操作扬声器的方法、微扬声器和扬声器技术

本公开涉及用于泵送扬声器的系统和方法。根据一个实施例，操作具有声泵的扬声器的方法包括：通过在第一频率下激励声泵来生成具有第一频率的载波信号；以及通过调整载波信号生成具有第二频率的声信号。在这种实施例中，第一频率在可听频率范围外，以及第二频率在可听频率范围内。调整载波信号包括在第二频率下对载波信号执行调整。其他实施例包括对应的系统和装置，它们均被配置为执行对应的示例性方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及扬声器，在具体实施例中，涉及用于泵送扬声器(pumpingspeaker)的系统和方法。
技术介绍
换能器将信号从一个域转换为另一域，并且通常被用作传感器。例如，声换能器在声信号和电信号之间转换。麦克风是一种类型的将声波(即，声信号)转换为电信号的声换能器，并且扬声器是一种类型的将电信号转换为声波的声换能器。基于微机电系统(MEMS)的传感器包括使用微加工技术制造的换能器的家族。一些MEMS(诸如MEMS麦克风)通过测量换能器中的物理状态的变化从环境中收集信号并传送将通过连接至MEMS传感器的电子器件处理的信号。一些MEMS(诸如MEMS微扬声器)将电信号转换为换能器中物理状态的变化。MEMS设备可以使用类似于用于集成电路的微加工制造技术来制造。MEMS设备可以设计为用作振荡器、谐振器、加速计、陀螺仪、压力传感器、麦克风、微反射镜、微扬声器等。许多MEMS设备使用电容感测或致动技术，用于将物理现象转换为电信号，反之亦然。在这种应用中，使用接口电路将换能器中的电容变化转换为电压信号，或者电压信号被施加至换能器中的电容结构以生成电容结构的元件之间的力。例如，电容MEMS麦克风包括背板电极和布置为与背板电极平行的薄膜。背板电极和薄膜形成平行板电容器。背板电极和薄膜由布置在衬底上的支持结构来支持。电容MEMS麦克风能够在布置为与背板电极平行的薄膜处转换声压波，例如演讲。背板电极被穿孔，使得声压波穿过背板，同时由于薄膜两端形成的压差而使得薄膜振动。因此，薄膜和背板电极之间的气隙随着薄膜的振荡而改变。薄膜关于背板电极的变化引起薄膜与背板电极之间的电容的变化。这种电容的变化响应于薄膜的移动转换为输出信号，并形成换能信号。使用类似结构，可以在薄膜和背板之间施加电压信号以使得薄膜振动并生成声压波。因此，电容板MEMS结构可操作为微扬声器。
技术实现思路
根据一个实施例，一种利用声泵操作扬声器的方法包括：通过在第一频率下激励声泵来生成具有第一频率的载波信号；以及通过调整载波信号来生成具有第二频率的声信号。在这种实施例中，第一频率在可听频率范围外，而第二频率在可听频率范围内。调整载波信号包括：在第二频率下执行对载波信号的调整。其他实施例包括对应的系统和装置，每个均被配置为执行对应的示例性方法。附图说明为了更好地理解本专利技术及其优势，结合附图进行以下描述，其中：图1示出了示例性泵送扬声器系统的系统框图；图2a和图2b示出了示例性声信号的波形图；图3a和图3b示出了示例性泵送扬声器的截面图；图4a、图4b、图4c和图4d示出了另一示例性泵送扬声器的截面图；图5a、图5b、图5c和图5d示出了又一示例性泵送扬声器的截面图；图6a和图6b示出了又一示例性泵送扬声器的截面图；图7a和图7b示出了又一示例性泵送扬声器的顶视图和截面图；图8a、图8b、图8c、图8d、图8e和图8f示出了用于示例性泵送扬声器的阀系统的截面图；图9a和图9b示出了示例性泵送扬声器系统的系统图；图10示出了另一示例性泵送扬声器的系统图；以及图11示出了操作泵送扬声器的示例性方法的系统框图。不同附图中对应的数字和符号通常表示对应的部分，除非另有指定。绘制附图以清楚地示出实施例的相关方面，并且不需要按比例绘制。具体实施方式以下详细讨论各个实施例的制造和使用。然而，应该理解，本文描述的各个实施例可应用于各种具体条件。所讨论的具体实施例仅仅是制造和使用各个实施例的具体方式，而不应当限制范围。关于具体条件(即，声换能器，更具体为MEMS微扬声器)的各个实施例进行描述。本文描述的各个实施例中的一些包括MEMS微扬声器、声换能器系统、泵送扬声器和泵送MEMS微扬声器。在其他实施例中，这些方面还可应用于涉及根据本领域已知的任何方式将物理信号转换为另一域的任何类型的换能器的其他应用。扬声器是将电信号转换为声信号的换能器。通过在一定频率下生成压力振荡的扬声器结构来产生声信号。例如，人类的可听范围为大约20Hz至22kHz，一些人能够听到小于该范围，而一些人能够听到大于该范围。因此，扬声器进行操作以产生可听换能信号，将电信号转换为具有20Hz和22kHz之间的频率的压力振荡。恒定频率信号被传输作为单音，类似于钢琴中的音符。演讲和其他典型的声音(诸如音乐)由具有多个频率的多个声信号组成。微扬声器根据与扬声器相同的原理来操作，但是使用微加工或微制造技术来制造。因此，可听微扬声器包括通过电信号激励的小结构以在可听频率范围内生成压力振荡。根据各个实施例，扬声器或微扬声器被配置为通过在大于可听频率范围的频率下振荡来生成可听声信号。在这种实施例中，扬声器被配置为在大于可听范围的频率下生成压力振荡，并且根据可听频率范围中的低频修改压力振荡的方向和幅度。在附加实施例中，扬声器可被配置为在大于可听范围的频率下生成压力振荡，并且根据仍在可听频率范围外的低频来修改压力振荡的方向和幅度以操作为超声换能器。在各个实施例中，扬声器被称为泵送扬声器。泵送扬声器的频率可以在可听频率范围外保持操作，同时泵送动作根据可听频率范围内的其他频率改变振荡的幅度和方向。在这种实施例中，泵送扬声器可包括泵结构或微泵，其被配置为在可听频率限制之上的频率处泵送，改变泵送的幅度，以及控制泵送的方向。以下在本文进一步描述各个实施例。图1示出了示例性泵送扬声器系统100的系统框图，其包括微扬声器102、专用集成电路(ASIC)104和音频处理器106。根据各个实施例，微扬声器102生成声信号108，其包括在大于可听限制(例如，22kHz)的频率下的压力振荡，其中压力振荡的幅度和方向进行调整。在可听范围中的频率下调整压力振荡的幅度和方向。因此，微扬声器102生成由不可听声信号形成的包括可听声信号的声信号108。在各个实施例中，微扬声器102包括声泵或微泵。下面进一步描述各个示例性微泵。微扬声器102通过由ASIC104提供的驱动信号来驱动。ASIC104可以基于数字输入控制信号生成模拟驱动信号。在一些实施例中，ASIC104和微扬声器102附接至同一电路板。在其他实施例中，ASIC104和微扬声器102形成在相同的半导体裸片上。ASIC104可包括偏置和供应电路、模拟驱动电路和数模转换器(DAC)。在又一些实施例中，微扬声器102可例如包括麦克风，并且ASIC104还可以包括读出电子器件，诸如放大器或模数转换器(ADC)。在一些实施例中，ASIC104中的DAC在输入处接收由音频处理器106提供的数字控制信号。数字控制信号是微扬声器102产生的声信号的数字表示。在各个实施例中，音频处理器106可以是专用音频处理器、通用系统处理器，诸如中央处理单元(CPU)、微处理器或现场可编程门阵列(FPGA)。在可选实施例中，音频处理器106可以由分立逻辑块或其他部件形成。在各个实施例中，音频处理器106生成声信号108的数字表示，并且提供声信号108的数字表示。在其他实施例中，音频处理器106仅提供声信号108的可听部分的数字表示，并且ASIC108基于幅度和方向调整生成具有更大不可听频率振荡和可听频率振荡的声信号108。在其他实施例中，微扬声器102可以实施为使用本领域技术人员已知的技术制造的任何类型的扬声器。根据各个附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作扬声器的方法，所述扬声器包括声泵，所述方法包括：通过在第一频率下激励所述声泵来生成具有所述第一频率的载波信号，其中所述第一频率在可听频率范围外；以及通过调整所述载波信号，生成具有第二频率的声信号，其中调整所述载波信号包括：在所述第二频率下对所述载波信号执行调整，并且所述第二频率在所述可听频率范围内。

【技术特征摘要】
2015.08.05 US 14/818,8361.一种操作扬声器的方法，所述扬声器包括声泵，所述方法包括：通过在第一频率下激励所述声泵来生成具有所述第一频率的载波信号，其中所述第一频率在可听频率范围外；以及通过调整所述载波信号，生成具有第二频率的声信号，其中调整所述载波信号包括：在所述第二频率下对所述载波信号执行调整，并且所述第二频率在所述可听频率范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过调整所述载波信号生成所述声信号包括：根据所述第二频率调整所述载波信号的幅度；以及根据所述第二频率调整用于所述声泵的泵送的方向。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二频率包括所述可听频率范围内的多个频率；以及所述声信号包括具有所述可听频率范围内的所述多个频率的多个声音。4.根据权利要求1所述的方法，其中激励所述声泵包括：激励微泵结构。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率高于100kHz，以及所述第二频率低于23kHz。6.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述第一频率以与所述声泵的谐振频率匹配。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一频率保持恒定，而所述第二频率可变。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：在生成所述载波信号之前：在多个频率下激励所述声泵；测量对应于所述多个频率的所述声泵的多个响应；以及基于测量所述多个响应确定所述声泵的谐振频率。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：在生成所述载波信号之前，将所述第一频率设置为所述谐振频率。10.根据权利要求8所述的方法，还包括：在生成所述载波信号之前，通过调整所述声泵内的机械部件来调节所述声泵的所述谐振频率。11.一种微扬声器，包括：声微泵结构，被配置为在高于可听频率上限的第一频率下泵送；以及根据低于所述可听频率上限的第二频率，通过调整所述泵送的幅度和方向来生成声信号。12.根据权利要求11所述的微扬声器，还包括集成电路，所述集成电路耦合至所述声微泵结构并被配置为：在多个测试频率下操作所述声微泵结构；测量对应于所述多个测试频率的所述声微泵结构的多个频率响应；以及基于测量所述多个频率响应来确定所述声微泵结构的谐振频率；以及基于所述谐振频率设置所述第一频率。13.根据权利要求11所述的微扬声器，其中所述声微泵结构包括被划分为多个部分的可偏转薄膜，其中具有分离所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴曾，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE