声收发换能器制造技术

一种声换能器，其包括：换能器，换能器包括：第一刚性导电网格；第二刚性导电网格；以及弹性导电膜片，其位于所述第一刚性导电网格和所述第二刚性导电网格之间；电源，其具有输入电压VCC并提供第一低VCC电源电压和第二反向电压；驱动电路，其将所述换能器作为静电扬声器操作；缓冲电路，其将所述换能器作为静电麦克风操作；开关，其在静电扬声器和麦克风之间进行选择；主电源输入；信号输入；以及输出。

Acoustic transceiver transducer

An acoustic transducer, which includes a transducer, a transducer, a first rigid conducting grid, a second rigid conducting grid, and an elastic conductive film between the first rigid conducting grid and the second rigid conducting grid; the power supply has an input voltage VCC and provides a first low VCC power supply voltage and a first low power supply. Two reverse voltage; a drive circuit that operates the transducer as an electrostatic loudspeaker; a buffer circuit operates the transducer as an electrostatic microphone; the switch is selected between the electrostatic loudspeaker and the microphone; the main power input; the signal input; and the output.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声收发换能器
本文公开的方法和设备涉及电子电路领域，并且更具体且非唯一地涉及一种提供用于发送和接收声信号的换能器的系统和方法。相关申请的交叉引用本申请要求于2015年7月6日提交的美国临时申请62/189,009的权益和优先权，在这里将该临时申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
近年来，我们见证了技术，特别是通信技术的快速发展，通信技术的快速发展也触发了其它技术的发展。这些技术会影响收集所有信息的大数据云。这些数据云存储我们每个人的事情、关于驾驶交通的信息等。使用这些云中心会使我们的生活更加美好。在1992年前后，已经出现了万维网网络，在万维网中，家庭或办公室的本地计算机连接至巨大的网络，万维网(WWW：WorldWideWeb)，也就是互联网。当时已经开发适当的协议，并且出现了针对该任务的通信设备和技术。当时人们使用V34调制解调器将本地计算机连接到WWW网络，也就是互联网。即使在那个时候，互联网已经通过如下方式改变了人们的生活：有大量的信息(书籍、交通医学、学术信息等等)可供使用。让每个人都接触到全球化的世界——贸易。今天，每个人都有能够连接到互联网的智能手机。因此，每个人都掌握着大量的信息。然而，另一方面，企业已经开始例如使用全球定位系统数据来收集有针对性营销的信息。这样，出现了许多智能手机的应用程序，例如报告行进速度并允许互联网上的服务器优化并计算最有效的路线的导航应用程序，例如WAZE应用程序。技术日新月异，有人预测到2020年可能会有超过500亿台设备连接到互联网，其中一些设备为：灯泡、电灯开关、空调、诸如螺丝刀等工具、牙刷、诸如便携式血压等医疗设备、书籍、玩具。将所有这些设备连接到互联网的动机是通过具有即时控制和观察信息并追踪信息以供将来使用的能力而使我们的生活变得更美好。相应的示例可以为：将传感器置于牙刷上，以收集关于牙齿状态的信息并将信息传送给牙医。在智能家庭中，控制灯光的能力可以使灯泡智能设备具有许多应用。将电力设备连接到互联网的能力能够为我们省钱。例如，连接到因特网的干衣机能获得一天中不同时间的能量消耗的速率，并且由此在能量成本最小的时候运行干衣机。互联玩具将有许多应用程序，如说话娃娃和教育游戏等。连接我们家里的所有设备(诸如电子设备、洗浴设备、书籍工具等)将使这些设备具有可观察性和可控性，从而有利于我们的生活，并使这些设备更好、更高效地工作。为了使所有物品连接到互联网，物品需要有物理层来将信息从设备传送到设备。诸如空调或电灯泡等一些设备可能有电源，但大多数物体和物品(诸如浴室物品、卧室物品、工具等)都不会有任何电源，因此需要倚靠电池或能量收集来运行。运行这些收发器的一种方法是使用RF收集能量解决方案。实际上，与以GSM运行的手机相比，这要求30-100倍高的发射功率，因此仅适用于工业应用。在家、办公室和我们周围环境，没有电源的物品需要依靠电池工作。此外，由于通信基本上是“按需的”而不是“满足的”，附接在这些对象上的收发器模块通常处于待机模式，等待某些“唤醒”信标或信令信息。因此，人们普遍认识到，不限于上述限制，需要提供用于发送和接收声信号的换能器的系统和方法，并且具有这样的系统和方法是很有利的。
技术实现思路
根据一个示例性实施例，提供了一种用于声换能器的装置和方法，该声换能器包括：换能器，该换能器包括第一刚性导电网格、第二刚性导电网格以及位于第一刚性导电网格和第二刚性导电网格之间的弹性导电膜片；电源，该电源具有输入电压VCC并提供第一低VCC电源电压，和第二反向电压；驱动电路，其将换能器作为静电扬声器操作；缓冲电路，其将换能器作为静电麦克风操作；开关，其在静电扬声器和麦克风之间进行选择；主电源输入；信号输入和输出。根据声换能器的另一示例性实施例，麦克风为微机电系统(MEMS：McroElectro-MechanicalSystem)麦克风。根据另外示例性实施例，换能器、驱动电路和缓冲电路中的至少一者以14000Hz以上工作。根据另外一个示例性实施例，电源为开关电源。另外根据另一示例性实施例，电源在其输入端连接到主电源输入，并且电源具有第一低电源电压输出、用于导电膜片的第二高电源电压和至少一个第三反向电源电压。进一步根据另一示例性实施例，使用开关电容器降压来实现电源低电压，并且使用二极管钳位开关电容器电路来实现每个反向输出，并且使用开关电容器电压倍增器电路来实现第二高电压。此外根据另一示例性实施例，电源低电压在输出端具有低通滤波器。另外根据另一示例性实施例，反向输出和高电压中各者具有低通滤波器。额外地，根据另一示例性实施例，所述开关是双极双通开关，具有第一常闭管脚和第二常闭管脚，以及第三常开管脚和第四常开管脚。根据另外一个示例性实施例，开关的第三常开管脚和第四常开管脚连接到第一电阻器的第一节点和第二电阻器的第二节点，并且使它们的第二管脚接地。根据另外示例性实施例，静电驱动电路包括双缓冲器，其中，第一缓冲器连接至开关第一常闭管脚，第二缓冲器输出连接至开关第二常闭管脚。另外根据另一示例性实施例，缓冲电路包括单缓冲器，并且单缓冲器的输入端连接至信号输入。进一步根据另一示例性实施例，缓冲器包括：MOSFET或JFET晶体管；偏置电阻器，其第一节点连接至晶体管的栅极；晶体管的源极端子连接至源极电阻器的第一管脚，源极电阻器的第二管脚接地；晶体管的漏极端子连接至漏极电阻器的第一管脚，并且漏极电阻器的第二管脚连接至开关电源低电压；耦合电容器，其第一管脚连接至第一刚性导电网格或第三刚性导电网格，其第二管脚连接至晶体管栅极管脚；源极电容，其与源极电阻器并联连接；比较器或OP放大器，其包括第一管脚“+”、第二管脚“-”、第三管脚、第四管脚和第五管脚，其中，第一管脚“+”连接至参考电压第一节点，所述参考电压的第二节点接地，第二管脚“-”通过双向噪声阻塞滤波器连接至源极管脚，第三管脚连接至主电源，第四管脚连接至反向电源，作为输出的第五管脚连接至噪声阻塞滤波器的输入端，噪声阻塞滤波器的输出端连接到馈电电阻器的第一管脚，馈电电阻器的第二管脚连接至偏置电阻器的第二管脚以及电容器的第一管脚，所述电容器的第二管脚接地；以及输出节点，其连接至晶体管的漏极。进一步根据另一示例性实施例，缓冲器包括：具有正增益+A的第一缓冲器和具有负增益-A的第二缓冲器，其中，第一缓冲器和第二缓冲器的输入端连接到输入信号。另外根据另一示例性实施例，每个缓冲器包括：MOSFET或JFET晶体管，其中，第一缓冲器包括：偏置电阻器，偏置电阻器的第一节点连接至第一缓冲晶体管的栅极；第一缓冲晶体管源极，其连接至源极电阻器的第一管脚，源极电阻器的第二管脚接地；第一缓冲器漏极管脚，其连接至第一漏极电阻器的第一管脚，第一漏极电阻器的第二管脚连接至开关电源低电压；耦合电容器，其第一管脚连接至第一导电网格，其第二管脚连接至第一缓冲晶体管栅极管脚；源极电容，其与源极电阻器并联连接；第一比较器或OP放大器，其包括5个管脚，其中，第一管脚“+”连接至参考电压第一节点，参考电压的第二节点接地，第二管脚“-”通过第一双向噪声阻塞滤波器连接至第一缓冲晶体管源极管脚，第三管脚连接至主电源，第四管脚连接至反向电源，第五(输出)管脚连接到第一噪声阻塞滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声换能器，其包括：换能器，所述换能器包括：第一刚性导电网格；第二刚性导电网格；以及弹性导电膜片，所述弹性导电膜片位于所述第一刚性导电网格和所述第二刚性导电网格之间；电源，所述电源具有输入电压VCC并提供第一低VCC电源电压，和第二反向电压；驱动电路，所述驱动电路将所述换能器作为静电扬声器操作；缓冲电路，所述缓冲电路将所述换能器作为静电麦克风操作；开关，所述开关在静电扬声器和麦克风之间进行选择；主电源输入；信号输入；以及输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.06 US 62/189,0091.一种声换能器，其包括：换能器，所述换能器包括：第一刚性导电网格；第二刚性导电网格；以及弹性导电膜片，所述弹性导电膜片位于所述第一刚性导电网格和所述第二刚性导电网格之间；电源，所述电源具有输入电压VCC并提供第一低VCC电源电压，和第二反向电压；驱动电路，所述驱动电路将所述换能器作为静电扬声器操作；缓冲电路，所述缓冲电路将所述换能器作为静电麦克风操作；开关，所述开关在静电扬声器和麦克风之间进行选择；主电源输入；信号输入；以及输出。2.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述麦克风为微机电系统(MEMS)麦克风。3.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述换能器、所述驱动电路和所述缓冲电路中的至少一者以14000Hz以上工作。4.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述电源为开关电源。5.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述电源在其输入端连接到所述主电源输入，并且所述电源具有第一低电源电压输出、用于所述导电膜片的第二高电源电压和至少一个第三反向电源电压。6.根据权利要求1和2中任一项所述的声换能器，其中，使用开关电容器降压来实现电源低电压，使用二极管钳位开关电容器电路来实现各反向输出，并且使用开关电容器电压倍增器电路来实现第二高电压。7.根据权利要求3所述的声换能器，其中，电源低电压在所述输出处具有低通滤波器。8.根据权利要求3所述的声换能器，其中，反向输出和高电压的各者具有低通滤波器。9.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述开关是双极双通开关，具有第一常闭管脚和第二常闭管脚，以及第三常开管脚和第四常开管脚。10.根据权利要求9所述的声换能器，其中，所述开关的所述第三常开管脚和所述第四常开管脚连接到第一电阻器的第一节点和第二电阻器的第二节点，这些电阻器的第二管脚接地。11.根据权利要求9所述的声换能器，其中，所述静电驱动电路包括双缓冲器，其中，第一缓冲器连接至所述开关的所述第一常闭管脚，第二缓冲器输出连接至所述开关的所述第二常闭管脚。12.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述缓冲电路包括单缓冲器，所述单缓冲器的输入端连接至所述信号输入。13.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述缓冲器包括：晶体管，所述晶体管包括MOSFET晶体管或JFET晶体管；偏置电阻器，所述偏置电阻器的第一节点连接至所述晶体管的栅极；所述晶体管的源极端子，所述源极端子连接至源极电阻器的第一管脚，所述源极电阻器的第二管脚接地；所述晶体管的漏极端子，所述漏极端子连接至漏极电阻器的第一管脚，并且所述漏极电阻器的第二管脚连接至开关电源低电压；耦合电容器，所述耦合电容器的第一管脚连接至第一刚性导电网格或第三刚性导电网格，所述耦合电容器的第二管脚连接至晶体管栅极管脚；源极电容，所述源极电容与所述源极电阻器并联连接；比较器或OP放大器，所述比较器或OP放大器包括：第一管脚“+”，所述第一管脚连接至参考电压的第一节点，所述参考电压的第二节点接地；第二管脚“-”，所述第二管脚通过双向噪声阻塞滤波器连接至源极管脚；第三管脚，所述第三管脚连接至主电源；第四管脚，所述第四管脚连接至反向电源；以及第五管脚，作为输出的所述第五管脚连接至噪声阻塞滤波器的输入端，所述噪声阻塞滤波器的输出端连接到馈电电阻器的第一管脚，所述馈电电阻器的第二管脚连接至所述偏置电阻器的第二管脚和电容器的第一管脚，所述电容器的第二管脚接地；以及输出节点，所述输出节点连接至所述晶体管的所述漏极。14.根据权利要求1所述的声换能器，其中，所述缓冲器包括：具有正增益+A的第一缓冲器；以及具有负增益-A的第二缓冲器，其中，所述第一缓冲器的输入端和所述第二缓冲器的输入端连接到所述输入信号。15.根据权利要求1所述的声换能器，其中，每个缓冲器包括：MOSFET或JFET...

【专利技术属性】
技术研发人员：厄兹·加拜，
申请(专利权)人：怀斯迪斯匹有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL