(57)【要約】【０００７】  本発明は、バックプレートと、このバックプレートに対して移動可能なダイヤフラムとを備えたＭＥＭＳトランスデューサ素子と、このダイヤフラムとバックプレートとの間にＤＣバイアス電圧を供給するように構成された制御可能なバイアス電圧発生器と、このＭＥＭＳトランスデューサ素子からの電気信号を受信して出力信号を供給する増幅器とを備えた、ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリに関する。この増幅器は、このＭＥＭＳトランスデューサ素子からの電気信号を１つの増幅器ゲイン設定に基づいて増幅するように構成されている。また、このマイクロフォンアセンブリの電源オン時にキャリブレーションルーチンを実行し、上記のＤＣバイアス電圧および／または増幅器ゲイン設定に関する情報を決定するように構成されたプロセッサを備えている。さらに、本発明はこのＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの製造方法に関する。【選択図】  図１
2015523764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ（１）であって、
バックプレート（１７）と、当該バックプレート（１７）に対して移動可能なダイヤフラム（１８）とを備えた、ＭＥＭＳトランスデューサ素子（２）と、
前記ダイヤフラム（１８）と前記バックプレート（１７）との間に印加されるＤＣバイアス電圧を供給するように構成された、バイアス電圧発生器（６）と、
前記ＭＥＭＳトランスデューサ素子（２）からの電気信号を受信し、出力信号を提供するための増幅器（７）であって、前記増幅器（７）は、所定の増幅器のゲインの設定に対応して前記ＭＥＭＳトランスデューサ素子（２）からの前記電気信号を増幅するように構成された、増幅器と、
前記マイクロフォンアセンブリ（１）の電源オン時にキャリブレーションルーチンを実行するように構成され、前記ＤＣバイアス電圧および／または前記所定の増幅器のゲインの設定に関する情報を決定する、プロセッサ（８）と、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ。
【請求項２】
前記プロセッサ（８）は、前記増幅器のゲインの設定および／または前記電圧発生器によって印加される前記ＤＣバイアス電圧が、前記キャリブレーションルーチンにおいて決定された前記情報に応じて設定されるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ（１）。
【請求項３】
前記情報を格納するための揮発性メモリ（９）をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサ（８）は、前記キャリブレーションルーチンで決定された前記情報を前記揮発性メモリ（９）に格納するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ。
【請求項５】
前記プロセッサ（８）は、前記揮発性メモリ（９）から前記情報を読みだし、前記揮発性メモリ（９）からの前記情報に従って、前記増幅器（７）のゲインおよび／または前記電圧発生器（６）の前記ＤＣバイアス電圧を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項３または４に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ。
【請求項６】
前記増幅器（７）に電気信号を供給することができる試験信号発生器（１５）を備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ。
【請求項７】
追加のバックプレートを備え、前記ダイヤフラム（１８）が、前記バックプレート（１７）と当該追加のバックプレートとの間に配設されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ（１）を作動する方法であって、
前記方法は、キャリブレーションルーチンと作動段階とを備え、
前記キャリブレーションルーチンは、前記マイクロフォンアセンブリ（１）の電源オン後に実行され、前記電圧発生器（６）のＤＣバイアス電圧の設定および／または前記増幅器（７）のゲインの設定に関する情報が、前記キャリブレーションルーチンにおいて決定され、
前記作動段階は、前記キャリブレーションルーチンの後に実行され、前記ＤＣバイアス電圧および／または前記増幅器（７）のゲインが、前記キャリブレーションルーチンの間に決定された前記情報にしたがって、前記作動段階において設定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記キャリブレーションルーチンにおいて、前記ＤＣバイアス電圧設定および／または前記増幅器（７）のゲインの設定に関する前記情報が、揮発性メモリ（９）に格納され、
前記作動段階の最初に、前記プロセッサ（８）が、前記揮発性メモリ（９）から前記情報を読み出し、当該情報にしたがって前記ＤＣバイアス電圧および／または前記増幅器（７）のゲインを設定する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記キャリブレーションルーチンは、以下のステップ、
前記電圧発生器（６）によって印加される前記ＤＣバイアス電圧を開始値に設定するステップと、
コラプスが検出されるまで前記ＤＣバイアス電圧を段階的に増加するステップと、
前記ＤＣバイアス電圧の設定を格納するステップであって、前記ＤＣバイアス電圧が前記コラプスの電圧より小さくなるように設定されるステップと、
を備えることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＤＣバイアス電圧の設定が、前記バイアス電圧を段階的に増加する回数に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャリブレーションルーチンは、以下のステップ、
試験信号発生器（１５）からの電気試験信号をプロセッサ（８）に供給するステップと、
段階的に前記増幅器（７）の前記ゲインを増加し、当該増幅器の出力信号を測定することによって、当該増幅器（７）のゲイン設定のための最適値を決定するステップと、
を備えることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ゲインの設定の最適値が、前記ゲインの段階的な増加によって、かつそれぞれの段階的な増加に対し、前記増幅器（７）の出力の大きさが所望の大きさに達したか否かを検出することによって決定されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックプレートと、当該バックプレートに対して移動可能なダイヤフラムとを備えたＭＥＭＳトランスデューサ素子と、ダイヤフラムとバックプレートとの間にＤＣバイアス電圧を供給するのに適合した制御可能なバイアス電圧発生器と、を備えたＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリに関する。さらに、本発明はこのＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの製造方法に関する。
【０００２】
ＭＥＭＳコンデンサマイクロフォンの製造における重要な問題は、このＭＥＭＳマイクロフォンのダイヤフラムのコンプライアンスおよび張力がマイクロフォン毎に変化することである。
【０００３】
製造プロセスが完了した後で、このマイクロフォンを校正する方法が知られている。特許文献１は、このマイクロフォンが製造プロセスの最後のステップで、外部の基準音源を用いて構成される方法を開示している。しかしながら、この方法はいくつかの不利な点を有している。この方法は、大きな試験工数と、このマイクロフォンにキャリブレーション結果を読み込むための追加のピンを必要とする。さらに、この方法は、もしマイクロフォンの電源がオフとなっていても、このキャリブレーションプロセスで決定された情報を格納することができる、不揮発性メモリを必要とする。このような不揮発性メモリは高価であり、場所を取り、また集積回路で実現することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願第１９０６７０４Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記の不利な点の少なくとも１つを克服することである。
【０００６】
上記の目的は、本願の独立請求項に記載の、ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリと、ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの作動方法とによって達成される。さらなる特徴、有利な実施形態および応用例が従属項に記載されている。
【０００７】
本発明の１つの態様によれば、本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリは、バックプレートと、このバックプレートに対して移動可能なダイヤフラムとを備えたＭＥＭＳトランスデューサ素子と、ダイヤフラムとバックプレートとの間にＤＣバイアス電圧を供給するのに適合した制御可能なバイアス電圧発生器と、このＭＥＭＳトランスデューサ素子からの電気信号を受信して出力信号を供給する増幅器とを備え、この増幅器は、このＭＥＭＳトランスデューサ素子からの電気信号を１つの増幅器ゲイン設定に基づいて増幅するように構成されており、またこのマイクロフォンアセンブリの電源オン時にキャリブレーションを実行し、上記のＤＣバイアス電圧および／または増幅器ゲイン設定に関する情報を決定するように構成されたプロセッサを備えている。
【０００８】
上記の増幅器は前置増幅器であってよい。上記の増幅器ゲイン設定は、変更されてよく、また異なるレベルに設定されてよい。
【０００９】
上記のＤＣバイアス電圧発生器は、発生されるＤＣ電圧が異なる値に設定できるように制御可能であってよい。
【００１０】
本発明によるマイクロフォンアセンブリが電源オンされるたびに、キャリブレーションルーチンが実行されるので、このキャリブレーションルーチンは、このマイクロフォンアセンブリの感度を変化させる、あるいはこのマイクロフォンアセンブリの製造プロセス完了後の誤差を大きくする経年変化または環境の影響を考慮することができる。たとえば、はんだ工程は、もしこれがこのマイクロフォンの製造完了後に、たとえばこのマイクロフォンアセンブリが携帯電話に組み込まれる時に行われると、マイクロフォンアセンブリの感度を変化し得る。これに対応して、本発明は、このマイクロフォンアセンブリの感度の変化またはこのマイクロフォンアセンブリの総合感度に影響する他のパラメータのばらつきを、この製造プロセスが完了した後でも補償することができる。
【００１１】
一般的に、ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの感度は、ほとんどバイアス電圧発生器のばらつきおよび上記のＭＥＭＳトランスデューサ素子の感度ばらつきに依存する。さらに、このＭＥＭＳトランスデューサ素子の感度ばらつきは、上記のダイヤフラムとバックプレートとの間に印加される電圧でほぼ決定される。この電圧がある決まった値を越えると、このダイヤフラムは物理的にバックプレートに接触する。これはコラプス事象（collapse event）として知られている。そしてこの電圧は、その発生から、コラプス電圧と呼ばれている。
【００１２】
このバイアス電圧発生器のばらつきは、ＡＳＩＣプロセスに依存しており、コストダウン設計と共にさらに低減することは容易ではない。これに代えて、本発明によるマイクロフォンアセンブリの電源オン時に実行されるキャリブレーションルーチンは、最適化されたバイアス電圧設定の測定を可能とする。この目的のため、上記の電圧発生器のバイアス電圧設定は、コラプス事象に対応して決定されてよい。
【００１３】
本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリは、コラプス事象を引き起こすために必要な上記のバイアス電圧のキャリブレーションルーチンを実行することができる。このキャリブレーションルーチンは、上記の増幅器のゲイン設定および／または上記のバイアス電圧発生器のバイアス電圧設定を選択することができ、このＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの製造におけるばらつきを相殺することができる。とりわけ、上記のＭＥＭＳトランスデューサのコラプス事象に対応した電圧および上記のバイアス電圧発生器によって供給される電圧は、ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ毎にばらつき易い。このＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの良好な性能を得るためには、このアセンブリの所定のばらつきが越えられてはならない。
【００１４】
しかしながら、このキャリブレーションルーチンは、上記のコラプス事象を引き起こすのに必要なバイアス電圧の正確な値を測定する必要は無い。この代わりに、このキャリブレーションルーチンは、上記のコラプス事象を引き起こすバイアス電圧を供給するバイアス電圧発生器の設定を決定してよい。この結果、このバイアス電圧発生器のばらつきは、このバイアス電圧発生器によって供給される正確な電圧を知ることなく相殺することができる。
【００１５】
さらに、上記のプロセッサは、電気信号のみを用いて上記のキャリブレーションルーチンを実行する。これにより、このキャリブレーションルーチンのための外部音源は必要無い。このため複雑かつ高価な試験工程はもはや必要ではない。さらに、このキャリブレーションルーチンの結果に関して外部からの情報をこのマイクロフォンに供給するのに従来必要であった追加のピンは、もはや必要では無い。その代わりに、このキャリブレーションルーチンは、このマイクロフォンの内部で実行される。
【００１６】
しかしながら、上記のＤＣバイアス電圧発生器および増幅器は、代替の実施形態においては制御可能でなくともよい。１つの実施形態によれば、このＤＣバイアス電圧発生器は、固定バイアス電圧を供給してよい。この実施形態においては、この増幅器のゲイン設定は可変である。詳細には、このゲイン設定は、上記のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリのばらつきが維持されるように選択されてよい。
【００１７】
もう１つの実施形態によれば、上記の増幅器は、固定ゲイン設定を有してよい。しかしながら、この実施形態においては、上記のバイアス電圧発生器は制御可能である。このバイアス電圧設定は、上記のＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリのばらつきが維持されるように選択することができる。
【００１８】
１つの実施形態においては、上記のプロセッサは、上記の増幅器ゲイン設定および／または上記の電圧発生器によって印加されるＤＣバイアス電圧が、上記のキャリブレーションルーチンにおいて決定された情報に応じて設定されるように構成されている。
【００１９】
好ましくは、この増幅器のゲインは、抵抗およびコンデンサのような回路素子や、この増幅器にカップリングされたフィードバック回路の部品の電気的パラメータを変更することによって調整可能である。増幅器は、単に１個のトランジスタの増幅器またはバッファであってよく、好ましくはＣＭＯＳトランジスタを用いてよく、あるいは多段オペアンプのようなもっと複雑な回路であってよい。
【００２０】
１つの好ましい実施形態においては、本発明によるマイクロフォンは、情報を格納するための揮発性メモリを備える。詳細には、上記のキャリブレーションルーチンの間に決定された情報がこの揮発性メモリに格納されてよい。さらに上記のゲイン設定およびＤＣバイアス電圧が、この情報に従って設定されてよい。上記のキャリブレーションルーチンは、このマイクロフォンアセンブリが電源オンされるたびに実行されるので、このメモリは揮発性であってよい。このマイクロフォンが電源オフされた時には、この情報は格納する必要がない。その代わりに、新しい感度情報が、このマイクロフォンが電源オンされるたびに決定され、この際環境および経年変化が考慮される。
【００２１】
さらに、不揮発性メモリと比べ、揮発性メモリはいくつかの利点を提供する。特に揮発性メモリは、安価でありかつ集積回路で容易に実現できる。
【００２２】
さらに上記のマイクロプロセッサは、上記のキャリブレーションルーチンで決定された情報をこの揮発性メモリに格納するように構成されていてよい。
【００２３】
１つの実施形態においては、このプロセッサは、この揮発性メモリから情報を読みだし、この揮発性メモリからの情報に従って、上記の増幅器のゲインおよび／または上記の電圧発生器のＤＣバイアス電圧を制御するように構成されていてよい。
【００２４】
さらに、本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリは、電気信号を上記の制御可能な増幅器に供給することができる試験信号発生器を備えてよい。この試験信号発生器は、上記のトランスデューサ素子からの信号をシミュレートすることができる。しかしながら、この試験信号発生器からの信号は、既知であり、この増幅器の出力を観測するだけでそのゲインを観測することができる。
【００２５】
このマイクロフォンアセンブリは、さらに上記の増幅器を上記の試験信号発生器に接続することができるスイッチを備えてよい。
【００２６】
さらに、１つの実施形態においては、本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリはさらに、追加のバックプレートを備えてよく、上記のバックプレートとこの追加のバックプレートとの間に上記のダイヤフラムが配設される。デュアルバックプレートマイクロフォンは、改善された感度を提供する。第１のバイアス電圧が、この第１のバックプレートとダイヤフラムとの間に印加されてよく、第２のバイアス電圧が、この第２のバックプレートとダイヤフラムとの間に印加されてよい。ここに記載される、最適のバイアス電圧を決定する方法は、この場合２回使用されてよく、第１のバイアス電圧を決定するために１回、第２のバイアス電圧を決定するために１回用いられてよい。
【００２７】
本発明の第２の態様によれば、本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの作動方法は、キャリブレーションルーチンと作動段階とを備え、このキャリブレーションルーチンは、このＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの電源オン後に実行され、上記の電圧発生器のＤＣバイアス電圧設定および／または上記の増幅器のゲイン設定の情報がこのキャリブレーションルーチンにおいて決定され、上記の作動段階はこのキャリブレーションルーチン後に実行され、上記のＤＣバイアス電圧および／または上記の増幅器のゲイン設定は、この作動段階においてこのキャリブレーションルーチンの間に決定される上記の情報に従って設定される。
【００２８】
１つの実施形態においては、このキャリブレーションルーチンは、以下のステップ、
−上記の電圧発生器によって印加される上記のＤＣバイアス電圧を開始値に設定するステップと、
−コラプスが検出されるまでこのＤＣバイアス電圧を段階的に増加するステップと、
−ＤＣバイアス電圧の設定を格納するステップであって、このＤＣバイアス電圧が上記のコラプスの電圧より小さい電圧に設定されるステップと、
を備える。
【００２９】
特に上記のコラプス電圧に対応する、上記のトランスデューサ素子に印加されるバイアス電圧の正確な数値を決定することは必要無い。その代わりに、本発明による方法は、上記のコラプス事象に対応する上記の電圧発生器の設定を決定する。
【００３０】
詳細には、上記の電圧発生器によって印加されるＤＣ電圧の初期開始値は、むしろこのバイアス電圧発生器のばらつきのために、正確に知らなくともよい。したがって、この印加されるＤＣ電圧を絶対値で知る必要は無い。その代わりに、この電圧発生器の設定を相対値で知ることで十分である。
【００３１】
１つの実施形態においては、このバイアス電圧設定は、上記のコラプス事象が検出されるまでに行われた増加の回数に基づいて決定される。このＤＣバイアス電圧設定は、ルックアップテーブルを用いて決定されてよく、ここでこの増加の回数が入力パラメータとして用いられる。代替として、この段階的な増加の増加率がＤＣバイアス電圧設定に対応して選択されてよい。
【００３２】
ここでもまた作動段階の間のバイアス電圧の正確な値を知る必要は無い。
【００３３】
さらに、上記のキャリブレーションルーチンは、以下のステップ、
−試験信号発生器からの電気試験信号を増幅器に供給するステップと、
−段階的に増幅器のゲインを増加して、この増幅器の出力信号を測定することによってこの増幅器のゲイン設定のための最適値を決定するステップと、
を備えてよい。
【００３４】
具体的には、このゲイン設定のための最適値が、所望の増幅器ゲインを与える。この値は、ゲインを段階的に増加させ、各段階で増幅器出力の大きさが所望の大きさに達したかどうかを検出することによって決定されてよい。
【００３５】
以下に図を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリの１つの実施形態を示す図である。
【図２】キャリブレーションルーチンの第１のステップのフローチャートを示す図である。
【図３】キャリブレーションルーチンの第２のステップのフローチャートを示す図である。
【００３７】
図１は、ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ１の概略を示す。このＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ１は、ＭＥＭＳトランスデューサ素子２と集積回路部３とを備える。さらにこのＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ１は、電源電圧を印加するための入力端子４と出力端子５とを有する。
【００３８】
このＭＥＭＳトランスデューサ素子２は、バックプレート１７と、このバックプレート１７に対して移動可能なダイヤフラム１８とを備える。
【００３９】
上記の集積回路部３は、制御可能なバイアス電圧発生器６、前置増幅器７、プロセッサ８、およびメモリ９を備える。
【００４０】
この集積回路３はさらに、安定化電圧を供給する第２の電圧発生器を備えてよい。この第２の電圧発生器は、図１に示されていない。
この第２の電圧発生器は、安定化電圧を、上記のトランスデューサ素子２のバックプレート１７または移動可能なダイヤフラム１８のいずれか１つに、この安定化電圧を供給してよい。
【００４１】
上記のプロセッサ８は、上記の前置増幅器７のゲイン設定および上記の電圧発生器６によって印加されるＤＣバイアス電圧の少なくとも１つを設定するように構成されている。好ましくは、このＤＣバイアス電圧発生器６および前置増幅器は、両方とも制御可能であり、上記のプロセッサ８は、この前置増幅器７のゲイン設定および電圧発生器６によって印加されるＤＣバイアス電圧の両方を設定するように構成されている。しかしながら、１つの代替の実施形態によれば、このＤＣバイアス電圧発生器は、一定の大きさのバイアス電圧を供給してよい。この場合、上記のプロセッサ８は、上記の前置増幅器７のゲイン設定のみを設定してよい。もう１つの代替の実施形態においては、上記の前置増幅器７は、固定ゲイン設定を有してよく、またこのプロセッサは、この制御可能な電圧発生器６のＤＣバイアス電圧を設定できてよい。
【００４２】
好ましい実施形態においては、上記の前置増幅器７は、この前置増幅器７のゲイン設定を調整するデータ用の入力部を備える。この前置増幅器７は、フィードバックループ１０を介して上記のプロセッサ８に接続されている。このプロセッサ８は、さらに上記のメモリ９に接続されている。詳細には、このプロセッサ８は、情報をこのメモリ９に書き込み可能となっており、またこのメモリ９から情報を読み出し可能となっている。
【００４３】
特にこのプロセッサ８は、上記のマイクロフォンアセンブリ１のキャリブレーションルーチンを実行して、上記の前置増幅器のゲイン設定に関する情報を決定するよう構成されている。さらにこのプロセッサ８は、この情報を上記のメモリ９に格納するように構成されている。さらにこのプロセッサ８は、またこの情報をこのメモリ９から読みだすように構成されており、これによって上記の前置増幅器７のゲイン設定を調整するように構成されている。
【００４４】
この実施形態においては、上記のＤＣバイアス発生器６は、逆並列に接続された２つのダイオード１１，１２と、この発生器６の電圧出力を安定化するためのデータの入力部を有するディクソンポンプ１３とを備える。このディクソンポンプ１３は、上記のメモリ９の情報を直接変換する動作を行う。この情報は、このメモリ９から、上記のＤＣバイアス電圧発生器または上記のプロセッサ８によって直接読み出されてよい。後者の場合、このプロセッサ８は、上記の発生器６によって供給されるＤＣバイアス電圧を設定できるようになっている。
【００４５】
さらに、他のタイプのＤＣバイアス電圧発生器６を使用することも可能である。
【００４６】
さらに、上記の集積回路部３は、上記のトランスデューサ素子２と上記の前置増幅器７との間に接続されたカップリングコンデンサ１４を備える。
【００４７】
さらにこの集積回路部３は、試験信号発生器１５を備える。この試験信号発生器は、一定かつ明確に規定された信号を供給できるようになっている。この回路部３はさらに、上記の前置増幅器７を上記の試験信号発生器１５に接続できるスイッチ１６を備える。この前置増幅器７は、たとえばこの前置増幅器７の最適なゲイン設定が測定されるキャリブレーションルーチンの部分で、この試験信号発生器１５に接続されてよい。この増幅器のキャリブレーション中に、上記の試験信号発生器は、明確に規定された信号をこの増幅器に供給するのに用いられてよい。これによってこの増幅器のずれを、上記のトランスデューサ素子の他のずれとは独立して検査することができる。しかしながら、このマイクロフォンの作動段階の間では、上記のスイッチ１６は開放されており、上記の増幅器７は、上記の試験信発生器１５から分離されている。これに対応してこの前置増幅器７は、上記のトランスデューサ素子２のみに接続されている。
【００４８】
好ましくは、上記のメモリ９は、揮発性メモリである。すなわち。このメモリは格納された情報を保持するための電源を必要とする。上記のマイクロフォンアセンブリ１を電源オフした後は、この格納された情報は消失する。揮発性メモリは、不揮発性メモリに対して、集積回路で容易に実現できるという利点を持っている。また揮発性メモリは、安価であり、かつ不揮発性メモリより省スペースである。
【００４９】
上記のプロセッサ８は、上記の前置増幅器７のゲイン設定を設定できるようになっており、さらに上記のマイクロフォンアセンブリ１のキャリブレーションルーチンを実行できるようになっている。このキャリブレーションルーチンにおいて、上記の電圧発生器６によって上記のトランスデューサ素子２に印加されるＤＣ電圧が決定され、さらに上記の前置増幅器７のゲイン設定も決定される。このキャリブレーションルーチンは、このマイクロフォンアセンブリ１が電源オンされる毎に実行される。このキャリブレーションルーチンで決定された情報は上記の揮発性メモリ９に格納される。このキャリブレーションルーチンは、電源オンの際に毎回実行されるので、この情報が電源オンの際に毎回再決定されることから、このメモリ９は、不揮発性メモリである必要はない。
【００５０】
これは経年変化または環境の影響による上記のマイクロフォンアセンブリの感度の変化を管理することができる。このような管理は、キャリブレーションルーチンが製造プロセスの最後に１回だけ行われる場合は不可能である。環境の影響の例としては、たとえば携帯電話等での最終的なデバイスのアセンブリの際に行われる、はんだリフロープロセスがある。他の利点としては、この揮発性メモリは集積回路におけるハードウェア部品として実現でき、これによって小さなマイクロフォンアセンブリの構築が可能となるとういうことがある。
【００５１】
上記のキャリブレーションルーチンは、２つのステップを備える。最初のステップにおいて、上記の電圧発生器６によって上記のトランスデューサ素子２に供給されるバイアス電圧の最適値が決定される。第２のステップにおいて、上記の前置増幅器７の最適なゲイン設定が決定される。しかしながら、固定レベルのＤＣバイアス電圧を供給する電圧発生器６を用いた実施形態においては、このキャリブレーションルーチンの第１のステップのみが実行される。さらに、固定のゲイン設定を用いた前置増幅器７を備えた実施形態においては、このキャリブレーションルーチンの第１のステップのみが実行される。
【００５２】
上記のキャリブレーションルーチンが完了した後、上記のマイクロフォンアセンブリ１の作動段階が開始されてよい。
【００５３】
図２は、上記のキャリブレーションルーチンの第１のステップのフローチャートを示す。このキャリブレーションルーチンの第１のステップの際に、上記の前置増幅器７が上記の試験信号発生器１５に電気的に接続されないように、上記のスイッチ１６が開放される。しかしながら、この前置増幅器７は、上記のトランスデューサ素子２に接続されている。この第１のステップのステップＡにおいて、上記の制御可能なバイアス電圧発生器６によって、最小のバイアス電圧が上記のトランスデューサ素子２に印加される。この最小の電圧は、たとえば約９Ｖであってよい。しかしながら、このトランスデューサ素子２に印加される最小のバイアス電圧の正確な値を知る必要はない。
【００５４】
ステップＡの後、ステップＢが実行される。ステップＢにおいて、コラプス事象が検出されるか否かが決定される。このコラプス事象は、もし上記のトランスデューサ素子２の移動可能なダイヤフラム１８と上記のバックプレート１７との間に印加された電圧が、このバックプレート１７にダイヤフラム１８が直接接触するまで、このバックプレート１７に向かって引き込まれような力を及ぼすのに十分な場合に引き起こされる。
【００５５】
もしステップＢにおいて、コラプス事象が全く検出されなければ、ステップＣが実行される。ステップＣは、上記のバイアス電圧を、固定した値、たとえば０．１Ｖで増加することに対応する。しかしながらこの正確な増加値を知る必要はない。さらに、カウンタが、上記のコラプス事象が検出するまでに何回ステップＣが実行されたかをカウントする。ステップＢが実行された後、再びコラプス事象が検出された否かが確認される。ステップＢ，Ｃは、コラプス事象が検出されるまで繰り返される。
【００５６】
コラプス事象が検出された場合、ステップＤが実行される。ステップＤにおいて、上記のバイアス電圧発生器の最適なバイアス電圧設定が決定される。この設定は、ステップＣが実行されたサイクルの数から推定される。このステップＣのサイクル数が、上記のカウンタからパラメータｘとして読みだされる。
【００５７】
このパラメータｘに基づいて、上記のバイアス電圧発生器の設定が決定される。この設定は、それぞれの設定に関係づけられた可能なパラメータｘのルックアップテーブルを利用して選択されてよい。
【００５８】
しかしながら、上記のコラプス事象に対応したバイアス電圧の正確な数値を知る必要はない。その代わりに、上記のコラプス事象に対応した上記の電圧発生器６の設定を知ることで十分である。
【００５９】
たとえば上記のバイアス電圧発生器は、任意のスケールで種々の設定値を供給してよい。ステップＡにおいて、最小のバイアス電圧が印加される。この後、このキャリブレーションルーチンのステップＣにおいて、このバイアス電圧が知られていない増加値でｘ回増加される。さらに、ステップＤにおいて、上記の作動モードのためのバイアス電圧設定が、ｘより小さなｙを増加値に掛けたものを上記の最小のバイアス電圧に加えたものに決定される。コラプス事象が検出されるまでに実行される増加の回数ｘが入力パラメータとして与えらると、上記のルックアップテーブルは、上記のＤＣバイアス電圧のｙの設定を定める。代替としてこの設定は、ｘの固定された比率で計算されてよい。
【００６０】
一旦上記の最適なバイアス電圧が決定されると、この値は、ステップＥで揮発性メモリ９に格納され、この後上記のマイクロフォンアセンブリ１の作動段階で読みだされる。
【００６１】
上記のキャリブレーションルーチンの第１のステップが完了すると、このキャリブレーションルーチンの第２のステップが実行されて、上記の前置増幅器７の最適のゲイン設定が決定される。
【００６２】
図３は、上記の第２のステップのフローチャートを示す。この第２のステップにおいて、上記のスイッチ１６は、上記の前置増幅器を上記の発生器１５に接続する。これによって、一定の信号がこの前置増幅器７に印加されることが確実にされる。このキャリブレーションルーチンの第２のステップは、ステップＦで開始され、ゲインを、たとえば６ｄＢ等の最小値に設定する。ステップＧにおいて、この前置増幅器７の出力信号が観測され、この出力信号のピーク値が所定の値より大きいか否かが決定される。もし大きくなければ、ステップＨが実行されて、ゲインが増加される。もし大きければ、ステップＩが実行されて、上記の揮発性メモリ９にこのゲイン設定が格納される。
【００６３】
上記のキャリブレーションルーチンの第２のステップが完了した後、このキャリブレーションルーチンは完了する。
【００６４】
ここで、上記のマイクロフォンアセンブリ１の作動段階が開始される。この作動段階において、上記のプロセッサ８は、上記の揮発性メモリ９から上記の最適なゲイン設定および上記の最適なバイアス電圧を読み出し、これらの情報によって、上記の前置増幅器７および上記の電圧発生器６を設定する。
【符号の説明】
【００６５】
１  −  ＭＥＭＳマイクロフォンアセンブリ
２  −  トランスデューサ素子
３  −  集積回路部
４  −  入力端子
５  −  出力端子
６  −  バイアス電圧発生器
７  −  前置増幅器
８  −  プロセッサ
９  −  メモリ
１０  −  フィードバックループ
１１  −  ダイオード
１２  −  ダイオード
１３  −  ディクソンポンプ
１４  −  カップリングコンデンサ
１５  −  試験信号発生器
１６  −  スイッチ
１７  −  バックプレート
１８  −  ダイヤフラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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