 야기하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 회로는, 검출 이전에 실질적으로 전원이 꺼진,
장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 상기 장치 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 신호는 상기 제1 회로의 전원을 끄고 상기 제2 회로의 전원을 켜는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 상기 장치 외부의 프로세서로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 신호는 검출 이전 상기 제1 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제1 회로의 전력 레벨을 감소시키고, 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키는,
장치.
제1항에 있어서,
검출 이전 상기 제1 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제1 회로의 전력 레벨을 감소시키고, 검출 이전 상기 제2 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 제2 회로의 전력 레벨을 증가시키는 로직을 갖는 제3 회로를 더 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 회로는 실질적으로 8 마이크로 암페어에서 동작하도록 구성되는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 회로는 20 내지 350 마이크로 암페어를 사용하여 동작하도록 구성되는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 기준은 임계값 입력 레벨에 도달하는 센서에 대한 입력 압력 자극의 기준을 포함하는,
장치.
제13항에 있어서,
상기 장치는 다른 회로 상에 장착하기 위한 패키징된 장치를 포함하고, 상기 패키징된 장치는 상기 센서, 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로를 포함하고, 상기 패키징된 장치는 하우징부를 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 압전 장치를 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 마이크로폰 또는 마이크로 전기기계 시스템(microelectromechanical system, MEMS) 마이크로폰을 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준 중 적어도 하나를 만족시키는 것을 특정하는 신호를 외부 프로세서로 전송하도록 구성된 패드를 더 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 장치가 제1 모드에서 제2 모드로 전환하는 것을 야기하는 신호를 외부 프로세서로부터 수신하도록 구성된 패드를 더 포함하는,
장치.
제18항에 있어서,
상기 제1 모드는, 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고, 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것인,
장치.
제18항에 있어서,
상기 제2 모드는, 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고, 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것인,
장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는, 검출 이후, 제1 모드로부터 제2 모드로 전환하도록 구성되고, 상기 제1 모드는 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것이고, 상기 제2 모드는 상기 제2 회로가 실질적으로 전원이 켜져 있고 상기 제1 회로가 실질적으로 전원이 꺼져 있는 것인,
장치.
제21항에 있어서,
상기 장치의 제3 회로로부터의 명령의 수신에 응답하여 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환하도록 구성된 스위치를 더 포함하는,
장치.
제21항에 있어서,
상기 장치의 외부의 프로세서로부터의 명령의 수신에 응답하여 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환하도록 구성된 스위치를 더 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 음향, 압전 트랜스듀서, 압전 센서, 음향 트랜스듀서, 가속도계, 화학 센서, 초음파 센서 또는 자이로스코프를 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 검출 기준은 조정 가능한 임계값을 포함하는,
장치.
제25항에 있어서,
상기 조정 가능한 임계값은 소프트웨어에 의해 또는 하나 이상의 소프트웨어 업데이트에 의해 조정 가능한,
장치.
제25항에 있어서,
상기 조정 가능한 임계값은 특별한 지리적 영역이 특정되거나 기록된 잡음 레벨에 기초한 적응형 임계값을 포함하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 검출 기준은 상기 센서에 대한 입력 압력 자극이 소정 횟수의 임계값 입력 레벨에 도달하는 것을 특정하는,
장치.
제28항에 있어서,
상기 임계값 입력 레벨은 임계값 음향 입력 레벨인,
장치.
하나 이상의 동작을 수행하는 장치에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 하나 이상의 기계-판독 가능한 하드웨어 저장 장치로서,
센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는지를 검출하는 단계;
검출 이전 회로의 전력 레벨과 비교하여 장치의 회로가 전력 레벨을 증가시키는 것을 야기함으로써 상기 장치의 성능을 조정하는 것을 야기하는 검출 시 신호를 생성하는 단계; 및
증가된 전력 레벨을 갖는 회로를 사용하여 상기 장치에 대한 입력을 프로세싱하는 단계;를 포함하는,
장치.
장치에 의해 수행되는 방법으로서,
장치의 센서에 대한 입력 자극이 하나 이상의 검출 기준을 만족하는지를 검출하는 단계;
검출 이전 회로의 전력 레벨과 비교하여 상기 장치의 회로가 전력 레벨을 증가시키는 것을 야기함으로써 상기 장치의 성능을 조정하는 것을 야기하는 검출 시 신호를 생성하는 단계; 및
증가된 전력 레벨을 갖는 회로를 사용하여 상기 장치에 대한 입력을 프로세싱하는 단계;를 포함하는,
방법.
음향 트랜스듀서; 및
(i) 상기 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 임계값 레벨을 초과할 때, 또는 (ii) 일정 시간 동안 상기 음향 트랜스듀서에 대한 평균 대역된 음향 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 제1 신호를 생성하도록 더 구성된 주파수 범위에 걸친 대역의 제1 회로;를 포함하고,
상기 제1 회로는 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드에 있는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 제1 회로는 상기 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 상기 음향 트랜스듀서의 음향 레벨이 상기 임계값 레벨을 소정 횟수 임계값 레벨을 초과하는 때를 검출하도록 제1 회로를 포함하도록 구성되는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 임계값 레벨은 임계값 음향 레벨을 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 전력 모드는 약 20 마이크로 와트를 소비하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 주파수 범위에 걸친 대역은 10Hz 내지 35Hz 대역을 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 임계값 레벨은, 주파수 범위 대역의 주파수에서 60dB SPL 및 90dB SPL 사이인,
장치.
제32항에 있어서,
상기 임계값 레벨은, 주파수 범위 대역의 주파수에서 40dB SPL 및 110dB SPL 사이인,
장치.
제32항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서는, 상기 음향 트랜스듀서가 음성 주파수 범위에 실질적으로 동일하게 민감한 음성 주파수 범위에서 평탄응답을 갖는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 200 마이크로 와트 미만의 전력 모드인,
장치.
제32항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 100 마이크로 와트 미만의 전력 모드인,
장치.
제32항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 50 마이크로 와트 미만의 전력 모드인,
장치.
제32항에 있어서,
상기 제1 회로의 상기 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 더 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 대역된 음향 레벨은 상기 제1 회로에 의해 대역(banded)되거나, 상기 제1 회로 내부에서 상기 대역이 수행되는 상기 제1 회로에서 대역되는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 주파수 범위에 걸친 대역의 제1 회로는 상기 음향 트랜스듀서가 기계적으로 공진 주파수를 가져 상기 음향 트랜스듀서의 메카닉(mechanic)에 의해 대역된 음향 트랜스듀서를 포함하여, 상기 음향 트랜스듀서가 상기 주파수 범위를 벗어나는 주파수를 감지하게 못하게 하고, 이러한 벗어남 감지는 상기 음향 트랜스듀서의 메카닉을 넘어서기 때문인,
장치.
제32항에 있어서,
상기 메카닉은 기계적 능력 또는 하드웨어 능력을 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 제1 회로에 의한 대역은 소정 음향 범위만을 검출하도록 구성되는 제1 회로를 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 장치는 상기 제1 회로를 음향적으로 대역하는 패키징된 장치 또는 상기 음향 트랜스듀서의 입력 포트 이전 음향 필터를 갖는 상기 패키징된 장치를 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 제2 회로는 제2 신호를 디지털 시스템에 전송하여 상기 디지털 시스템의 전원을 켜고, 디지털 신호 프로세싱(digital signal processing, DSP)를 수행하는 것을 야기하도록 더 구성되는
장치.
제32항에 있어서,
상기 주파수 범위는 300Hz 내지 5kHz를 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 음향 트랜스듀서는 압전 음향 트랜스듀서 또는 용량성 음향 트랜스듀서를 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 제1 회로는 아날로그 회로를 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 장치는 아날로그 장치를 포함하는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 장치는 아날로그 레벨에서 동작하도록 구성되는,
장치.
제32항에 있어서,
상기 장치는 패키징된 장치를 포함하는,
장치.
센서; 및
(i) 상기 센서의 신호 레벨이 임계값 레벨을 초과할 때, 또는 (ii) 일정 시간 동안 상기 센서의 평균 대역된 신호 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성되고, 제1 신호를 생성하도록 더 구성된 제1 회로;를 포함하고,
상기 제1 회로는 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드에 있는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 센서는 음향, 압전 트랜스듀서, 압전 센서, 음향 트랜스듀서, 가속도계, 화학적 센서, 초음파 센서 또는 자이로스코프를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 약 20 마이크로 와트를 소비하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 200 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드인,
장치.
제56항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 100 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드인,
장치.
제56항에 있어서,
상기 350 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드는 50 마이크로 와트 미만을 소비하는 전력 모드인,
장치.
제56항에 있어서,
상기 제1 회로의 상기 제1 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 더 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
대역된 주파수 범위는 신호 레벨에서의 제한을 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
대역된 주파수 범위는 상기 제1 회로에 의해 대역되거나, 상기 제1 회로 내부에서 상기 대역이 수행되는 상기 제1 회로에서 대역되는,
장치.
제56항에 있어서,
주파수 범위에 걸친 대역은 상기 제1 회로가 기계적으로 공진 주파수를 가져 상기 센서의 메카닉에 의한 대역을 포함하여, 상기 제1 회로가 상기 주파수 범위를 벗어나는 주파수를 감지하게 못하게 하고, 이러한 벗어남 감지는 상기 센서의 메카닉을 넘어서기 때문인,
장치.
제56항에 있어서,
메카닉은 기계적 능력 또는 하드웨어 능력을 포함하는,
장치.
제65항에 있어서,
상기 제1 회로에 의한 대역은 상기 제1 회로가 소정 신호 범위만을 검출하도록 구성된 제1 회로를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 장치는 상기 제1 회로를 대역하는 패키징된 장치의 입력 포트 이전 신호 필터를 갖는 상기 패키징된 장치를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 제2 회로는 상기 제2 신호를 디지털 시스템에 전송하여 상기 디지털 시스템의 전원을 켜고 디지털 신호 프로세싱(DSP)을 수행하는 것을 야기하도록 더 구성되는,
장치.
제56항에 있어서,
주파수 대역은 300Hz 내지 5kHz를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 제1 회로는 아날로그 회로를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 장치는 아날로그 장치를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 장치는 아날로그 레벨에서 동작하도록 구성되는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 장치는 패키징된 장치를 포함하는,
장치.
제56항에 있어서,
상기 센서의 신호 레벨이 상기 임계값 레벨을 초과할 때를 검출하도록 구성된 제1 회로는, 상기 센서의 신호 레벨이 상기 임계값 레벨을 소정 횟수 초과할 때를 검출하도록 구성되는,
장치.
제75항에 있어서,
상기 임계값 레벨은 임계값 음향 입력 레벨인,
장치.