발명의 명칭:센서신호를탐지하는반도체장치및이를� �함하는 센서시스템

기술분야

[1] 본발명은센서신호를탐지하는반도체장치 및 이를포함하는센서시스템에 관한것으로보다구체적으로는센서신호의유무 를판단하고이에 따라센서 신호를읽는반도체장치 및 이를포함하는센서시스템에 관한것이다.

배경기술

[2] 멤스마이크와같은센서에서출력되는신호를판 독하기위한반도체장치가 널리사용되고있다.

[3] 반도체장치를항상동작시키면센서가유의미한 신호를출력하지 않는

동안에도소모되는전력이증가하여 전력 효율이 떨어지는문제가있다.

[4] 이에따라탐지회로를이용하여 센서가유의미한신호를출력하는지탐지할 수있다.

[5] 도 1은종래의탐지 회로의문제를설명하는그래프이다.

[6] 종래의탐지 회로는입력신호 (1비를문턱전압 (1묘)과비교하여 입력

신호 (1 가문턱전압 (1¾)보다작으면로우레벨을가지고그렇지 않으면하이 레벨을갖는탐지신호 (0£1)를출력한다.

[7] 그러나입력신호 (1 가문턱전압 (1¾)과유사한수준을가지면서 진동하는 경우탐지신호 ^£1)의 레벨이불안정하여 센서의상태를특정할수없게되고 그결과센서시스템의동작에 이상이발생할수있으며 잦은스위칭으로오히려 소비 전력이증가할수도있다.

발명의상세한설명

기술적과제

[8] 본기술은센서신호를안정적으로탐지하는반도 체장치 및이를포함하는 센서시스템을제공한다.

과제해결수단

[9] 본기술에 의한반도체장치는탐지신호에따라입력신호를 감지하여 생성된 제 1신호를판독하여판독신호를생성하는판독회� �;및입력신호를감지하여 생성된제 2신호에따라탐지신호를생성하는탐지 회로를포함하되,판독 회로는탐지신호가활성화된경우에 활성화되고탐지신호가비활성화된경우 비활성화된다.

[1이 본실시예에 의한센서시스템은탐지신호에따라입력신호를 감지하여

생성된제 1신호를판독하여판독신호를생성하는판독회� �;및 입력신호를 감지하여 생성된제 2신호에 따라탐지신호를생성하는탐지회로를포함하는 반도체장치 및 입력신호를감지하여제 1신호를출력하는주센서를포함하되, 2020/175839 1»（：1^1{2020/002145

2 판독회로는탐지신호가활성화된경우에활성화 되고탐지신호가비활성화된 경우비활성화된다.

발명의효과

[11] 본기술에의한반도체장치는입력신호가없는상 태에서판독회로를

비활성화시켜소비전력을줄일수있다.

[12] 본기술에의한반도체장치는탐지신호에따라문 턱전압의레벨을조절하여 탐지신호를안정적으로출력할수있다.

도면의간단한설명

[13] 도 1은종래의탐지회로의문제를나타내는그래프.

[14] 도 2는본발명의일실시예에의한센서시스템을나� �내는블록도.

[15] 도 3은본발명의다른실시예에의한센서시스템을� �타내는블록도.

[16] 도 4는본발명의일실시예에의한탐지회로를나타� �는블록도.

[17] 도 5는본발명의탐지회로의동작을나타내는그래� �.

발명의실시를위한형태

[18] 이하에서는첨부한도면을참조하여본발명의실 시예를개시한다.

[19] 이하의개시에서는입력신호가소리이고센서가 소리를감지하는멤스

마이크인것으로가정하나입력신호의종류와센 서의종류가반드시이에 한정되는것은아니다.

[2이 도 2는본발명의일실시예에의한센서시스템 (1000)을나타내는블록도이다.

[21] 본실시예에서센서시스템 (1000)은제 1신호 (別1)를읽어판독신호 (0171)를 출력하는반도체장치 (1)와반도체장치 (1)에서출력되는판독신호 (017 를 처리하는신호처리회로 (300)를포함한다.

[22] 보다구체적으로반도체장치 (1)는제 2신호 (IN2)로부터소리의유무를

탐지하는탐지회로 (100)와제 1신호 (別1)를읽어판독신호 (0171)를출력하는 판독회로 (200)를포함한다.

[23] 본실시예는두개의센서를사용하며소리신호를 제 1신호 1)로변환하는 주센서 (10)와소리신호를제 2신호 (IN2)로변환하는탐지센서 (20)를포함한다.

[24] 탐지회로 (100)는제 2신호 (IN2)로부터소리의유무를판단하여탐지

신호 (0£1)를출력하는데소리가존재하는것으로판단 하는경우탐지

신호 £1')를활성화하고그렇지않은경우를탐지신호� ��£1')를비활성화한다.

[25] 탐지신호 £1')가활성화된경우를 비활성화된 경우를비활성 MODE)로지칭할수있다.

[26] 본실시예서탐지센서 (20)와탐지회로 (100)는활성화상태를유지하며소리의 유무를탐지한다.

[27] 본실시예에서판독회로 (200),신호처리회로 (300)는비활성모드에서는

저전력상태또는턴오프상태등의비활성상태를 유지하다가활성모드가된 이후활성화되어정상동작을수행한다. 2020/175839 1»（：1^1{2020/002145

3

[28] 본실시예에서주센서 (10)는판독회로 (200)로부터 전력을공급받으며

이에따라주센서 (10)는판독회로 (200)와함께비활성상태를유지한다.

[29] 주센서 (10)가판독회로 (200)가아닌별도의 전원으로부터 전력을공급받는 실시예라면별도의 전원은탐지신호 에따라전력공급을결정하여주 센서 (10)의활성화여부를제어할수있다.

[3이 신호처리 회로 (300)는판독회로 (200)에서출력되는판독신호 (0171)에 대해서 신호처리동작을수행한다.

[31] 본실시예에서판독회로 (200)는아날로그디지털변환기를포함하여디지� �� 형태의판독신호 (0171)를출력할수있다.

[32] 판독회로 (200)는탐지신호 ^£1)가비활성화된경우에비활성상태가되고 탐지 활성화된경우에 전력을공급받아정상동작을수행할수 있다.

[33] 이를제외하고판독회로 (200)는종래의 기술을사용하여구현될수있다.판독 회로 (200)는예를들어시그마델타변조기를포함하는� ��날로그디지털 변환기를포함할수있으며판독신호 (0171)는아날로그디지털변환기에서 출력되는디지털신호일수있다.

동작을수행할수있다.

[35] 신호처리 회로 (300)는 같은종래의 기술을사용하여구현될수있다.

[36] 본실시예에서주센서 (10)는입력신호인소리를제 1신호 1)로변환하는데 성능이상대적으로우수한것을사용할수있다.

[37] 본실시예에서 탐지 센서 (20)는항상턴온되어 있으므로소비 전력이낮은것이 바람직하다.탐지 센서 (20)는소리의유무를판단하면충분하므로주센� � (10)와 같이높은수준의성능을가질필요는없다.

[38] 본실시예에서주센서 (10)와탐지 센서 (20)는멤스마이크인데멤스

마이크에는커패시터방식과피에조방식이 있다.

[39] 커패시터방식의마이크는성능이우수하지만외 부에서 바이어스전류를

제공받아동작하므로구동시 전력소모가큰편이다.

[4이 이에비하여 피에조방식의마이크는커패시터 방식의마이크에 비하여성능은 다소떨어지나외부에서 바이어스전류를제공받을필요가없어마이크를 구동하는데전력소모가거의 없다.

[41] 본실시예에서는주센서 (10)로서커패시터 방식의마이크를사용하고탐지 센서 (20)로서피에조방식의마이크를사용하여탐지� �작시소비 전력을줄일 수있다.

[42] 본실시예에서주센서 (10)는반도체장치 (1)로부터바이어스전류를

제공받는다.

[43] 본실시예에서주센서 (10)는판독회로 (200)와함께 턴온되거나턴오프되므로 2020/175839 1»（：1^1{2020/002145

4 주센서 (10)는바이어스전류를판독회로 (200)에서 제공받을수있다.

[44] 도 3은본발명의다른실시예에 의한센서시스템 (1001)을나타내는

블록도이다.

[45] 도 3의실시예에서는탐지 센서 (20)를사용하지 않고주센서 (10)만을사용하는 점에서도 2의실시예와상이하다.

[46] 도 3의실시예에서주센서 (10)에서출력되는제 1신호 (IN1)는탐지

회로 (100)에제 2신호 (IN2)로서제공된다.

[47] 도 3의실시예에서주센서 (10)는항상턴온상태를유지해야한다.

[48] 주센서 (10)가피에조방식인경우에는바이어스전류를� �공받지 않아도

동작이 가능하지만주센서 (10)가커패시터방식인경우바이어스전류를 제공받아야한다.

[49] 이때반도체장치 (1)는바이어스전류를주센서 (10)에 제공할수있다.

[5이 판독회로 (200)는탐지신호 (DET)가활성화된경우에동작하므로바이어스 전류는탐지회로 (100)에서제공되거나별도의바이어스제공회로� ��서 제공되는것이바람직하다.

[51] 도 4는본발명의 일실시예에 의한탐지 회로 (100)를나타내는블록도이고도 5는탐지회로 (100)의동작을나타내는그래프이다.

[52] 주센서 (10)는차동 (differential)줄력또는단일종단 (single end)줄력을제공할 수있으나본실시예에서는단일종단출력을제공 하는것으로가정한다.

[53] 본실시예에 의한탐지 회로 (100)는차동신호생성기 (110),증폭기 (120),포락선 탐지회로 (130),비교기 (140)및문턱전압조절회로 (150)를포함한다.

[54] 제 2신호 (IN2)는소리의크기와연관된신호로서본실시예� ��서는사인파 형태를갖는것으로가정한다.

[55] 차동신호생성기 (110)는제 2신호 (IN2)를차동신호 (SDOP, SDON)로

변환한다.

[56] 차동신호 (SDOP, SDON)는크기는같고위상차는 180도인신호이다.

[57] 증폭기 (120)는차동신호 (SDOP, SDON)를증폭하여증폭신호 (AOP, AON)를 출력한다.

[58] 포락선탐지기 (130)는증폭신호 (AOP, AON)의피크를탐지하는포락선

신호 (ENV)를출력하는회로로서그구성은종래에도잘� ��려진바있다.

[59] 본실시예에서포락선신호 (ENV)는증폭신호 (AOP)의고점 (T1)까지상승한후 점차감소한다.이후증폭신호 (AON)의상승에따라 T2부터상승하기시작하여 그고점 (T3)까지함께상승한다.

[6이 이후포락선신호 (ENV)는다시 점차감소하기시작하고증폭신호 (AOP)의 상승에 따라 T4부터상승하기시작하여그고점 (T5)까지함께상승한다.

[61] 이후동일한동작이반복된다.

[62] 비교기 (140)는포락선신호 (ENV)와문턱전압 (TH)을비교하여탐지

신호 (DET)를출력한다. 2020/175839 1»（：1/10公020/002145

5 탐지신호 £1')는포락선신호 (ENV)가문턱전압 (1¾)보다큰경우하이 레벨을가지고포락선신호 (ENV)가문턱전압 (1묘)보다작은경우로우레벨을 가진다.

[64] 문턱전압조절회로 (150)는탐지신호必£1')에따라문턱전압 (1¾)의크기를 조절하여출력한다.

[65] 본실시예에서문턱전압조절회로 (150)는기준전압생성회로 (151)와

선택부 (152)를포함한다.

[66] 기준전압생성회로 (150)는제 1기준전압 (1 )과제 1기준전압 (1犯므1)보다 작은제 2기준전압 (1 므2)을생성한다.

[67] 제 1기준전압 (1^1: 1)은 II에서포락선신호 (ENV)의값보다작은값을가지고 제 2기준전압 (1 므2)은 12에서포락선신호 (ENV)의값보다큰값을가진다.

[68] 선택부 (152)는탐지신호 )가활성화된경우제 2기준전압 2)을

문턱전압 (!¾)으로출력하고탐지신호 ^£1)가비활성화된경우제 1기준 전압 (1犯 )을문턱전압 (1¾)으로출력한다.

도 5의그래프에서산까지는탐지신호 가로우레벨을가지며이경우 문턱전압 (!¾)은제 1기준전압 (1에 )이된다.

[70] 이에따라포락선신호 (ENV)의크기가제 1기준전압 (1^ )보다커지는 산이후탐지신호 £1')는하이레벨로전환된다.

이때문턱전압 (1묘)은제 2기준전압 (1^므2)으로레벨이조절된다. 이에따라포락선신호 (ENV)의크기가제 2기준전압 (1^ )보다작아지는 ^ 이후탐지신호 는로우레벨로전환된다.

[73] 이때문턱전압 (1묘)은제 1기준전압 (1犯1 )으로레벨이조절된다.

이에따라포락선신호 (ENV)의크기가제 1기준전압 (1^ )보다커지는 3 이후탐지신호 £1')는하이레벨로전환된다.

2 1

[77 77 6 69735 ⁷⁴ 1] 이후동일한동작이반복된다.

[76] 이와같이본실시예에의한탐지회로 (100)는탐지신호 £1')에따라

문턱전압 (!¾)의레벨을조절하여탐지신호 )의안정성을높임으로써제 2 신호 2)가진동하는경우탐지신호 )의레벨이수시로변하는종래의 문제를해결할수있다.

본발명의권리범위는이상의개시로한정되는것 은아니다.본발명의 권리범위는청구범위에문언적으로기재된범위 와그균등범위를기준으로 해석되어야한다.

8]