使用静电式传声器的系统和方法技术方案

用于超低功率声传感器的方法和系统包括：缓冲晶体管，缓冲晶体管的栅极端子连接至电容式声传感器的第一端子，缓冲晶体管的漏极端子经由负载网络连接至电源并且漏极端子连接到输出端子，并且缓冲晶体管的源极端子连接至调节电流源；其中，调节电流源连接在缓冲晶体管的源极端子与参考端子之间；并且参考端子能够连接至电容式声传感器的第二端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年12月25日提交的美国临时专利申请61/920,759以及于2014年1月13日提交的美国临时专利申请61/926,794的优先权益，在这里将这两个在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术大体涉及使用静电式传声器的系统和方法，且更具体但不排他地涉及低功耗操作的驻极体电容式(electret condenser)传声器。
技术介绍
静电式传声器在现有技术中是已知的。或许最广泛使用的静电式传声器是驻极体电容式传声器。驻极体电容式传声器使用一片作为永久性带电材料的驻极体，并且充当电容器。由于由声波产生的气压变化会改变被驻极体充电的电容器的电容，因此永久电荷相应地引起电容器上的电压的变化。接着，电压被放大，以产生与声波相对应的电信号。由非常小的电池供电的设备的普及以及无线个人局域网(WPAN)和无线体域网(WBAN)的普及要求功耗非常低的通信方法。因此，人们认识到需要且有利地提供用于静电式传声器的低功耗操作的方法和系统，特别地需要能够克服上述缺陷的驻极体电容式传声器。
技术实现思路
除非另外进行限定，这里使用的所有技术术语和科学术语的含义与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。这里提供的材料、方法和示例仅仅是阐释性的，而非限定性的。除非方法本身中的必要或固有的限度，包括附图在内的本说明书中描述的方法或过程的步骤或阶段没有指定或暗示特定的顺序。在许多种情况下，过程步骤的顺序可以改变，而不会改变所述方法的目的或效果。本专利技术的方法和系统的实施包含手动地、自动地或以它们的组合的方式执行或完成某些选定的任务或步骤。此外，根据本专利技术的方法和系统的优选实施例中的实际仪器和设备，可以通过硬件或通过在任何固件的任何操作系统上的软件或通过它们的组合来实施几个选定的步骤。例如，至于硬件，本专利技术的选定步骤可以作为芯片或电路来实施。至于软件，本专利技术的选定步骤可以作为通过由使用任何适当操作系统的计算机执行的多个软件指令来实施。在任何情况下，本专利技术的方法和系统的选定步骤可以被描述为正被诸如用于执行多个指令的计算平台之类的数据处理器执行。根据本专利技术的一个方面，提供一种包括电流源和缓冲晶体管的装置和/或方法，缓冲晶体管的栅极端子连接至电容式声传感器的第一端子，缓冲晶体管的漏极端子经由负载网络连接至电源并且漏极端子连接到输出端子，并且缓冲晶体管的源极端子连接至调节电流源，其中，调节电流源连接在缓冲晶体管的源极端子与参考端子之间，参考端子可以连接至电容式声传感器的第二端子。根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，缓冲晶体管在零偏置(Idss)下具有相对较高的漏极电流，并且调节电流源迫使相对较低的漏极-源极电流经过缓冲晶体管。根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，电流源以电流镜像电路为基础。根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，电流源包括比较器，以将缓冲器的偏置电流设定成预定值。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括缓冲晶体管和调节电压源的装置和/或方法，其中，缓冲晶体管的栅极端子第一端子连接至电容式声传感器的第一端子，缓冲晶体管的漏极端子经由负载网络连接至电源并且漏极端子连接到输出端子，缓冲晶体管的源极端子经由电阻器连接至参考端子，并且调节电压源连接在声传感器的第二端子与参考端子之间。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，缓冲晶体管在零偏置(Idss)下具有相对较高的漏极电流，如果缓冲晶体管具有N沟道，那么调节电压源相对于缓冲晶体管的源极端子在缓冲晶体管的栅极端子处提供一个或多个负电压，并且如果缓冲晶体管具有P沟道，那么调节电压源相对于缓冲晶体管的源极端子在缓冲晶体管的栅极端子处提供一个或多个正电压。另外根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，电源包括比较器，以用于确定缓冲晶体管的操作点。另外根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，缓冲晶体管为场效应晶体管(FET)、jFET和MOSFET中的至少一者。另外根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，缓冲晶体管是根据最小长度L、最大宽度W、通过该装置的大电流以及最小输入电容中的至少一者来选定的。此外，根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，电容式声传感器为声传感器、驻极体电容式传声器(ECM)以及微机电系统系统(MEMS)传声器中的至少一者，并且声传感器充当电容器，且电容器的电容量响应于气压和空气振动中的至少一者而发生改变。根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，缓冲晶体管在饱和区和欧姆区中的至少一者中操作。根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，该装置和/或方法还包括用于控制将操作电压向FET、电流源和电源中的至少一者的供应的采样/保持电路，并且采样/保持电路的操作与将操作电压向FET、电流源和电源中的至少一者的供应的操作同步。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，该装置和/或方法还包括向采样/保持电容器提供偏置电压的电压跟随电路。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种装置和/或方法，其中，用于连接缓冲晶体管的漏极端子和电源的负载网络为电阻器和谐振电路中的至少一者。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，该装置和/或方法还包括无线电单元，无线电单元包括无线电接收机、无线电发射机以及无线电收发机中的至少一者，并且该装置用于在检测到预定声信号时将无线电单元从休眠模式中唤醒。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，该装置和/或方法还包括用于检测多个音调(acoustic tone)的滤波器阵列。此外，根据本专利技术的另一方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，该装置和/或方法还包括无线电单元和滤波器阵列，无线电单元包括无线电接收机、无线电发射机以及无线电收发机中的至少一者，滤波器阵列用于检测多个音调，并且多个音调中的至少一者受到调制，该装置用于在检测到预定声信号时将无线电单元从休眠模式中唤醒。根据本专利技术的另一方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，其中，调制包括不同起始时间、不同结束时间以及不同振幅中的至少一者。根据本专利技术的另一方面，提供一种如上所述的装置和/或方法以及无线单元，该无线单元包括接收器、发射器和收发器中的至少一者、声学传感器和与无线单元和声传感器耦接的感测电路，并且感测电路用于检测由声传感器采集的预定声信号，感测电路用于提供启动无线单元的操作的信号。另外根据本专利技术的另一方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，该装置和/或方法还包括可操作为检测多个音调的滤波器阵列。另外根据本专利技术的另一其它方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，其中，多个音调中的至少一者受到调制。根据本专利技术的另一个其它方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，其中，调制包括不同的起始时间、不同的结束时间以及不同的振幅中的至少一者。根据本专利技术的另一个其它方面，提供一种如上所述的装置和/或方法，该装置和/或方法还包括采样/保持电路，其中，采样/保持电路额外地用于控制将操作电压向缓冲晶体管、用于缓冲晶体管的电流源以及用于声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：电流源；缓冲晶体管，所述缓冲晶体管的栅极端子连接至电容式声传感器的第一端子，所述缓冲晶体管的漏极端子经由负载网络连接至电源，并且所述漏极端子连接到输出端子，且所述缓冲晶体管的源极端子连接至所述调节电流源；其中，所述调节电流源连接在所述缓冲晶体管的所述源极端子与参考端子之间，且其中，所述参考端子能够连接至所述电容式声传感器的第二端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.25 US 61/920,759;2014.01.13 US 61/926,7941.一种装置，其包括：电流源；缓冲晶体管，所述缓冲晶体管的栅极端子连接至电容式声传感器的第一端子，所述缓冲晶体管的漏极端子经由负载网络连接至电源，并且所述漏极端子连接到输出端子，且所述缓冲晶体管的源极端子连接至所述调节电流源；其中，所述调节电流源连接在所述缓冲晶体管的所述源极端子与参考端子之间，且其中，所述参考端子能够连接至所述电容式声传感器的第二端子。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述缓冲晶体管在零偏置(Idss)下具有相对较高的漏极电流，并且其中，所述调节电流源迫使相对较低的漏极-源极电流经过所述缓冲晶体管。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电流源以电流镜像电路为基础。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电流源包括比较器装置，以将所述缓冲器的偏置电流设定成预定值。5.一种装置，其包括：缓冲晶体管，所述缓冲晶体管的栅极端子连接至电容式声传感器的第一端子，所述缓冲晶体管的漏极端子经由负载网络连接至电源并连接到输出端子，且所述缓冲晶体管的源极端子经由电阻器连接至参考端子；以及调节电压源，所述调节电压源连接在所述声传感器的第二端子与所述参考端子之间。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述缓冲晶体管在零偏置(Idss)下具有相对较高的漏极电流，并且其中，所述调节电压源提供以下电压中的至少一者：在所述缓冲晶体管具有N沟道时，相对于所述缓冲晶体管的所述源极端子，所述缓冲晶体管的所述栅极端子处的负电压；以及在所述缓冲晶体管具有P沟道时，相对于所述缓冲晶体管的所述源极端子，所述缓冲晶体管的所述栅极端子处的正电压。7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述电源包括比较器装置，以用于确定所述缓冲晶体管的操作点。8.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其中，所述缓冲晶体管为场效应晶体管(FET)、jFET和MOSFET中的至少一者。9.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其中，所述缓冲晶体管是根据最小长度L、最大宽度W、通过所述装置的大电流以及最小输入电容中的至少一者来选定的。10.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其中，所述电容式声传感器为充当电容器的声传感器、驻极体电容式传声器(ECM)以及微机电系统系统(MEMS)传声器中的至少一者，所述电容器的电容响应于气压和空气振动中的至少一者而发生改变。11.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其中，所述缓冲晶体管在饱和区和欧姆区中的至少一者中操作。12.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其还包括采样/保持电路，其中，所述采样/保持电路额外地用于控制将操作电压向所述FET、电流源和电源中的至少一者的供应，并且其中，所述采样/保持电路的操作与将所述操作电压向所述FET、所述电流源和所述电源中的至少一者的所述供应的操作同步。13.根据权利要求12所述的装置，其还包括用于向采样/保持电容器提供偏置电压的电压跟随电路。14.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其中，用于连接所述缓冲晶体管的所述漏极端子和所述电源的所述负载网络是电阻器和谐振电路中的至少一者。15.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其还包括无线电单元，所述无线电单元包括无线电接收机、无线电发射机以及无线电收发机中的至少一者，并且根据权利要求1和5中任一项所述的装置用于在检测到预定声信号时将所述无线电单元从休眠模式中唤醒。16.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其还包括用于检测多个音调的滤波器阵列。17.根据权利要求1和5中任一项所述的装置，其还包括：无线电单元，所述无线电单元包括无线电接收机、无线电发射机以及无线电收发机中的至少一者；以及滤波器阵列，所述滤波器阵列用于检测多个音调，其中，所述多个音调中的至少一者受到调制，其中，根据权利要求1和5中任一项所述的装置用于在检测到预定声信号时将所述无线电单元从休眠模式中唤醒。18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述调制包括不同起始时间、不同结束时间以及不同振幅中的至少一者。19.一种无线通信装置，其包括：无线单元，所述无线单元包括接收器、发射器和收发器中的至少一者；声传感器；感测电路系统，所述感测电路系统耦接至所述无线单元和所述声传感器，其中，所述感测电路系统用于检测由所述声传感器采集的预定声信号，并且其中，所述感测电路系统用于提供启动所述无线单元的操作的信号。20.根据权利要求19所述的装置，其还包括用于检测多个音调的滤波器阵列。21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述多个音调中的至少一者受到调制。22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述调制包括不同起始时间、不同结束时间以及不同振幅中的至少一者。23.根据权利要求19所述的装置，其还包括采样/保持电路，其中，所述采样/保持电路额外地用于控制将操作电压向所述缓冲晶体管、用于所述缓冲晶体管的电流源以及用于所述声传感器的电压源中的至少一者的供应，并且其中，所述采样/保持电路的操作与将所述操作电压向所述缓冲晶体管、所述电流源和所述电压源中的至少一者的所述供应的操作同步。24.根据权利要求23所述的装置，其还包括用于向采样/保持电容器提供偏置电压的电压跟随电路。25.一种方法，其包括：将缓冲晶体管的栅极端子连接至电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：厄兹·加拜，哈伊姆·普里莫，
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