KR20060070999A - Electret condenser microphone - Google Patents

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홍승수
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Abstract

본 발명은 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈에 의해 마이크의 출력신호가 영향을 받지 않게 할 수 있는 일렉트렛 콘덴서 마이크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일렉트렛인 백 플레이트; 상기 백 플레이트 사이에 일정 전하량을 가지며, 음압에 따라 이동하여 상기 백 플레이트 사이의 전기용량을 변동시키는 다이어프램; 및 상기 음압에 따라 백 플레이트와 다이어프램 사이에 변동되는 전기용량에 따른 출력신호를 제공받아 차동증폭하는 차동증폭기를 포함하는 일렉트렛 콘덴서 마이크를 제공한다. 상기한 본 발명에 따르면 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈에 의해 일렉트렛 콘덴서 마이크의 출력신호가 영향을 받지 않게 할 수 있는 효과가 있다. An object of the present invention is to provide an electret condenser microphone which can prevent the output signal of the microphone from being affected by noise flowing into the power source or the ground. The present invention for achieving the above object is an electret back plate; A diaphragm having a predetermined charge amount between the back plates, the diaphragm moving in accordance with a negative pressure to vary the capacitance between the back plates; And it provides an electret condenser microphone including a differential amplifier for receiving an output signal according to the capacitance varies between the back plate and the diaphragm according to the sound pressure. According to the present invention described above there is an effect that the output signal of the electret condenser microphone is not affected by the noise flowing into the power or ground.

마이크, 차동증폭기Microphone, Differential Amplifier

Description

일렉트렛 콘덴서 마이크{ELECTRET CONDENSER MICROPHONE}Electret condenser microphone {ELECTRET CONDENSER MICROPHONE}

도 1은 일반적인 일렉트렛 콘덴서 마이크의 구조도. 1 is a structural diagram of a general electret condenser microphone.

도 2는 종래기술에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크의 회로도. 2 is a circuit diagram of an electret condenser microphone according to the prior art.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크의 회로도. 3 is a circuit diagram of an electret condenser microphone according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

200: 일렉트렛 콘덴서 마이크200: electret condenser microphone

202 : 백 플레이트202: back plate

204 : 다이어프램204: Diaphragm

206 : 차동증폭부206: differential amplifier

208, 210, 214, 216 : 제1 내지 제4저항208, 210, 214, and 216: first to fourth resistors

212 : 연산증폭기212: operational amplifier

본 발명은 마이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원 또는 접지로부터 유입되는 노이즈로부터의 영향을 최소화하는 일렉트렛 콘덴서 마이크에 관한 것이다. The present invention relates to a microphone, and more particularly to an electret condenser microphone that minimizes the influence from noise introduced from power or ground.

마이크(Microphone)는 음 에너지를 전기 에너지로 변환하는 변환기(Transducer)로서, 그 변환방식에 따라 다이나믹 마이크(Dynamic Microphone)와 콘덴서 마이크(Condenser Microphone)로 나뉜다. A microphone is a transducer that converts sound energy into electrical energy, and is divided into a dynamic microphone and a condenser microphone according to the conversion method.

상기 다이나믹 마이크는 얇은 알루미늄 코일(Coil)에 연결되어 있는 가벼운 다이어프램(Diaphragm)과 영구자석(Magnet)으로 구성되어 있다. The dynamic microphone is composed of a light diaphragm and a permanent magnet connected to a thin aluminum coil.

상기 다이나믹 마이크의 다이어프램은 음원에서 발생된 음파에 따른 음압에 의해 움직이며, 이러한 다이어프램의 움직임에 따라 상기 다이어프램과 연결된 상기 코일이 움직인다. 상기 코일의 움직임에 따라 상기 코일과 상기 영구자석 사이에는 자기장이 형성되며, 상기 형성된 자기장에 의거 상기 음 에너지에 대응되는 전기 에너지가 출력된다. The diaphragm of the dynamic microphone moves by sound pressure according to sound waves generated from a sound source, and the coil connected to the diaphragm moves according to the movement of the diaphragm. As the coil moves, a magnetic field is formed between the coil and the permanent magnet, and electrical energy corresponding to the sound energy is output based on the formed magnetic field.

그리고 상기 콘덴서 마이크는 백 플레이트(Backplate)와 다이어프램 사이에 유지되어 있는 일정 전하량과 음압에 따라 상기 다이어프램의 움직임에 따른 전기용량의 변화로 인한 전기적 신호를 증폭기를 통해 출력한다. The condenser microphone outputs an electrical signal through an amplifier due to a change in capacitance caused by the movement of the diaphragm according to a predetermined amount of charge and a sound pressure held between the backplate and the diaphragm.

근래 콘덴서 마이크의 소형화를 위해 상기 백 플레이트로서 일렉트렛(Electret)이라 불리는 극성을 가진 물질을 채용하는 일렉트렛 콘덴서 마이크가 제안되었다. Recently, in order to miniaturize the condenser microphone, an electret condenser microphone employing a polar material called an electret as the back plate has been proposed.

상기 일렉트렛 콘덴서 마이크의 구조를 도 1을 참조하여 설명한다. The structure of the said electret condenser microphone is demonstrated with reference to FIG.

상기 일렉트렛 콘덴서 마이크는 일렉트렛인 백 플레이트(E)와 다이어프램(D)으로 구성된다. 상기 백 플레이트(E)와 상기 다이어프램(D) 사이에는 일정한 전하량이 존재하며, 상기 다이어프램(D)이 음압에 의해 움직이면 상기 백 플레이트(E) 와 상기 다이어프램(D) 사이의 전기용량이 변화된다. 상기 전기용량의 변화에 의거 상기 음압에 대응되는 전기 에너지가 출력된다. The electret condenser microphone is composed of a back plate (E) and a diaphragm (D) which are electrets. A constant amount of charge exists between the back plate E and the diaphragm D. When the diaphragm D moves by a negative pressure, the capacitance between the back plate E and the diaphragm D changes. The electric energy corresponding to the sound pressure is output based on the change of the capacitance.

이를 좀더 설명하면, 상기 일렉트렛 콘덴서 마이크의 전하량(Q: Charge)과 전기용량(C: Capacitance)과 인가 전압(E: Applied Voltage) 사이에는 수학식 1과 같은 관계가 있다. In more detail, there is a relationship as shown in Equation 1 between the charge amount (Q), the capacitance (C) and the applied voltage (E) of the electret condenser microphone.

Figure 112004060399027-PAT00001
Figure 112004060399027-PAT00001

상기 수학식 1과 같이 상기 일렉트렛 콘덴서 마이크로부터 출력되는 전압(E)은 상기 일정 전하량(Q)을 전기용량(C)으로 나눈 값에 대응되므로, 상기 전압(E)은 상기 전기용량(C)의 변화에 상응되어 가변된다. As shown in Equation 1, the voltage E output from the electret condenser micro corresponds to a value obtained by dividing the constant charge amount Q by the capacitance C, so that the voltage E is the capacitance C. It is variable corresponding to the change of.

그러나 상기 일렉트렛 콘덴서 마이크로부터 출력되는 전압(E)은 너무 작아서 반드시 증폭되어야 한다. However, the voltage E output from the electret condenser micro is too small and must be amplified.

종래의 일렉트렛 콘덴서 마이크의 회로를 도 2를 참조하여 설명한다. 여기서, 상기 도 2의 일렉트렛 콘덴서 마이크를 편이상 일렉트렛 콘덴서 마이크(100)와 증폭기(106)로 나누어 설명한다. The circuit of the conventional electret condenser microphone is explained with reference to FIG. Here, the electret condenser microphone of FIG. 2 will be divided into two or more electret condenser microphones 100 and amplifiers 106.

상기 일렉트렛 콘덴서 마이크(100)는 백 플레이트(102)와 다이어프램(104)으로 구성된다. 상기 백 플레이트(102)와 다이어프램(104) 사이에는 일정 전하량에 존재하여 상기 백 플레이트(102)와 다이어프램(104)사이에는 소정 전압이 유지된다. The electret condenser microphone 100 is composed of a back plate 102 and a diaphragm 104. The amount of electric charge is present between the back plate 102 and the diaphragm 104 so that a predetermined voltage is maintained between the back plate 102 and the diaphragm 104.

상기 다이어프램(104)이 음압에 의해 움직임에 따라 상기 백 플레이트(102)와 다이어프램(104) 사이의 용량이 가변되며, 그 가변된 용량에 의해 상기 백 플레이트(102)와 다이어프램(104) 사이의 전압이 가변된다. As the diaphragm 104 is moved by sound pressure, the capacitance between the back plate 102 and the diaphragm 104 is variable, and the voltage between the back plate 102 and the diaphragm 104 is changed by the variable capacitance. Is variable.

상기 백 플레이트(102)와 다이어프램(104) 사이의 전압은 상기 음압에 따른 전기에너지로서 증폭기(106)에 입력된다. 즉, 상기 백 플레이트(102)는 증폭기(106)의 입력단자와 연결되고, 상기 다이어프램(104)은 접지된다. The voltage between the back plate 102 and the diaphragm 104 is input to the amplifier 106 as electrical energy according to the sound pressure. That is, the back plate 102 is connected to the input terminal of the amplifier 106, the diaphragm 104 is grounded.

상기 증폭기(106)는 상기 백 플레이트(102)로부터 제공되는 상기 일렉트렛 콘덴서 마이크(100)의 출력을 증폭하여 출력한다. The amplifier 106 amplifies and outputs the output of the electret condenser microphone 100 provided from the back plate 102.

상기한 바와 같이 종래 일렉트렛 콘덴서 마이크 증폭회로는 단일 증폭기를 사용함에 따라 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈의 의한 영향을 받았다. 이에따라 상기한 일렉트렛 콘덴서 마이크 증폭회로를 채용하는 장치는 전원 또는 접지를 안정화하여만 했다. As described above, the conventional electret condenser microphone amplification circuit is affected by noise introduced into a power source or a ground by using a single amplifier. Accordingly, the apparatus employing the electret condenser microphone amplifier circuit described above only stabilized the power source or the ground.

그러나, 통신 단말기는 전원 또는 접지의 안정화를 위한 설계에 제약이 따르므로, 상기 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈에 의해 일렉트렛 콘덴서 마이크 증폭회로의 출력신호가 영향을 받아 음질이 저하되는 문제를 해소하기가 곤란하였다. However, since the communication terminal is limited in the design for stabilizing the power source or the ground, the output signal of the electret condenser microphone amplification circuit is affected by the noise flowing into the power source or the ground, so that the sound quality is reduced. Was difficult.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈에 의해 일렉트렛 콘덴서 마이크의 출력신호가 영향을 받지 않게 할 수 있는 일렉트넷 콘덴서 마이크를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made in order to improve the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide an electret condenser microphone which can prevent the output signal of the electret condenser microphone from being affected by noise flowing into the power source or the ground. do.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 일렉트렛인 백 플레이트; 상기 백 플레이트 사이에 일정 전하량을 가지며, 음압에 따라 이동하여 상기 백 플레이트 사이의 전기용량을 변동시키는 다이어프램; 및 상기 음압에 따라 백 플레이트와 다이어프램 사이에 변동되는 전기용량에 따른 출력신호를 제공받아 차동증폭하는 차동증폭기를 포함하는 일렉트렛 콘덴서 마이크를 제공한다. In order to achieve the above object and to solve the problems of the prior art, the present invention is an electret back plate; A diaphragm having a predetermined charge amount between the back plates, the diaphragm moving in accordance with a negative pressure to vary the capacitance between the back plates; And it provides an electret condenser microphone including a differential amplifier for receiving an output signal according to the capacitance varies between the back plate and the diaphragm according to the sound pressure.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

본 발명은 일렉트렛 콘덴서 마이크의 출력신호가 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈에 의해 영향을 받지 않게 하기 위하여 상기 일렉트렛 콘덴서 마이크로부터 출력되는 신호를 차동증폭부를 통해 차동증폭한다. The present invention differentially amplifies the signal output from the electret condenser microphone through the differential amplifier so that the output signal of the electret condenser microphone is not affected by noise introduced into power or ground.

상기 차동증폭부는 특성이 같은 2개의 증폭소자를 대칭적으로 접속하고 양자의 입력차에 비례한 출력을 얻는 증폭기로서, 전원 전압이나 온도 변화에 의한 노이즈를 상쇄한다. The differential amplifier is an amplifier that symmetrically connects two amplifying elements having the same characteristics and obtains an output proportional to the input difference between the two amplifiers. The differential amplifier cancels noise due to power supply voltage or temperature change.

이를 좀더 설명하면, 차동증폭부는 반전 입력단자와 비반전 입력단자 구비하며, 상기 반전 및 비반전 입력단자로 신호가 입력되면, 상기 차동증폭부는 두 신호의 차를 증폭한다. 그 결과, 상기 차동증폭부의 반전 및 비반전 입력단자로 입력되는 신호 중 동상(COMMON PHASE) 성분이 제거된다. In more detail, the differential amplifier includes an inverting input terminal and a non-inverting input terminal. When a signal is input to the inverting and non-inverting input terminals, the differential amplifier amplifies the difference between the two signals. As a result, the common phase component of the signal input to the inverting and non-inverting input terminals of the differential amplifier is removed.

일반적으로 전원 전압이나 접지로부터 유입되는 노이즈는 동상 성분이므로, 상기 차동증폭부는 상기 전원 전압이나 접지로부터 유입되는 동상 성분의 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다. In general, since the noise introduced from the power supply voltage or the ground is an in-phase component, the differential amplifier can effectively remove the noise of the in-phase component introduced from the power supply voltage or the ground.

상기한 차동증폭부의 동상성분 제거비율은 CMRR(COMMON MODE REJECTION RATIO)로서 표현되며, 상기 CMRR은 차동전압 이득과 동상전압 이득의 비로서, 값이 클수록 동상 성분의 잡음이 출력에 영향을 주지 않음을 나타낸다. 이에 따라 차동증폭부의 성능은 상기 CMRR의 값으로 표현되기도 한다. The common-phase rejection ratio of the differential amplifier is expressed as CMRR (COMMON MODE REJECTION RATIO). The CMRR is a ratio of the differential voltage gain and the common-phase voltage gain. Indicates. Accordingly, the performance of the differential amplifier may be expressed as a value of the CMRR.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크의 회로를 도 3을 참조하여 설명한다. 여기서, 상기 도 3의 일렉트렛 콘텐서 마이크를 편이상 일렉트렛 콘덴서 마이크(200)와 차동증폭부(206)로 나누어 설명한다. The circuit of the electret condenser microphone according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the electret condenser microphone of FIG. 3 is divided into two or more electret condenser microphones 200 and a differential amplifier 206.

일렉트렛 콘덴서 마이크(200)는 일렉트렛인 백 플레이트(202)와 다이어프램(204)으로 구성된다. 백 플레이트(202)와 다이어프램(204) 사이에는 일정 전하량에 존재하여, 이에 따라 백 플레이트(202)와 다이어프램(204)사이에는 소정 전압이 존재한다. The electret condenser microphone 200 is composed of a back plate 202 and a diaphragm 204 which are electrets. There is a certain amount of charge between the back plate 202 and the diaphragm 204, so that a predetermined voltage exists between the back plate 202 and the diaphragm 204.

음압에 의한 다이어프램(204)의 움직임에 따라 백 플레이트(202)와 다이어프램(204) 사이의 전기용량이 가변되며, 그 가변된 전기용량에 의해 백 플레이트(202)와 다이어프램(204) 사이의 전압이 가변된다. The capacitance between the back plate 202 and the diaphragm 204 varies according to the movement of the diaphragm 204 due to sound pressure, and the voltage between the back plate 202 and the diaphragm 204 is changed by the variable capacitance. Variable.

백 플레이트(202)와 다이어프램(204) 사이의 전압은 음 에너지에 대응되는 전기 에너지로서 차동증폭부(206)에 입력된다. 즉, 백 플레이트(202) 및 다이어프램(204)은 차동증폭부(206)의 두 입력단자와 연결된다. The voltage between the back plate 202 and the diaphragm 204 is input to the differential amplifier 206 as electrical energy corresponding to negative energy. That is, the back plate 202 and the diaphragm 204 are connected to two input terminals of the differential amplifier 206.

차동증폭부(206)는 연산증폭기(212)의 반전입력단자와 상기 백 플레이트(202) 사이에 연결되는 제1저항(208)과, 연산증폭기(212)의 비반전입력단자와 상기 다이어프램(204) 사이에 연결되는 제2저항(210)과, 제1 및 제2저항(208,210)을 통해 입력되는 일렉트렛 콘덴서 마이크(200)의 출력을 차동증폭하는 연산증폭기(212)와, 연산증폭기(212)의 비반전 입력단자와 접지간을 연결하는 제3저항(214)과, 연산증폭기(212)의 출력을 반전입력단자로 궤환하는 제4저항(216)으로 구성된다. The differential amplifier 206 includes a first resistor 208 connected between the inverting input terminal of the operational amplifier 212 and the back plate 202, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 212 and the diaphragm 204. Op amp 212 and Op amp 212 for differentially amplifying the output of the electret condenser microphone 200 inputted through the first and second resistors 208 and 210, and the second resistor 210 connected between A third resistor 214 connecting the non-inverting input terminal and ground to the fourth resistor 216 for feeding back the output of the operational amplifier 212 to the inverting input terminal.

차동증폭부(206)의 출력전압을 VO 라 하고, 차동증폭부(206)의 두 입력을 V+ 및 V- 라 할 때, 차동증폭부(206)의 증폭비는 수학식 2에 나타낸 바와 같다. When the output voltage of the differential amplifier 206 is V O and the two inputs of the differential amplifier 206 are V + and V − , the amplification ratio of the differential amplifier 206 is represented by Equation 2 same.

Figure 112004060399027-PAT00002
Figure 112004060399027-PAT00002

상기한 차동증폭부(206)의 증폭비는 제1 내지 제4저항(208,210,214,216)의 저항치의 조정을 통해 가변된다. The amplification ratio of the differential amplifier 206 is varied by adjusting the resistance of the first to fourth resistors 208, 210, 214, and 216.

또한 상기한 도 3의 예에서는 하나의 연산증폭기(212)로 구성한 차동증폭부(206)를 예시하였으나, 임피던스 조정 등을 목적으로 하여 다수개의 연산증폭기로 구성될 수 있음은 자명하다. In addition, in the example of FIG. 3, the differential amplifier 206 constituted by one operational amplifier 212 is illustrated. However, it is obvious that the operational amplifier may be configured by a plurality of operational amplifiers.

상기한 바와 같이 본 발명은 일렉트렛 콘덴서 마이크로부터 출력되는 신호를 차동증폭부를 통해 증폭함으로써, 일렉트렛 콘덴서 마이크의 출력신호에 유입된 노이즈를 상쇄한다. As described above, the present invention cancels the noise introduced into the output signal of the electret condenser microphone by amplifying the signal output from the electret condenser microphone through the differential amplifier.

본 발명에 따르면, 전원 또는 접지로 유입되는 노이즈에 의해 일렉트렛 콘덴서 마이크의 출력신호가 영향을 받지 않게 할 수 있는 일렉트렛 콘덴서 마이크가 제공된다. According to the present invention, there is provided an electret condenser microphone capable of preventing the output signal of the electret condenser microphone from being affected by noise flowing into the power source or ground.

이러한 본 발명은 일렉트렛 콘덴서 마이크로부터 출력되는 신호를 차동증폭부를 통해 차동증폭함으로써, 일렉트렛 콘덴서 마이크의 출력신호에 유입된 노이즈를 상쇄할 수 있는 이점이 있다. The present invention has an advantage of canceling the noise introduced into the output signal of the electret condenser microphone by differentially amplifying the signal output from the electret condenser microphone through the differential amplifier.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

Claims (2)

일렉트렛 콘덴서 마이크에 있어서,In the electret condenser microphone, 일렉트렛인 백 플레이트;Electret back plates; 상기 백 플레이트 사이에 일정 전하량을 가지며, 음압에 따라 이동하여 상기 백 플레이트 사이의 전기용량을 변동시키는 다이어프램; 및A diaphragm having a predetermined charge amount between the back plates, the diaphragm moving in accordance with a negative pressure to vary the capacitance between the back plates; And 상기 음압에 따라 백 플레이트와 다이어프램 사이에 변동되는 전기용량에 따른 출력신호를 제공받아 차동증폭하는 차동증폭기The differential amplifier receives the output signal according to the capacitance that varies between the back plate and the diaphragm according to the sound pressure differentially amplified 를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크. Electret condenser microphone comprising a. 제1항에 있어서, 상기 차동증폭기가,The method of claim 1, wherein the differential amplifier, 반전 및 비반전 입력단자를 통해 입력되는 신호를 차동증폭하는 연산증폭기; An operational amplifier for differentially amplifying a signal input through the inverting and non-inverting input terminals; 상기 마이크의 출력단자들과 상기 연산증폭기의 입력단자들 사이를 연결하는 저항부; 및 A resistor unit connecting between the output terminal of the microphone and the input terminal of the operational amplifier; And 상기 연산증폭기의 입력단자들중 어느 하나와 상기 연산증폭기의 출력단자를 연결하여, 상기 연산증폭기의 출력신호를 상기 연산증폭기의 입력으로 궤환하는 궤환회로A feedback circuit connecting one of the input terminals of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier to feedback the output signal of the operational amplifier to the input of the operational amplifier; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크.Electret condenser microphone comprising a.
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