TW202335514A

TW202335514A - 聲音傳感器的差分驅動

Info

Publication number: TW202335514A
Application number: TW111147947A
Authority: TW
Inventors: 萊克菲德勒; 法蘭西斯卡沃爾; 馬提亞斯藍道爾; 拉爾夫希爾德布蘭特
Original assignee: 德商羅伯特博世有限公司; 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2023-09-01
Also published as: WO2023134861A1

Abstract

本發明關於一種設備，用於對實現於一微機電系統(MEMS)中的一微機電聲音產生裝置的一靜電驅動單元進行差分驅動。靜電驅動單元具有一可移動元件，可移動元件具有一第一電極，可藉由靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動。

Description

聲音傳感器的差分驅動

本發明關於一種聲音傳感器系統及裝置的差分驅動。在一些實施例中，聲音傳感器系統是實現於微機電系統(microelectromechanical system，MEMS)的微機電聲音傳感器系統。在一些實施例中，微機電聲音傳感器系統是在一晶片/晶圓中實現，例如單晶片系統(system on chip，SoC)或封裝系統(system in package，SiP)。

聲音是壓力在彈性載體介質中隨著時間經過的一種變化，載體例如是諸如空氣或液體等的流體。做為致動器，揚聲器可產生壓力變化。麥克風做為感應器，並可記錄壓力變化以及將壓力變化轉換成電性訊號。揚聲器及麥克風屬於聲音傳感器群組，其中電性訊號至機械運作的轉換或相反的轉換通常是藉由振盪單元來實現，例如膜。根據應用領域，聲音傳感器在設計及尺寸上可能大相逕庭，例如音箱、近場揚聲器(如整合於類似智慧型手機的行動裝置)、耳機、耳塞或助聽器。經由聲音傳感器的聲音輸出或記錄，聲音傳感器可實現各種功能及促進不同用途，例如在娛樂、測量技術或助聽等領域。

揚聲器的微型化(例如用於耳塞或助聽器)也需求較小體積的聲音產生結構，這些聲音產生結構需要夠小以用於所需的應用，同時仍可提供足夠的聲壓及品質。

微機電系統(microelectromechanical systems，MEMS)已被提出，其使用一種可移動配置的交互作用結構來與流體交互作用，以及使用活性結構，配置於不同的MEMS層，其中電性訊號與活性結構的形變息息相關，且也與流體的移動有關。這種MEMS傳感器可與流體的體積流量交互作用，藉此提供例如MEMS揚聲器及MEMS麥克風。

奈米靜電驅動(nanoscopic electrostatic drive，NED)的原理在公開案WO2012/095185A1中已描述。NED是一種新穎的MEMS致動器原理。此處的可移動元件是由矽材料形成，其具有至少兩個間隔開來的電極。電極的長度遠大於電極的厚度，且也大於電極的高度，高度亦即為沿矽材料深度方向的尺寸。這些條形電極彼此間隔開並且彼此局部電絕緣和固定。通過施加電位，這些電極之間可產生電場，使得電極之間產生吸引力或排斥力，藉此在電極的材料中產生壓力。材料藉由嘗試採取可能的低應力狀態，盡量使這些壓力均勻化，進而導致移動。經由電極的特定幾何形狀和樣貌，該移動可被以下方式影響，亦即電極改變長度並因此發生可偏移元件的橫向移動。

在一靜電驅動中，至少二帶電物體之間的力可達成其所涉及的或機械性耦合的物件的至少一者在需求方向上的移動。最簡單的例子是平板電容，其中二平板中的至少一者以機械方式可移動地組裝，例如藉由彈簧。假如二平板皆與共同電壓源耦合，且施加不同於零的電壓，則施加的電位及產生的電場將導致平板之間的吸引力(庫倫定律)。此處可區分出三種類型的移動： -垂直移動(z方向)：改變平板距離 -水平移動(x方向及/或y方向)：改變相互重疊的表面。

從電性角度觀之，直接參與到力之產生的物體可被視為電容性耦合，該物體在下文中稱之為電極。

除了基本變化的二電極結構，音頻技術還經常使用三電極結構。中間電極與其它電極間隔開，可移動地組裝及帶有一偏壓電壓。其結果力現在可經由靜態組裝的二外側電極上的電壓之改變來進行調整，且中間電極(通常是一種膜)的偏移可被改變。傳統上，差分驅動訊號施加於外側電極，如下文搭配圖1詳細描述。

與單端變化(single-ended variant)相比，差動訊號意指具有對外部干擾較低的敏感度以及每個電極的振幅可減半的優點。儘管這二種變化的能量需求沒有改變，但藉由降低最大預期輸出電壓，電性驅動電路的能量需求可降低。關於全積體電路技術，由於差分信號驅動固有的對稱性，其受製造公差、電壓和溫度梯度以及寄生電阻、電感和電容的影響較低。

圖1顯示一種三電極靜電驅動的結構示意圖。中間電極E0與其它(外側)電極E1、E2間隔開來。中間電極E0可移動地組裝並帶有一偏壓電壓108(相對於接地106為V* _Rref)。作用於中間電極E0上的力可經由改變二外側電極E1、E2之間的電壓而被調整，二外側電極E1、E2靜態地組裝。在圖1的範例中，施加在外側電極E2的控制訊號104(V* _E2(t))與施加於外側電極E1的控制訊號102(V* _E1(t))具有180度的相位偏移(亦即V* _E2(t) = – V* _E1(t))，藉此實現外側電極E1及E2的差分驅動，如電極E0、E1及E2隨時間變化的電位波形範例所示。控制訊號102、104例如是以正弦波的方式顯示於圖1底部(以下幾個範例也是)，且中間電極E0的固定電位+V*Ref僅是舉例。

具有三電極的靜電驅動的動機是基於結果力於施加的電位差的二次關係性(quadratic dependence)。在只有二電極的情況時，中間電極 E0 的準線性運動可能僅適用於微小位移。然而，對於上述應用領域而言，盡量線性的機電轉換非常重要。

具有二外側電極，電極E0及E1之間的非線性力可由電極E0和E2之間的第二非線性且相反的作用力來補償。上述內容可從圖1的底部的電極E1及E2各自的極大值清楚地看出。假如電極E1及E0之間具有最小電位差│+V* _Ref–V _max* _E1│(其中V _max* _E1為V* _E1(t)的最大電位)，則電極E2及E0之間的最大電位差為│+V* _ref–V _min* _E2│(其中V _max* _E2為V* _E2(t)的最小電位)。在訊號期間的第二部分，相對地出現相反情況：假如電極E1及E0之間具有最大電位差│+V* _Ref– V _min* _E1│(其中V _min* _E1為V* _E1(t)的最小電位)，則電極E2及E0之間具有最小電位差│+V* _ref– V _max* _E2│(其中V _max* _E2是V* _E2(t))的最大電位)，其中│+V* _Ref– V _min* _E1│= │+V* _ref– V _min* _E2│ and │+V* _ref– V _max* _E2│= │+V* _Ref– V _max* _E1│。根據靜電驅動的屬性及本質，可補償實際的非線性行為，並可進行線性移動。

圖2顯示三電極靜電驅動的另一示意結構。此處中間電極E0可接地或實施成所謂的共同接地206。交流的控制訊號202、204調整於外側電極E1及E2上，其中控制訊號202及204的相位、訊號形式及振幅皆相同。假如圖2的電路圖稍微變化，其配置可視為二電容並聯至共同接地電位E0。

當把參考電位V* _ref、最大電位及最小電位設定成圖1範例所描述的連接方式時，電極之間具有與圖1相同的最小電位差及最大電位差，亦即控制訊號V* _E1(t)及V* _E2(t)的第一次半個期間中的電極E0及E2之間的│Vmax*E2 – V*ref│及電極E0及E1之間的│Vmax*E1+V*ref│，以及控制訊號V* _E1(t) and V* _E2(t)的第二次半個期間中的電極E0及E1之間的│Vmin*E1+V*ref│及電極E0及E2之間的│Vmin*E2 – V*ref│。因此，此處亦可補償僅具有兩個電極的靜電驅動的非線性行為。然而，此驅動結構的二個明顯缺點可被提出。換言之，用於外側電極E1/E2的輸出階級的電壓藉由交流電壓的振幅而增加。此情形不僅增加了驅動電路的需求規格，也增加對於電壓產生及潛在功耗的需求。換句話說，同相交流電壓訊號的控制不再是差分控制。在第一次半個期間中，外部提供的一個等同於│Vmax*E2–V*ref│= │Vmin*E1+V*ref│的正電壓脈衝可將外側電極E0及E2之間的電位差降至0，但在同一半個期間中，外側電極E0及E1之間的差值會增加至│Vmax*E1+V*ref │+│Vmin*E1+V*ref│。因此，非線性的補償將不再提供，且將導致中間電極E0所需的線性移動失真。假如在具有外部干擾時能夠確保中間電極E0的行為能夠相似於外側電極E1及E2，則上述情形將可被避免。

對於圖1及圖2顯示的設定，必須強調的是如果加入了“全面”直流電壓偏移，每個控制方案也可繼續作動。假如每個電極皆增加或減少相同的電壓值，產生的電位差及相關的力將不會改變。諸如例如圖2中的接地的電極E0因此必須被實施成“局部”接地及對應直流電壓偏移。

在此提供簡要總結，以介紹本發明的簡易形式概念之選擇，此部分後續的詳細說明中會進一步地描述。本總結的目的並非識別申請專利範圍標的之關鍵特徵或基本特徵，也不是輔助確定申請專利範圍標的之範圍。

在包含了三個以上的電極的靜電驅動控制中，存在著二種驅動電極的基本方案。如圖1所示，中間電極E0以指定極性的直流電壓進行預充電。二個外側電極E1及E2導入彼此相位偏移180度的交流電。電極E0及E1之間以及電極E0及E2之間所產生的力效應是由施加的電位差所引起，並造成電極E0的移動。在其它驅動方案範例中，如圖3所示，只有中間電極E0會導入一交流控制訊號302 (V* _E0(t))，且二外側電極E1及E2可使用不同的直流電壓電位304(+V* _ref)及306(–V* _ref)進行充電。電極E0及E1之間以及電極E0及E2之間產生的力效應是由施加的電位差所引起。

在圖3的驅動方案中，當使用理想電壓源或複數內部電阻微小的電壓源來提供固定電位施加至電極E1及E2時，中間電極E0的電容性耦合交流電壓訊號可被補償而不會產生問題。電極E1及E2上的直流電位因此不改變。使用內部電阻微小的電壓源具有高功率消耗需求的大缺點，其功率消耗與施加電壓的平方成正比。

在許多電流使用情境中，低功耗卻是關鍵性發展因素(可參考A. Amerasekera的文章“Ultra low power electronics in the next decade”，發表於2010年的期刊“2010 ACM/IEEE International Symposium on Low-Power Electronics and Design (ISLPED)”的第237頁，以及可參考T. K. K. Tsang、M. N. El-Gamal、 K. Iniewski, K. Townsend及J. Haslett的文章“Current status and trends of CMOS low voltage low power wireless IC designs”，發表於2005年的期刊“The 3rd International IEEE-NEWCAS Conference”的第1至4頁)。考慮到這種情形，直流電壓轉換器(直流/直流轉換器)，例如電荷泵、降壓轉換器及升壓轉換器等可根據所需應用而特製，並結合輸出側的穩壓器，以具有優化的內部電阻做為折衷。

在圖3的範例中，使電極E1及E2的電位(+V* _ref及–V* _ref)偏移的電壓源必須能補償中間電極E0的電容性耦合交流電壓訊號302。否則，電極E0及E1之間的電位差以及電極E0及E2之間的電位差將持續相等，靜電驅動將無法運作，如圖4所示。

或者，可考慮使用來源側的內部電阻的一動態調整來提供電壓源的輸出側調節器，該電壓源提供+V* _ref及–V* _ref的偏移電位以用於電極E1及E2，並根據即將被補償的電流大小而具有適當的電阻值範圍。此解決方案的二個最大缺點是，為了不在電極上產生任何非線性失真而增加了系統複雜性以及功耗需求。

也可藉由相對簡單地增加額外電容502、504來做為從電極E1至系統的接地308以及從電極E2至系統的接地308的電容分壓器，進而減少問題。根據圖5的額外電容值C1+和C2+的大小，電極E1和E2上的直流電壓的漣波(ripple)可因此最小化。儘管這種補償方式的複雜性可控制於限度內，但這種解決方案需要更多晶片面積或額外使用更多電容。這二種選項皆會顯著增加整個系統的成本，且可能無法完整補償電容性耦合(可參考M. Scheffler及G. Troster的文章“Assessing the cost effectiveness of integrated passives”，發表於2000年的期刊“Proceedings Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition 2000 (Cat. No. PR00537)”的第539至543頁)。

本發明的一目的是提供一種用於靜電驅動系統的驅動方案，以避免上述缺點。本發明的另一目的是提供用於靜電驅動系統的驅動方案，可確保較低的功耗及較小的晶片面積。

本發明的目的涉及對具有三電極的一靜電驅動單元進行驅動。至少其中一個電極(“第一”電極)關聯於一可移動元件(有時也稱作致動器)，其可藉由使用一控制訊號(有時也稱作驅動訊號)來調整其它二電極(第二電極及第三電極)而被驅動。在一使用範例中，可移動元件被驅動以產生聲音。一交流差分訊號做為驅動訊號而施加於第一電極、第二電極及第三電極。施加於第二電極及第三電極的驅動訊號以恆定或固定的電位差而彼此相互偏移，並且相對於第二電極及第三電極各自的固定偏移電位而交替進行。此外，為了實現差分驅動，第一電極使用施加於第二電極及第三電極的驅動訊號(其中之一)的反相(或180度相位偏移)來進行驅動，並且其相對於第二電極及第三電極的該等固定偏移電位之間的一電位而交替進行。

儘管本發明後續描述的實施例主要是驅動三電極結構的“最小驅動配置”(有時也稱作驅動單元)，但此處建議的靜電驅動並不限於這些“最小驅動配置”。一個裝置或設備可具有複數個所述的最小驅動配置，且每個所述的“最小驅動配置”可具有一或多個可移動元件，該等可移動元件可沿著相同或相反方向移動(取決於所需的功能)。此外，在其它範例中，“最小驅動配置”可具有多個第一電極，關聯於多個可移動元件，但僅具備一個第二電極及第三電極。在此範例中，相同驅動訊號可施加於該等多個第一電極。假如“最小驅動配置”中具有多個可移動元件，則該等可移動元件可在相同平面上移動。

此外，此處所述實施例的重點主要在於一聲音產生裝置的一驅動單元的一或多個可移動元件的一差分靜電驅動。然而本發明並不限於聲音之產生。在本發明的其它實施例中，“最小驅動配置”及其差分驅動方案亦可使用在泵或閥之中。舉例來說，在複數個分散或連續的步驟中，驅動單元在一二元方案中可用於打開或關閉閥(導通或斷開)。在其它實施範例中，一或多個驅動單元可用於實現泵。

如先前記載所述，本發明的一些實施例涉及於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元的設備。該設備也可被稱做驅動電路。驅動單元具有一可移動元件，可移動元件具有一第一電極(E0)，其藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)的方式以靜電進行驅動。該設備更包含一第一驅動電路，設定成基於一第一驅動訊號並相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，以及使用第一電極訊號驅動第一電極(E0)。該設備具有一第二驅動電路，設定成基於一第二驅動訊號並相對於高於第一參考電位的一第二參考電位而產生一第二電極訊號，以及使用第二電極訊號驅動第二電極(E1)。此外，該設備具有一第三驅動電路，設定成基於第二驅動訊號並相對於低於第一參考電位的一第三參考電位而產生一第三電極訊號，以及使用第三電極訊號驅動第三電極(E2)。第二電極訊號及第三電極訊號為相同相位的交流電壓訊號。第二電極訊號及第三電極訊號的波形相對應，但以第二參考電位與第三參考電位之間的電位差而彼此相對偏移。第一電極訊號是交流電壓訊號，其具有與第二電極訊號及第三電極訊號的其中之一的波形反相的波形。

在一些實施例中，聲音產生裝置可以是微機電聲音產生裝置。該微機電聲音產生裝置不僅能以精細機械/分離的方式實現，也能以微機電系統的方式實現。該微機電系統可使用例如光刻或蝕刻等半導體方法來製造。

在一些實施例中，第一驅動訊號及第二驅動訊號一起形成一差分驅動訊號以用於電極。差分驅動訊號可以是一對稱差分驅動訊號或非同步差分驅動訊號。在一些實施例中，第二電極訊號及該第三電極訊號為波形與振幅相對應且同相位的交流電壓訊號，但彼此相差該第二參考電位與該第三參考電位之間的電位差。

替代地或附加地，第二電極訊號及第三電極訊號可更具備或不具備相同訊號振幅，藉此實現對稱差分驅動或非對稱差分驅動。舉例來說，在一些實施例中，第二參考電位與第一參考電位之間的電位差幅度等同於第一參考電位與第三參考電位之間的電位差幅度。藉此，驅動第二電極及第三電極的訊號可相對於第一參考電位而對稱偏移。

在其它實施例中，第二驅動訊號及第三驅動訊號對應於第一驅動訊號相位偏移180度。因此，第二驅動訊號及第三驅動訊號可以是反相或偏移180度相位的第一驅動訊號(該等相對於第一參考電位偏移了第二參考電位及第三參考電位)。

在其它實施例中，當驅動該驅動單元時，第二驅動訊號的電位持續(隨著時間經過)等同於或高於第一驅動訊號的電位。在其它實施例中，當驅動該驅動單元時，第三驅動訊號持續(隨著時間經過)等同於或低於第一驅動訊號的電位。

在一些實施例中，第一驅動訊號、第二驅動訊號及第三驅動訊號代表由聲音產生裝置所產生的聲音訊號。聲音訊號的頻率範圍可達20kHz。或者，第一驅動訊號、第二驅動訊號及第三驅動訊號代表超聲頻譜訊號(頻率大於20kHz)，可用於例如手勢辨識，或當本發明實施原則為泵時，可在微流體中用於執行泵功能。

在其它實施例中，第一驅動訊號及第二驅動訊號可以是類比訊號。設備可更包含一反相器電路，以將第一驅動訊號進行反相而產生第二驅動訊號(反之亦然)。

在一些實施例中，第一驅動訊號及第二驅動訊號為類比訊號，且設備更設定成接收一數位驅動訊號。設備更包含一反相器、一第一數位類比轉換器及一第二數位類比轉換器。反相器對數位驅動訊號進行反相。第一數位類比轉換器，設定成將數位驅動訊號轉換成對應於第一驅動訊號的類比訊號。第二數位類比轉換器，設定成將反相的數位驅動訊號轉換成對應於第二驅動訊號的類比訊號。

在其它實施例中，一數位驅動訊號的數位訊號振幅可直接施加至上述三個電極上。對此，設備更設定成接收一數位驅動訊號。該設備可更包含一反相器，以對數位驅動訊號進行反相。第一驅動電路設定成使用第一驅動訊號做為數位驅動訊號來驅動第一電極(E0)。第二驅動電路及第三驅動電路分別設定成使用被反相的驅動訊號做為第二驅動訊號及第三驅動訊號來驅動第二電極(E1)及第三電極(E2)。需注意的是，數位驅動訊號也可能用於驅動第二電極(E1)及第三電極(E2)，並進行反相來產生驅動訊號。

在一些實施例中，該設備更包含一第二固定電壓源、一第三固定電壓源、一低壓差(low-dropout，LDO)穩壓器。第二固定電壓源是設定成提供第二參考電位至第二驅動電路，且第三固定電壓源是設定成提供第三參考電位至第三驅動電路。在一些實施範例中，第二固定電壓源包含一直流/直流轉換器階級，設定成接收來自一電池的一正電位，並基於對該設備及MEMS相關元件進行供電的電池的一正電位來產生第二參考電位。低壓差穩壓器是設定成從直流/直流轉換器接收第二參考電位，並提供一調整後第二參考電位至第二驅動電路。此外，第三固定電壓源包含一直流/負直流轉換器階級及一低壓差穩壓器。直流/負直流轉換器階級是設定成接收電池的正電位，並基於電池的正電位產生第三參考電位。低壓差穩壓器設定成從直流/直流轉換器接收第三參考電位，並提供一調整後第三參考電位至第三驅動電路。需注意的是，「直流/負值流」定義為直流/直流轉換器將其輸出的極性進行反相。

在一些實施範例中，第一驅動電路所接收的第一參考電位是對設備及MEMS相關元件進行供電的一電源的負電位。或者，在一些實施範例中，該設備可包含一第二固定電壓源，設定成提供第二參考電位至第二驅動電路。

本發明的其它實施例關聯於一種設備，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元。驅動單元包含一第一可移動元件，第一可移動元件具有一第一電極(E0)，其藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電的方式進行驅動。第一可移動元件或驅動單元的一第二可移動元件具有一第四電極(E0’)，其藉由驅動單元的一第五電極(E1’)及一第六電極(E2’)以靜電的方式進行驅動。該設備包含一驅動電路，設定成基於一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用第一電極訊號驅動第一電極(E0)，其中驅動電路更設定成對第一電極訊號進行反相，以及使用反相的第一電極訊號來驅動第四電極(E0’)。驅動電路更設定成施加高於第一參考電位的一第二參考電位至第二電極(E1)及第六電極(E2’)，並施加低於第一參考電位的一第三參考電位至第三電極(E2)及第五電極(E1’)。

或者，本發明的其它實施例提供了一種設備，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元。在此實施例中，驅動單元包含一第一可移動元件，第一可移動元件具有一第一電極(E0)，其藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電的方式進行驅動。驅動單元更包含一第二可移動元件，第二可移動元件具有一第四電極(E0’)，其藉由驅動單元的一第五電極(E1’)及一第六電極(E2’)以靜電的方式進行驅動。該設備包含一驅動電路，設定成基於一驅動訊號並相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用第一電極訊號來驅動第一電極(E0)。驅動電路更設定成對第一電極訊號進行反相，並使用反相的第一電極訊號來驅動第四電極(E0’)，以及施加高於第一參考電位的一第二參考電位至第二電極(E1)及第五電極(E1’)，且施加低於第一參考電位的一第三參考電位至第三電極(E2)及第六電極(E2’)。

在前述二實施例中，聲音產生裝置可以是執行於微機電系統中的一微機電聲音產生裝置。

本發明的其它實施例關聯於一揚聲器系統。揚聲器系統包含一聲音產生裝置及一設備。聲音產生裝置設定成使用一或多個驅動單元來產生聲音，其中每個驅動單元包含一可移動元件，可移動元件具有一第一電極(E0)，可藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電進行驅動。該設備如前述不同實施例之一者所述，並設定成對驅動單元進行差分驅動。

在其它實施例中，揚聲器系統的每個驅動單元包含複數個可移動元件。每個可移動元件具有一第一電極(E0)，其以驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電進行驅動。該設備設定成對一或多個驅動單元的可移動元件進行差分驅動。

在其它實施例中，揚聲器系統的每個驅動單元包含一或多個可移動元件，每個可移動元件具有一第一電極(E0)，其藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電進行驅動。揚聲器系統包含複數個如前述不同實施例之一者所述的設備，每個設備設定成對一或多個驅動單元的至少一者進行差分驅動。

在一些實施例的範例中，揚聲器系統是一微機電揚聲器系統，執行於一單晶片系統或封裝系統中。

本發明的其它實施例關聯於一裝置，具有如前述不同實施例之其中一者所述的揚聲器系統，其中該裝置是一近場揚聲器、一耳機或一助聽器。

本發明的不同目的及實施例亦可以是執行於一驅動方法或一電腦可讀取媒體中的儲存指令，執行於包含本發明實施例的一設備的一揚聲器系統，使該設備執行驅動方法。

本發明的另一實施例關聯於一方法，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中驅動單元具有一可移動元件，可移動元件具有一第一電極(E0)，其以一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電的方式進行驅動。該方法包含：基於一第一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用第一電極訊號來驅動第一電極(E0)；基於一第二參考訊號及相對於高於第一參考電位的一第二參考電位而產生一第二電極訊號，並使用第二電極訊號來驅動第二電極(E1)；以及基於第二驅動訊號及相對於低於第一參考電位的一第三參考電位而產生一第三電極訊號，並使用第三電極訊號來驅動第三電極(E2)，其中第二電極訊號及第三電極訊號為同相位的交流電訊號，彼此具有相對應的波形，但彼此之間具有介於第二參考電位及第三參考電位之間的電位差之偏移；以及其中第一電極訊號為一交流電壓訊號，其波形對應至第二電極訊號及第三電極訊號的反相的波形。

本發明的另一實施例關聯於一方法，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中驅動單元包含一第一可移動元件，第一可移動元件具有一第一電極(E0)，其藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電的方式進行驅動，其中第一可移動元件或驅動單元的一第二可移動元件具有一第四電極(E0’)，其藉由驅動單元的一第五電極(E1’)及一第六電極(E2’)以靜電的方式進行驅動。該方法包含：基於一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用第一電極訊號來驅動第一電極(E0)；對第一電極訊號進行反相，並使用反相的第一電極訊號來驅動第四電極(E0’)；施加高於第一參考電位的一第二參考電位至第二電極(E1)及第六電極(E2’)；以及施加低於第一參考電位的一第三參考電位至第三電極(E2)及第五電極(E1’)。

又另一實施例關聯於一方法，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中驅動單元包含一第一可移動元件及一第二可移動元件，第一可移動元件具有一第一電極(E0)，其藉由驅動單元的一第二電極(E1)及一第三電極(E2)以靜電進行驅動，第二可移動元件具有一第四電極(E0’)，其藉由驅動單元的一第五電極(E1’)及一第六電極(E2’)以靜電進行驅動。該方法包含：基於一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用第一電極訊號來驅動第一電極(E0)；對第一電極訊號進行反相，並使用反相的第一電極訊號來驅動第四電極(E0’)；施加高於第一參考電位的一第二參考電位至第二電極(E1)及第五電極(E1’)；以及施加低於第一參考電位的一第三參考電位至第三電極(E2)及第六電極(E2’)。

下文將更詳細描述本發明的不同實施例。如所述，此揭露主要涉及的本發明的目的是關於具有三個或更多電極的靜電驅動單元的差分驅動。至少其中一個電極(“第一”電極)與可移動元件(有時也稱為致動器)相關聯，其可藉由使用一控制訊號(有時也稱為驅動訊號)調整其它二電極(“第二”電極和“第三”電極)而進行驅動。

在一些實施例中，在第一電極和第二電極之間產生一靜電力(可視為形成一第一電容器)，將可移動元件拉向一個方向，同時在第一電極和第三電極之間產生另一個靜電力(可視為形成一第二電容器)，將可移動元件拉向相反方向。當沒有施加驅動訊號時，所述的力處於平衡狀態，故沒有力作用在可移動元件上。在施加驅動訊號時，所述靜電力的其中一者減弱，而另一者增強，此舉取決於驅動訊號的符號。在此情況下，淨力是在各自方向上驅動可移動元件的結果。根據這種靜電驅動的概念，在一些實施例中，對於靜電驅動而言，第一電極可位於第二和第三電極“之間”，靜電驅動藉由第二電極與第一電極之間的電場以及第一電極與第三電極之間的電場對施加至三電極的驅動訊號進行響應而實現。在一些實施例中，第一電極可(物理性地)位於第二電極及第三電極之間，第二電極及第三電極形成外側電極。下文的實施方式皆是將第一電極做為中心電極來舉例。

根據本發明的目的，另一差分訊號被做為驅動訊號而施加至第一電極、第二電極及第三電極。施加至第二電極的驅動訊號與第三電極的驅動訊號相對彼此以恆定或固定的電位差而偏移，並且相對於第二電極及第三電極各自的固定偏移電位而交替進行。此處“固定偏移電位”有時可定義成一參考電位。此外，為了建立電極之間的差分驅動，第一電極可藉由使用反相(或180度相位偏移)的驅動訊號施加至第二電極及第三電極來進行驅動，並且其相對於第二電極及第三電極的該等固定偏移電位之間的一電位而交替進行。

本發明對於此目的的實施例包含對稱差分驅動，其中施加至三電極的驅動訊號的訊號波形及訊號振幅是相同的(除了第一電極的驅動信號相對於第二電極與第三電極的驅動信號相差180度)。第二電極及第三電極的驅動訊號因此具有相同相位(即同相)。本發明對於此目的的其它實施例包含非對稱差分驅動，其中施加至三電極的驅動訊號的訊號波形是相同的(除了第一電極的驅動信號相對於第二電極與第三電極的驅動信號相差180度)，但訊號振幅是不同的。舉例來說，在一非對稱差分驅動架構的實施例中，施加至第一電極的驅動訊號的訊號振幅可不同於施加至第二電極及第三電極的驅動訊號的訊號振幅。第二電極及第三電極的驅動訊號具有相同相位及相同訊號振幅。因此第二電極及第三電極的驅動訊號同相，並且也可定義為同相驅動訊號。在非對稱差分驅動架構的另一實施例中，施加至第一電極的驅動訊號的訊號振幅可不同於施加至第二電極及第三電極的驅動訊號的訊號振幅。第二電極及第三電極的驅動訊號具有相同相位，但不同訊號振幅。

在本發明的實施例中，一驅動單元的(一或多個)可移動元件或致動器可藉由調整施加至三電極的驅動訊號而移動。在使用驅動單元的一範例中，致動器的移動可例如導致一流體(例如空氣)的移動而產生聲音。在一些實施例中，第二電極及第三電極固定且不移動。在其它實施例中，第二電極及第三電極可做為各自的可移動元件的一部分，使得驅動單元的所有可移動元件響應於施加至三電極的驅動訊號而移動。在另外一些實施例中，第一電極(或中間電極)可固定且不移動，然而第二電極及第三電極可設置於各自的可移動元件之上或之內。假如驅動單元具有多個可移動元件，這些可移動元件可在平行移動於相同平面及/或彼此平行且同相位。

在下文中，本發明的一實施範例與圖6一起描述。圖6顯示本發明一實施範例的三電極靜電驅動電路600的示意結構。驅動電路600連接至(一或多個)驅動單元602以移動每個驅動單元602內部的一或多個可移動元件。如同圖1至圖4，一中間電極E0與驅動單元602的其它電極(外側電極)E1及E2分離。在此實施範例中，中間電極E0可移動地組裝至驅動單元602之中或藉由驅動單元602之中的一可移動元件形成。在驅動單元602具有超過一個的可移動元件的情況下，複數中間電極E0可被提供於驅動單元602或藉由驅動單元602的可移動元件形成。外側電極E1及E2可靜態地組裝在驅動單元602之中。一般而言，外側電極E1及E2也可被提供至可移動元件之上或做為可移動元件的一部分。此外，外側電極E1及E2的其中一者或兩者皆可做為單獨的電極片段，這對於驅動單一驅動單元602之中的多個可移動元件的中間電極E0是有利的(可參考圖13)。驅動電路600的一第一驅動單元610驅動第一電極E0，驅動電路600的第二驅動單元620驅動第二電極E1，且驅動電路600的第三驅動電極630驅動第三電極E3。

作用於中間電極E0的力可經由二外側電極E1及E2上的電壓改變而調整。當執行一對稱驅動方案時，施加至外側電極E1及E2的驅動訊號V _E1(t)及V _E2(t)是施加至中間電極E0的驅動訊號V _E0(t)相位偏移180度，且驅動訊號的訊號振幅相同，即V _E0(t)=–V _E1(t)=V _E2(t)，及/或V _E0(t)=– V _E2(t)。在圖6實施例的範例中，第二電極E1的驅動訊號V _E1(t)為一偏移，其相對於第一電極E0的驅動訊號的一參考電位612偏移一偏移電位622，第三電極E2的驅動訊號V _E2(t)為一偏移，其相對於第一電極E0的驅動訊號的參考電位612偏移一偏移電位632，偏移電位622及623在圖6中定義為“+V _ref”及“-V _ref”以表示偏移電位622及632的相反極性。偏移電位622及632因此形成參考電位，並在第二參考單元620及第三參考單元630之中藉由驅動訊號V _E1(t)及V _E2(t)來進行調整，以產生施加至第二電極E1的電極訊號624及施加至第三電極E2的電極訊號634。此外，第一驅動單元610藉由驅動訊號V _E0(t)調整參考電位612，以產生驅動中間電極E0的電極訊號614。如範例所示，參考電位612是共同接地電位，可例如藉由對驅動單元進行供電的一電池的負極點(minus pole)來提供。一般而言，還可以藉由適當地定義參考電位 612、622及632 來實現全面直流偏移。

在圖6的實施範例中，靜電驅動單元602經由一差分控制方案而移動，該方案可補償因差分驅動原則所導致的非線性力影響。因此，在電極E0及E1之間的電位差∆U ₁已給定的情況下，必須同時在電極E0及E2之間提供一電位差∆U ₂以產生一相反力。根據力的比例，驅動單元602的可移動元件(包含中間電極E0)可線性地偏移，且在力平衡的情況下，維持於一靜止位置。根據驅動單元602的構造，此靜止位置不需要恰好位於外側電極E1及E2的中間，而可藉由結構規劃任意選擇，例如不同尺寸的電極間隔或非對稱的直流電壓電位。

為了簡化本實施例及後續實施例，並解釋相關的優點，以下將以驅動單元602的一完整對稱差分驅動來說明(即V _E0(t)= –V _E1(t)及/或V _E0(t)= –V _E2(t))。如前述，驅動單元的非對稱差分驅動亦可被執行。當執行一非對稱驅動方案時，V _E0(t)與V _E1(t)的訊號振幅及/或V _E0(t)與V _E2(t)的訊號振幅彼此不同。三個訊號振幅皆可彼此不同。此外，參考電位622、632(定義為圖6中的“+V _ref”及“–V _ref”)提供相對於參考電位612的一對稱位移。然而，此舉並非限制，即參考電位622、632相對於參考電位612具有不同位移的方案也可被使用。在非對稱驅動的其它範例中，V _E1(t)及V _E2(t)的訊號振幅相同，但與V _E0(t)的訊號振幅不同。對於對稱驅動而言，V _E0(t)、V _E1(t)及V _E2(t)的訊號振幅皆相同。

此外，與圖3的單一相位控制相比，本發明可實質地減少能量損耗。考量到同步驅動的情況，當將圖6中的參考電位612、622、624設定成圖3的情形(即共同接地為參考電位612，+V _ref為參考電位622，及-V _ref為參考電位624)，V _E0(t)、V _E1(t)及V _E2(t)的訊號振幅可為圖3中的驅動訊號V* _E0(t)的訊號振幅的一半，同時仍可取得與圖3相同的電極E1與電極E0之間的最大電位差ΔU _maxE0E1及最小電位差ΔU _minE0E1，以及與圖3相同的電極E0與電極E2之間的最大電位差ΔU _maxE0E2及最小電位差ΔU _minE0E2。圖3中施加至中間電極E0與外側電極E1之間的電容(即C _E0E1)以及施加至中間電極E0與外側電極E2之間的電容(即C _E0E2)的V* _E0(t)的訊號變化的無功功率對應至圖6中施加至中間電極E0及外側電極E1之間的電容(即C _E0E1)以及施加至中間電極E0與外側電極E2之間的電容(即C _E0E2)的V _E0(t)(具有一半的訊號振幅)的訊號變化的整體無功功率，此外，圖6中施加至外側電極E1及中間電極E0之間的電容(即C _E1E0)及施加至外側電極E2及中間電極E0之間的電容(即C _E2E0)的V _E0(t)的訊號變化歸因於合力於施加的電位差的二次關係性。

由於圖6中的電極訊號614、624、634的振幅改變僅為圖3中的電極訊號的振幅改變的一半，所需的電路電子設計可簡化。差分控制對於外部干擾的敏感性同樣幾乎被消除。假如耦合輸入一外部電壓脈衝，電極的電位可依照相同方式改變，且驅動單元602中的可移動元件的移動不失真。此外，其變得可對三電極E0、E1及E2的每一個使用相同輸出階級，此部分將於之後更詳細說明。

在圖6建議的方法下，電極E0、E1及E2中的每一個電極亦具有將各自的驅動電路610、620、630所施加的輸出側電壓改變成電極訊號614、624、634的可能性。這些輸出階級610、620、630彼此不同地運作。因此，在一完整對稱控制的情況下，假如電極E0上的電壓增加，電極E1及E2的電壓同時會依照相同程度降低。經由相應的一對電極之間的電場而從電極E0電容性地耦合至電極E1及電極E2的電流因此被驅動電路610、620、630引離電極E1及電極E2，且同時電極E1及電極E2上的電壓會降低。結果，電容性耦合線性地補償電極E1、E2上的交流電壓訊號624、634(相較於交流電壓訊號614具有相反相位)，且與電極E0相關的可移動元件在正確選擇的力平衡的情況下線性地移動。如前所述，電壓比例在一期間過程中循環，如圖6的底部所示。

力平衡的選擇亦取決於驅動單元602或聲音產生裝置的系統性執行。假如要將聲音產生裝置設置於一MEMS中，則圖 6 範例的完整對稱差分控制是有利的(但非強制性)。驅動單元602的電極E0、E1、E2可配置於彼此非常靠近的電極陣列中(例如在同一平面)。該電極陣列中的電極E0、E1、E2彼此之間不僅可具有相同間隔，也可具備相同物理性質。一對稱控制具有相同的訊號振幅，且電極訊號614、624、634的直流電壓偏移“+V _ref”及“-V _ref”具有(絕對)相同的幅度差異，因此構成非常簡單的解決方案。

相較之下，對於更宏觀的實現而言，例如分離元件(例如用於自由空間聲音發射的揚聲器)，電極的特性以及外部一般條件，例如配置的前音量或後音量的大小，可具有極大差異。根據設計，因此一非同步差分控制在技術性是適合的，且不同訊號振幅及直流電壓偏移分量可用於每個電極。

如上述，當執行一對稱驅動方案時，施加至外側電極E1及E2的驅動訊號V _E1(t)及V _E2(t)是施加至中間電極E0的驅動訊號V _E0(t)相位偏移180度，且驅動訊號的訊號振幅相同，即V _E0(t) = –V _E1(t) = –V _E2(t)。

假設用於第一電極E0、第二電極E1及第三電極E2的驅動訊號源自一類比訊號源，圖7所呈現的一反相器電路702可用於從驅動訊號V _E0(t)引導出驅動訊號V _E1(t)及V _E2(t)(或者反之亦然)。在一實施例中，圖7的電路配置可用於從來源訊號產生一差分驅動訊號。來源訊號可例如是由聲音產生裝置的一音訊階級所輸出的一音訊訊號。可選地，輸出做為一驅動訊號的控制訊號1的訊號路徑可更包括一些延遲要件，以補償反相器電路702引入的時間延遲。反相器電路702的輸出提供控制訊號2做為其它的第二驅動訊號，其為控制訊號1相位偏移180度。如前所述，在圖7及圖8中，控制訊號1對應驅動訊號V _E0(t)，且控制訊號2對應驅動訊號V _E1(t)及V _E2(t)(或者反之亦然)。

或者，在一些實施例中，訊號來源可提供一數位來源訊號。在此情況下，一數位反相器802可用於產生來源訊號的一反相版本，如圖8所標示。假如電極藉由類比訊號驅動，二個數位類比轉換器(digital-analog-converter，DAC)804、806可用於將數位來源訊號以及由反相器802所輸出的數位來源訊號的反相版本轉換為各自的類比驅動訊號，定義為控制訊號1和控制訊號2。如圖7的範例所示，控制訊號1對應中間電極E0上的驅動訊號V _E0(t)，且控制訊號2對應圖6中的外側電極E1及E2上的驅動訊號V _E1(t)及V _E2(t)(或者反之亦然)。

在其它替代實施例中，控制訊號1及2亦可為數位訊號，即數位訊號振幅被用於驅動如圖6所述的電極E0、E1及E2。因此，在此情況下，圖8的電路可不包括數位類比轉換器804、806，而輸出的來源訊號及其反相版本直接地做為控制訊號1及控制訊號2。如圖7範例所示，訊號路徑輸出控制訊號1，且圖8範例亦可包括一些延遲要件，以補償反相器802所引入的任何時間延遲。此方式可確保控制訊號1及控制訊號2彼此同相位。在另一其它替代實施方式中，來源訊號可為一差分訊號，直接施加至電極，或經由一放大器階級而做為驅動訊號V _E1(t)=V _E2(t)以及V _E0(t)。此差分訊號可為類比或數位形式。

在此描述的實施例中，在驅動訊號做為電極訊號614、624及634而用於電極E0、E1及E2之前，驅動訊號可藉由各自的放大器而選擇性地放大，如後續搭配圖9至11之所述。

圖9顯示一實施例的圖6的第一驅動電路610的實施範例。假設參考電位612是接地電位，驅動訊號V _C0(t)被做為非反相放大器階級902的一輸入，非反相放大器階級902以運算放大器904及二電阻906、908的電路配置來舉例，其在運算放大器904的非反相輸入端將驅動訊號V _C0(t)相對於電壓電位+VDD及-VDD進行放大，使得所取得的電極訊號614在該等二電壓電位+VDD及-VDD之間變化。驅動訊號V _C0(t)可例如對應至使用圖7或圖8的電路所產生的控制訊號1。請注意圖9所述的運算放大器904及二電阻906、908的實施方案僅是舉例，非反相放大階級902的其它實施方案亦可被使用。

圖10顯示一實施例的圖6中的第二驅動電路620的實施範例。非反相放大器階級1002實質上與圖9中的放大器階級902相同。與圖9中的第一驅動電路610不同，驅動訊號V _C12(t)(相對於驅動訊號V _C0(t)偏移相位180度)一開始從接地電位612(或一般而言，從第一參考電位612)以參考電位622(+V _ref)進行偏移。放大器階級1002包含一運算放大器1004及二電阻1006、1008，其在運算放大器1004的非反相輸入端上將驅動訊號V _C12(t)相對於電壓電位+VDD及-VDD進行放大，使得所取得的電極訊號624在該二電壓電位+VDD及-VDD之間變化。歸因於參考電位622(+V _ref)所產生的偏移，電極訊號624也從與參考電位622及參考電位612之間的電位差成正比的電極訊號614以一預設電位差進行偏移。驅動訊號V _C12(t)可例如與使用圖7或圖8的電路所產生的控制訊號2相對應。請注意圖10所述的一運算放大器1004及二電阻1006、1008的方案僅是舉例，非反相放大階級1002的其它實施方式亦可被使用。然而，放大器階級1002的實施方式與圖9的放大器階級902的實施方式相似是有利的。

圖11顯示一實施例的圖6的第三驅動電路630的實施範例。非反相放大器階級1102實質上與圖9的放大器階級902及圖10的放大器階級1002相同。圖11的第三驅動電路630實質上與圖10的第二驅動電路620相同，除了驅動訊號V _C12(t)(相對於驅動訊號V _C0(t)偏移相位180度)是以參考電位632(-V _ref)進行偏移，而不是以參考電位622(+V _ref)進行偏移。放大器階級1002包含一運算放大器1104及二電阻1106、1108，其在運算放大器1004的非反相輸入端上將驅動訊號V _C12(t)以電壓電位+VDD及-VDD進行放大，使得所取得的電極訊號634在該二電壓電位+VDD及-VDD之間變化。歸因於參考電位632(-V _ref)所產生的偏移，電極訊號634也從與參考電位632及參考電位612之間的電位差成正比的電極訊號614以一預設電位差進行偏移。驅動訊號V _C12(t)可例如與使用圖7或圖8的電路所產生的控制訊號2相對應。請注意圖11所述的一運算放大器1104及二電阻1106、1108的方案僅是舉例，非反相放大階級1102的其它實施方式亦可被使用。然而，放大器階級1102的實施方式與圖9的放大器階級902的實施方式以及圖10的放大器階級1002的實施方式相似是有利的。

在其它實施例中，圖10及圖11的放大器階級1002及1102也可以做為一反相放大器階級，故可不使用圖7及圖8所顯示的電路來產生差分控制訊號1及2。或者，圖9的放大器階級902可做為一反相放大器階級。或者，圖9至11的電路設定不需要進一步修改。

如先前所述，一或多個驅動單元602可以是局部且驅動電路600可由任何適當的電源進行供電。在一些實施例中，做為一直流電源的一電池對驅動電路600進行供電。在一些實施例中，參考電位612、622及632可取自電池的脈衝電位及最小電位。圖12顯示用以從電池1202提供的電位中取得參考電位612、622及632的一電路的範例。在此描述的範例中，參考電位612可定義為共同接地，其可直接取自電池1202，並對應至電池1202的最小電位。參考電位622及632可藉由提供二固定電壓源1204及1210而取得。固定電壓源1204包含一直流/負直流轉換器1206及一低壓差(low dropout，LDO)穩壓器1208，低壓差穩壓器1208提供參考電位622。相似地，固定電壓源1210包含一直流/負直流轉換器1212及一低壓差穩壓器1214，低壓差穩壓器1214提供參考電位632。須注意的是，直流/負直流轉換器1212是一習知的反相直流/直流轉換器。可選地，假如參考電位612需要不同於共同接地(即在此範例中，為電池1202的最小電位)，參考電位612可使用相似於直流/直流轉換器階級1204的一額外的直流/直流轉換器階級來取得。

圖13顯示驅動單元的一範例，其是圖6的驅動單元602的一實施範例。圖13對應至於2020年12月4日申請的PCT申請案PCT/EP2020/084506的圖2a，其引用於此做為參考。需注意的是，在此特定範例中，驅動單元602包含在相同平面上移動的二個可移動元件16 ₁及16 ₂。圖13顯示形成一驅動單元的一MEMS裝置20的側視剖面示意圖。驅動單元的驅動結構22b例如是一結構性的電極結構，並至少包含一電極元件22b ₁及一電極元件22b ₂，電極元件22b ₁與電極元件22b2彼此電性絕緣，使得一第一電位可施加於電極元件22b ₁，且不同於第一電位的一第二電位可施加於電極元件22b ₂。電極元件22b ₁對應至圖6的第二電極E1，且電極元件22b ₂對應至圖6的第三電極E2，反之亦然。如範例所示，圖6的電極訊號624可施加於電極元件22b ₁，且電極訊號634可施加於電極元件22b ₂，或者反之亦然。

針對電性絕緣，電極片段22b ₁及22b ₂之間可具備間隙28 ₁至28 ₄，並可於其中填充電性絕緣材料或介電材料。

MEMS裝置20可包括多個或複數個可移動元件16 ₁及16 ₂或者其它可移動元件，沿著平面方向18並排。在實施例中，可移動元件16 ₁及16 ₂或者它們的驅動結構是彼此電性連接或電氣連接，並對應至各自的電極元件E0。可移動元件16 ₁可相對於電極間隙28 ₂對稱配置，例如用以達成對稱致動。或者，可移動元件16 ₁亦可相對於電極間隙28 ₂非對稱配置，例如用以達成非對稱致動。相似地，可移動元件16 ₂可相對於電極間隙28 ₁對稱配置或非對稱配置。

圖6所述的電極訊號614可施加於可移動元件16 ₁及16 ₂(請注意電極訊號614對應圖13的參考標記“U ₃”及“U ₄”)。根據電極訊號614、624及634(請注意電極訊號624對應圖13的參考標記“U ₁”，電極訊號634對應圖13的參考標記“U ₂”，反之亦然)施加於可移動元件16 ₁及16 ₂(每個可移動元件做為一第一電極E0或每個可移動元件具有一第一電極E0)以及電極元件22b1及22b2，靜電力可產生，使得一或多個可移動元件16 ₁及16 ₂沿著平面方向18上的移動方向以相反方向進行偏移。

驅動結構22b可包含一電極結構，其較佳是以結構性的方式形成，例如指叉電極(interdigital electrodes)的形式。這表示，可與第三電極訊號634連接的其它電極亦可以是驅動結構22b的一部分。然而在其它實施例中，單獨電極片段也可以與其它電極片段電性隔離，共同被賦予參考標記21的電極元件可形成能夠單獨連接電位的電極元件。

如圖13所示，額外的驅動結構22c、22d及/或22e可配置於可移動元件16 ₁及16 ₂面對層12 ₂及12 ₃及的一側或相反側。額外的驅動結構22c、22d及/或22e是可選擇的。特別是，驅動結構22d及22e可被提供於MEMS裝置的一堆疊配置，用於配置額外的可移動元件16。相似地，可移動元件16 ₁及16 ₂可鄰近於驅動結構22b及22c，額外的可移動元件可配置成鄰近於驅動結構22d及/或22e。

在圖13的範例中，除了使用驅動結構22b的驅動力成分外，MEMS層12 ₃或晶圓44上的驅動結構22c可用以提供可移動元件16 ₁及/或16 ₂與驅動結構22c之間的一額外的驅動力成分。在實施例中，驅動單元的驅動結構22c例如是一結構性電極結構，並包含至少一電極元件22c ₁及一電極元件22c ₂，彼此電性絕緣，使得第一電性電位可施加於電極元件22c ₁，且不同於第一電性電位的第二電性電位可施加於電極元件22c ₂。電極元件22c ₁對應圖6的第二電極E1，且電極元件22c ₂對應圖6的第三電極E2，反之亦然。在範例中，圖6的電極訊號624可施加於電極元件22c ₁，且電極訊號634可施加於電極元件22c ₂(或反之亦然)。

針對電性絕緣，電極片段22c ₁及22c ₂之間的間隙28 ₁至28 ₄可選擇性地填充電性絕緣材料或介電材料。

驅動單元可包含其它驅動結構，其可配置於MEMS層12 ₂及/或12 ₃遠離可移動元件16 ₁及/或16 ₂的一側，一或多個其它可移動元件可配置於鄰近所述驅動結構，以與可移動元件16 ₁及16 ₂形成一堆疊配置。

電極結構可例如連接於層12 ₂及/或12 ₃經由互連層32 ₁至32 ₄，此舉特別有利於假如層12 ₂及/或12 ₃由半導體材料形成時。層32 ₁至32 ₄可例如以電性絕緣的方式形成，並包含例如氧化矽及/或氮化矽。其它材質亦可使用而不受限。

可移動元件16 ₁及16 ₂可選擇性地配置成對稱地越過間隙28 ₁至28 ₄，以實現可移動元件16 ₁及16 ₂的對稱控制，例如線性移動。

如前述，施加差分電極訊號614、624及623至電極結構22b及可選擇的電極結構22c造成可移動元件16 ₁及16 ₂在一驅動週期彼此遠離移動，但亦可以在同相位上移動，使得例如可移動元件16 ₁及16 ₂之間的距離變化相等或變化不明顯。為了與環境進行流體交換，可針對此目的在第一晶片42和/或第二晶片44中的任何數量及/或位置提供開口38 ₁至38 ₃，其可以提供例如底部晶片和/或頂部晶片，而可移動元件161及/或162可配置於它們之間，使得流體可以流入或流出部分空腔36。當使用MEMS裝置20做為聲音產生裝置時，聲壓可經由開口發射。

圖14a顯示本發明一實施例的一MEMS120的一主動結構26的一部分的俯視示意圖，其可用於做為圖6實施範例的一驅動單元602。圖14a至14d對應於2020年5月8日申請的PCT申請案PCT/EP2020/062901的圖12a至12d，並藉由引用併入於此。

在圖14a中，定子電極108 ₁及108 ₂彼此相對配置，並具備一梳狀電極結構114a ₁及114a ₂。一可移動電極112被提供於電極108 ₁及108 ₂之間。可移動電極112具備梳狀電極結構114b。在所描繪的實施範例中，定子電極108 ₁及108 ₂對應圖6所描繪的外側電極E1及E2。可移動電極112對應圖6所描繪的中間電極E0。藉由施加電極訊號614、624及624，可移動電極112可被觸發以相對定子電極108 ₁及108 ₂移動，如連結至圖6之所述。電極訊號614施加於可移動電極112。電極訊號624及634施加於定子電極108 ₁及108 ₂。

圖14b顯示圖14a的補償狀態，其中可移動電極112相對於一參考狀態116而偏向定子電極108 ₂。開口18a及18b可提供於底部晶圓及頂部晶圓中。當在一聲音產生裝置中使用MEMS120時，可移動電極112移動所產生的聲壓經由開口18a及18b而發出。

換句話說，圖14a及14b呈現另一實施例的開口的概念俯視圖。於此，驅動平面內的致動器遵循著定子-梭子原則。至動器的固定邊緣108 ₁及108 ₂具有梳狀可偏移元件114b，梳狀可偏移元件114b與連接到基板的梳狀不可偏移計數器元件114a ₁和114a ₂互相鎖住。在驅動期間的一第一時間區間中，如圖14a所示，梳狀可偏移元件114b的偏移發生於一第一移動方向上。在驅動期間的一第二時間區間中，如圖14b所示，梳狀可偏移元件114b的移動發生於與第一移動方向相反的一第二移動方向上。偏移發生於平面中並且垂直於配置在另一平面中的阻力元件或交互作用結構24的延伸方向。交互作用結構24的被動阻力元件配置於位移的平面中，該位移的平面的二側可連接至周圍基板，基板例如層12 ₂。阻力元件可延伸至它們可被驅動的主動驅動平面上。主動偏移元件的移動，亦即因為電極結構114a1與114b之間的電位差以及電極結構114b所造成的合力，配置於平面14 ₂上的梳狀電極結構可出現。梳狀可偏移元件的長度可接近阻力元件的長度的40%至80%。

主動可偏移結構的電極對可因此形成而做為相互鎖住的電極梳狀結構。為了此目的，具有一電極梳狀結構的一第三電極可關聯於一對應的電極對，以形成一組三電極，如圖14a及14b的範例所示。在一實施例中，一主動結構提供複數個所謂“細胞”(驅動單元602)，可如此處實施例所述而配置成一列或多列。該等列可配置成彼此平行，用以例如產生大的力。替代地或附加地，也可能將該等列配置成彼此傾斜，以產生交互作用的結構的至少二方向的移動，或者換句話說，交互作用的結構的一個2D移動藉由致動器的傾斜且非平行的列配置而實現。三電極的中間部分可基於外側電極的不同應用而偏移於不同方向。

圖14c顯示MEMS120的主動結構26的俯視示意圖，其中梳狀電極分別面對固定電極114a1及114a2，並沿著y方向在空間上彼此分離以形成可連接至相同電位或彼此導電連接的梳狀電極元件114b1及114b2。此舉可造成梳狀電極驅動沿著移動方向y的空間擴展，可實現大幅度的移動。

交互作用結構的鰭部的彎曲線及/或懸掛梳狀元件114b ₁及114b ₂的結構可經由連接結構115(或115 ₁及115 ₂)的數量及/或位置來調整，連接結構115(或115 ₁及115 ₂)的數量可以是至少1個(如圖14c)、至少2個(如圖14d)或更多。

一些實施例顯示電容性耦合的不同驅動及補償，可藉由增加一鏡像靜電驅動或一具有完全相同屬性的結構來達成。圖15及16示意性地顯示該些實施例的二種可能的實施方式。

先前討論的圖3的單一相位驅動方案被做為圖15及圖16的實施範例的基礎。與圖3相似，僅有中間電極E0藉由一驅動電路1510使用一交流驅動訊號+V _E0(t)來進行驅動。驅動電路1510施加基於驅動訊號+V _E0(t)的電極訊號1502至中間電極。二外側電極E1及E2可被施以相反極性的電壓電位1504及1506，在圖15及16中標示為“+Vref”及“–Vref”。中間電極E0及外側電極E1及E2形成驅動單元1500。中間電極E0的電容性耦合交流電壓訊號可藉由增加一鏡像靜電驅動單元1500’而被補償，鏡像靜電驅動單元1500’包括另一中間電極E0’及二額外的外側電極E1’及E2’。中間電極E0’藉由一驅動電路1512輸入一電極訊號1514，電極訊號1514基於驅動訊號-V _E0(t)，其與驅動訊號+V _E0(t)為相同訊號，但相位偏移180度(以負號標示)。驅動電路1510及1512可用圖9的相似方式來實現。唯一的差異可以是驅動電路1510所使用的驅動訊號是驅動電路1512的驅動訊號相位偏移180度。反相驅動訊號可藉由使用先前圖7及8所描述的相關電路來產生。或者，不使用不同相位偏移的驅動訊號，而驅動電路1510及1512可使用相同驅動訊號，但驅動電路1510及1512的其中一者執行一反相放大器階級。先前圖3描述的單一相位驅動方案相關的電容性耦合可藉由鏡像電極E0’的相反驅動來補償。假設電極E0上的電壓提升，電極E1及E2上的電位經由電極E0及E1之間的電容值C _E0E1以及電極E0及E2之間的電容值C _E0E2而增加。然而在同一時間，電極E0’嘗試藉由與電極E0不同的訊號來減少其電位。此變化是經由電極E0’及E1’之間的電容值C _E0’E1’以及電極E0’及E2’之間的電容值C _E0’E2’的電容性耦合，該等電容值也經由圖15的電極E2及E1’與電極E1及E2’之間的連接以及圖16的電極E1及E1’與電極E2及E2’之間的連接而耦合至電極E1及E2。假設鏡像配置在物理性為及/或屬性上皆相同，該等電容性耦合的電位改變可彼此完全消除。針對中間電極E0與E0’最終的移動，當以圖16的方式耦合電極E1至電極E1’且耦合電極E2至電極E2’時，中間電極E0及E0’在相反方向上的偏移可達成。因此，在這些實施例中，中間電極E0及E0’應該提供於單一或不同驅動單元的不同可移動元件，或由該等來實現。當以圖15的方式耦合電極E1至電極E2’且耦合電極E2至電極E1’時，中間電極E0及E0’在相同方向上的偏移可達成。因此，在這些實施例中，中間電極E0及E0’可提供於單一或不同驅動單元的不同可移動要元件，或由該等來實現，或者可提供於單一驅動單元的相同驅動單元。除了增加相同構造的鏡像驅動單元1500’，任何其它配置也可以增加至驅動單元1500中，只要這些其它配置可確實將驅動單元1500的行為鏡像。

圖17描述一微機電揚聲器系統1700的實施例，在此範例中，其實施為一入耳式耳機。微機電揚聲器系統可例如包括一或多個驅動電路600及一聲音產生裝置，聲音產生裝置具有一或多個驅動單元602。此外，微機電揚聲器系統1700包括一音訊處理單元1702，其可基於一或多個驅動電路600及聲音產生裝置來產生一音訊訊號。音訊訊號可以是一數位訊號或一類比訊號。如圖6至13所述，音訊處理單元1702可以是訊號源，提供音訊訊號做為來源訊號(如圖7及8)。微機電系統1700可包括一電池1202，對處理單元1702及一或多個驅動電路600進行供電。電池1202亦可對微機電揚聲器系統1700中的任何需要電力的元件進行供電。儘管未顯示於圖17，微機電揚聲器系統1700還可包括實現藍芽連接至外部裝置(例如一行動電話、筆記型電腦、平板電腦等)的元件，以提供微機電揚聲器系統1700將要輸出的一音訊訊號。附加地或替代地，微機電揚聲器系統1700的元件可提供Wi-Fi連接或蜂巢連接(例如根據3GPP標準)來達成此目的。又附加地或替代地，微機電揚聲器系統1700可包括實現電池1202的有線或無線充電的元件。此外，微機電揚聲器系統1700可包括一USB連接器以用於與一外部裝置進行充電及/或資料傳輸。

圖6至16所描述的靜電驅動電路亦可用於閥組件及泵中。

圖18至20顯示閥設備的不同配置，包括與電極E0相關的可移動元件。可移動元件可藉由外側電極E1及E2的不同驅動而位移，如先前實施例所述。圖18顯示具有一單一輸入端及一單一輸出端的一簡易閥設備。與中間電極E0相關的可移動元件可根據閥的開與關而位移。根據閥設備的構造，可移動元件可在一打開位置及一關閉位置之間移動，亦即以“二元”方式移動。或者，也可以連續地或逐步地控制可移動元件的位置，進而調整通過閥的任何流體的流量。圖19提供其它閥設備範例，其是一雙向閥，具有單一輸入端及二輸出端。在此實施例中，與中間電極E0相關的可移動元件可位移，使得流體傳送至第一輸出端或第二輸出端。相似於圖18所述的實施例，可移動元件可在一打開位置及一關閉位置之間移動，其僅以二元的方式，連續地或逐步地調整流體自輸入端至任一輸出端的流量。圖20顯示閥設備的另一實施範例，其是一二對二向閥，具有二輸入端及二輸出端。閥設備可混合接收到的流體，其有兩個輸入串流，並且可藉由以二元方式來移動與中心電極 E0 相關的可移動元件，將下一流體重新引導至第一輸出端或第二輸出端的其中一者。

圖21顯示一泵的實施範例，其使用圖6至16所描述的靜電驅動電路。圖21是隔膜泵的一範例，其中隔膜2112構成前述與中間電極E0相關聯的可移動元件。隔膜閥可以例如適用於微流體。在圖21的左側，於泵周期的第一部分中，泵室2106的體積藉由圖6至16所描述的差分驅動方式使隔膜2112朝向電極E2偏移而增加。此情形使得流體2102經由閥2104而進入泵室2106。在泵週期的第二部分中，泵室2106的體積藉由圖6至16所描述的差分驅動方式使隔膜2112朝向電極E1偏移而減少。此情形使流體2110經由閥2108而離開泵室2106。閥2104及2108可形成一止回閥。藉由重複泵週期，流體可因此從隔膜閥左側的泵輸入端被傳送至隔膜閥右側的泵輸出端。

102、104、202、204:控制訊號 106、206、308:接地 108、208、210:偏壓電壓 E0、E0’:中間電極 E1、E1’:外側電極 E2、E2’:外側電極 612、622、632:參考電位 302:交流控制訊號 304、1504、1506:電壓電位 502、504:電容 600、610、620、630、1510、1512:驅動電路 602、1500、1500’:驅動單元 610:第一驅動單元 614、624、634、1502、1514:電極訊號 702:反相器電路 802:反相器 804、806:數位類比轉換器 902、1002、1102:非反相放大器階級 904、1004、1104:運算放大器 906、908、1006、1008、1106、1108:電阻 1202:電池 1204:固定電壓源 1206:直流/負直流轉換器 1208:低壓差穩壓器 1210:固定電壓源 1212:直流/負直流轉換器 1214:低壓差穩壓器 16₁、16 ₂:可移動元件 20、120:MEMS裝置 22b、22c、22d、22e:驅動結構 22b ₁、22b ₂、22c ₁、22c ₂、22d ₁、22d ₂、22e ₁、22e ₂:電極元件 26:主動結構 28 ₁、28 ₂、28 ₃、28 ₄:間隙 12 ₁、12 ₂、12 ₃、12 ₄:MEMS層 32 ₁、32 ₂、32 ₃、32 ₄:互連層 42:第一晶片 44:第二晶片 36:空腔 18:平面方向 U ₁、U ₂、U ₃、U ₄:參考標記 18a、18b、38 ₁、38 ₂、38 ₃:開口 108 ₁、108 ₂:定子電極 114a ₁、114a ₂、114a、114b、114 b ₁、114 b ₂:梳狀電極結構 112:可移動電極 116:參考狀態 14 ₂:平面 115、115 ₁、115 ₂:連接結構 1700:微機電揚聲器系統 1702:處理單元 2102:流體 2104:閥 2106:泵室 2108:閥 2110:流體 2112:隔膜

以下詳細說明將配合圖式進行說明以更好地理解，其中相同的圖式標記用於指示附圖及說明中的相同部分。圖1顯示一種三電極靜電驅動的第一結構的示意圖；圖2顯示一種三電極靜電驅動的第二結構的示意圖；圖3顯示一種三電極靜電驅動的第三結構的示意圖；圖4顯示圖3的三電極靜電驅動的第三結構中可能會造成靜電驅動故障的電容耦合的示意圖；圖5顯示圖3的三電極靜電驅動的第三結構的改良而可減少電容耦合的示意圖；圖6顯示本發明一實施例的三電極靜電驅動的結構示意圖；圖7顯示本發明一實施例的從一類比來源訊號產生一差分驅動訊號的一電路配置的示意圖；圖8顯示本發明一實施例的從一數位來源訊號產生一差分驅動訊號的一電路配置的示意圖；圖9顯示本發明一實施例的圖6的第一驅動電路610的實施範例的示意圖；圖10顯示本發明一實施例的圖6的第二驅動電路620的實施範例的示意圖；圖11顯示本發明一實施例的圖6的第三驅動電路630的實施範例的示意圖；圖12顯示本發明一實施例的用以取得一電池1202所提供的圖6的參考電位612、622、632的電路實施範例的示意圖；圖13顯示本發明一實施例的圖6的驅動單元602的實施範例的示意圖；圖14a顯示本發明一實施例的圖6的驅動單元602的部分主動結構的第一狀態的實施範例的示意性俯視圖；圖14b是圖14a的主動結構的補償狀態的示意圖；圖14c-d顯示一實施例的MEMS的另一主動結構的示意圖(其為圖6中的驅動單元602的實施範例，其中面向固定電極的梳狀電極在空間上彼此沿著y方向分開)；圖15及16顯示本發明不同實施例的六電極靜電驅動的二替代結構的示意圖；圖17顯示一實施例的圖6至16所描述的使用靜電驅動機制的微機械揚聲器系統的示意圖；圖18-20顯示本發明的不同實施例的使用圖6至16所描述的靜電驅動機制的閥組件的不同配置的示意圖；以及圖21顯示一實施例的使用圖6至16所描述的靜電驅動機構的泵的示意圖。

600:驅動電路

602:驅動單元

610、620、630:驅動電路

612、622、632:參考電位

614、624、634:電極訊號

E0:中間電極

E2:外側電極

Claims

一種設備，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中該靜電驅動單元具有一可移動元件，該可移動元件具有一第一電極，可藉由該靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動，其中該設備包含：一第一驅動電路，設定成基於一第一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用該第一電極訊號驅動該第一電極；一第二驅動電路，設定成基於一第二驅動訊號及相對於高於該第一參考電位的一第二參考電位而產生一第二電極訊號，並使用該第二電極訊號驅動該第二電極；以及一第三驅動電路，設定成基於該第二驅動訊號及相對於低於該第一參考電位的一第三參考電位而產生一第三電極訊號，並使用該第三電極訊號驅動該第三電極，其中該第二電極訊號及該第三電極訊號是同相位的交流電壓訊號，彼此波形相對應，但彼此之間相差該第二參考電位及該第三參考電位之間的電位差；以及其中該第一電極訊號是一交流電壓訊號，其波形與該第二參考電位及該第三參考電位的反相波形相對應。
如請求項1所述的設備，其中該第二電極訊號及該第三電極訊號為相同相位的交流電壓訊號，且彼此具有相對應的波形及振幅，但彼此相差該第二參考電位與該第三參考電位之間的電位差。
如請求項1或2所述的設備，其中該第二參考電位與該第一參考電位之間的電位差相等於該第一參考電位與該第三參考電位之間的電位差。
如請求項1至3任一項所述的設備，其中該第二驅動訊號及該第三驅動訊號對應於該第一驅動訊號偏移相位180度。
如請求項1至4任一項所述的設備，其中當驅動該靜電驅動單元時，該第二驅動訊號的電位持續相等或高於該第一驅動訊號的電位。
如請求項1至5任一項所述的設備，其中當驅動該靜電驅動單元時，該第三驅動訊號的電位持續相等或低於該第一驅動訊號的電位。
如請求項1至6任一項所述的設備，其中該第一驅動訊號、該第二驅動訊號及該第三驅動訊號的至少其中一者是一聲音訊號。
如請求項1至7任一項所述的設備，其中該第一驅動訊號及該第二驅動訊號為類比訊號，且該設備更包含一反相器電路，將該第一驅動訊號進行反相而產生該第二驅動訊號。
如請求項1至7任一項所述的設備，其中該第一驅動訊號及該第二驅動訊號為類比訊號，且該設備更包含一反相器電路，將該第二驅動訊號進行反相而產生該第一驅動訊號。
如請求項1至9任一項所述的設備，其中該第一驅動訊號及該第二驅動訊號為類比訊號，且該設備更設定成接收一數位驅動訊號；該設備更包含：一反相器，將該數位驅動訊號進行反相；以及一第一數位類比轉換器，設定成將該數位驅動訊號轉換成與該第一驅動訊號相對應的一類比訊號；以及一第二數位對類比轉換器，設定成將被反相的該數位驅動訊號轉換成與該第二驅動訊號相對應的一類比訊號。
如請求項1至9任一項所述的設備，其中該設備更設定成接收一數位驅動訊號；該設備更包含一反相器，將該數位驅動訊號進行反相；其中該第一驅動電路是設定成使用該數位驅動訊號做為該第一驅動訊號來驅動該第一電極；其中該第二驅動電路及該第三驅動電路是設定成使用被反相的該驅動訊號做為該第二驅動訊號及該第三驅動訊號，以分別驅動該第二電極及該第三電極。
如請求項1至11任一項所述的設備，其中該第一驅動訊號及該第二驅動訊號一起形成用於該等電極的一差分驅動訊號。
如請求項12所述的設備，其中該差分驅動訊號是一對稱差分驅動訊號或一非對稱差分驅動訊號。
如請求項1至13任一項所述的設備，更包含：一第二固定電壓源，設定成提供該第二參考電位至該第二驅動電路；以及一第三固定電壓源，設定成提供該第三參考電位至該第三驅動電路。
如請求項14所述的設備，其中該第二固定電壓源包含：一直流/直流轉換器階級，設定成接收來自一電池的一正電位，並基於對該裝置及該MEMS相關元件進行供電的一電池的一正電位而產生該第二參考電位，以及一低壓差(LDO)穩壓器，設定成接收來自該直流/直流轉換器的該第二參考電位，並產生一調整後第二參考電位至該第二驅動電路；以及其中該第三固定電壓源包含：一直流/直流轉換器階級，設定成接收來自該電池的該正電位，並基於該電池的該正電位而產生該第三參考電位，以及一低壓差穩壓器，設定成接收從該直流/直流轉換器接收該第三參考電位，並提供一調整後第三參考電位至該第三驅動電路。
如請求項14或15所述的設備，其中該第一驅動電路接收的該第一參考電位是對該裝置及該MEMS相關元件進行供電的一電池的負電位。
如請求項14或15所述的設備，更包含一第一固定電壓源，設定成提供該第一參考電位至該第一驅動電路。
一種設備，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中該靜電驅動單元包含一第一可移動元件，具有一第一電極，可藉由該靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動，其中該第一可移動元件或該靜電驅動單元所包含的一第二可移動元件具有一第四電極，該第四電極可藉由該靜電驅動單元的一第五電極及一第六電極以靜電進行驅動，其中該設備包含：一驅動電路，設定成基於一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用該第一電極訊號來驅動該第一電極；其中該驅動電路更設定成將該第一電極訊號進行反相，以及使用被反相的該第一電極訊號來驅動該第四電極；其中該驅動電路更設定成施加高於該第一參考電位的一第二參考電位至該第二電極及該第六電極，以及施加低於該第一參考電位的一第三參考電位至該第三電極及該第五電極。
一種設備，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中該靜電驅動單元包含一第一可移動元件及一第二可移動元件，該第一可移動元件具有一第一電極，可藉由該靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動，該第二可移動元件具有一第四電極，可藉由該靜電驅動單元的一第五電極及一第六電極以靜電進行驅動，其中該設備包含：一驅動電路，設定成基於一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，並使用該第一電極訊號驅動該第一電極；其中該驅動電路更設定成對該第一電極訊號進行反相，以及使用被反相的該第一電極訊號來驅動該第四電極；其中該驅動電路更設定成施加高於該第一參考電位的一第二參考電位至該第二電極及該第五電極，以及施加低於該第一參考電位的一第三參考電位至該第三電極及該第六電極。
如請求項1至19所述的設備，其中該聲音產生裝置是實現於一微機電系統中的一微機電聲音產生裝置(microelectromechanical sound-generating device implemented in a microelectromechanical system，MEMS)。
一種揚聲器系統，包含：一聲音產生裝置，其中該聲音產生裝置是設定成使用一或多個驅動單元來產生聲音，其中每個驅動單元包含具有一可移動元件，每個可移動元件具有一第一電極，可藉由該驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動；以及如請求項1至20任一項所述的一設備，設定成對該驅動單元進行差分驅動。
如請求項21所述的揚聲器系統，其中每個驅動單元包含複數個可移動元件，每個可移動元件具有一第一電極，藉由該驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動；其中該設備是設定成對該一或多個驅動單元的該等可移動元件進行差分驅動。
如請求項21或22所述的揚聲器系統，其中每個驅動單元包含一或多個可移動元件，每個可移動元件具有一第一電極，可藉由該驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動；其中該揚聲器系統包含如請求項1至19任一項所述的複數個設備，其中每個設備設定成對該一或多個驅動單元的其中至少一者進行差分驅動。
如請求項21至23任一項所述的揚聲器系統，其中該揚聲器系統是實現於一單晶片系統(SoC)或一封裝系統(SiP)的一微機電揚聲器系統。
一種裝置，具有如請求項21至24任一項所述的揚聲器系統，其中該裝置是一近場揚聲器、一耳機或一助聽器。
一種方法，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中該靜電驅動單元具有一可移動元件，該可移動元件具有一第一電極，可藉由該靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動，其中該方法包含步驟：基於一第一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，以及使用該第一電極訊號來驅動該第一電極；基於一第二驅動訊號及相對於高於該第一參考電位的一第二參考電位而產生一第二電極訊號，以及使用該第二電極訊號來驅動該第二電極；以及基於該第二驅動訊號及相對於低於該第一參考電位的一第三參考電位而產生一第三電極訊號，以及使用該第三電極訊號來驅動該第三電極；其中該第二電極訊號及該第三電極訊號為同相位的交流電壓訊號，兩者之間的波型相對應，但兩者之間相差該第二參考電位與該第三參考電位之間的電位差；以及其中該第一電極訊號是一交流電壓訊號，相對於該第二電極訊號及該第三電極訊號的波型具有反相的波型。
一種方法，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中該靜電驅動單元具有一第一可移動元件，該第一可移動元件具有一第一電極，可藉由該靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動，其中該第一可移動元件或該靜電驅動單元所包含的一第二可移動元件具有一第四電極，可藉由該靜電驅動單元的一第五電極及一第六電極以靜電進行驅動，其中該方法包含步驟：基於一第一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，以及使用該第一電極訊號來驅動該第一電極；對該第一電極訊號進行反相，並使用被反相的該第一電極訊號來驅動該第四電極；施加高於該第一參考電位的一第二參考電位至該第二電極及該第六電極；以及施加低於該第一參考電位的一第三參考電為至該第三電極及該第五電極。
一種方法，用於驅動一聲音產生裝置的一靜電驅動單元，其中該靜電驅動單元具有一第一可移動元件及一第二可移動元件，該第一可移動元件具有一第一電極，可藉由該靜電驅動單元的一第二電極及一第三電極以靜電進行驅動，該第二可移動元件具有一第四電極，可藉由該靜電驅動單元的一第五電極及一第六電極以靜電進行驅動，其中該方法包含步驟：基於一驅動訊號及相對於一第一參考電位而產生一第一電極訊號，以及使用該第一電極訊號來驅動該第一電極；對該第一電極訊號進行反相，並使用被反相的該第一電極訊號來驅動該第四電極；施加高於該第一參考電位的一第二參考電位至該第二電極及該第五電極；以及施加低於該第一參考電位的一第三參考電為至該第三電極及該第六電極。