用于传感器支持的麦克风的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于传感器支持的麦克风的系统和方法。用于传感器支持的麦克风的系统和方法包括：放大器，具有配置成耦合到换能器的输入和耦合到模拟接口以从换能器输出经换能的电信号的输出；配置成耦合到环境传感器的数据总线；耦合到数据总线的校准参数存储电路，校准参数存储电路包括使换能器的灵敏度与环境传感器所提供的环境测量结果相关的校准数据；以及数字接口，耦合到数据总线并且配置成输出校准数据和环境测量结果。

【技术实现步骤摘要】
用于传感器支持的麦克风的系统和方法
本专利技术一般涉及传感器和换能器，并且在特定实施例中，涉及用于传感器支持的麦克风的技术和机制。
技术介绍
换能器将信号从一个域转换到另一个并且通常被用在传感器中。传感器的常见示例包括麦克风和温度计。这样的器件将环境现象（声音、热等）转换成电信号。基于微机电系统（MEMS）的传感器包括使用一系列微加工技术产生的换能器。MEMS器件（诸如MEMS麦克风）通过测量换能器中的物理状态的改变并且将经换能的电信号输送至连接到MEMS传感器的处理电子器件来从环境搜集信息。许多MEMS器件检测传感器中的电容的改变，其可以通过使用接口电路而被转换成电压信号。可以使用类似于用于集成电路的技术的微加工制作技术来制造MEMS器件。常见MEMS器件包括振荡器、谐振器、加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风和微镜。MEMS器件的性能可能受环境影响。可以通过设计MEMS器件和封装的某些方面（诸如衬底的厚度或胶合剂性质）来降低环境相关性。
技术实现思路
一般通过本公开的实施例实现技术优点，该实施例描述用于传感器支持的麦克风的系统和方法。依照实施例，提供一种器件。器件包括：放大器，具有配置成耦合到换能器的输入和耦合到模拟接口以从换能器输出经换能的电信号的输出；配置成耦合到环境传感器的数据总线；耦合到数据总线的校准参数存储电路，校准参数存储电路包括使换能器的灵敏度与环境传感器所提供的环境测量结果相关的校准数据；以及数字接口，耦合到数据总线并且配置成输出校准数据和环境测量结果。附图说明为了更加完整理解本专利技术以及其优点，现在参照结合附图进行的以下描述，在附图中：图1图示了实施例换能器封装的框图；图2图示了实施例换能器封装的示意性横截面；图3图示了实施例集成系统；图4图示了温度传感器核；图5图示了实施例换能器系统的示意图；图6图示了实施例音频信号读取方法；图7A图示了实施例音频信号修正方法；以及图7B图示了实施例经修正的音频信号读取方法。不同图中的对应标号和符号一般是指对应的部分，除非另行指示。附图被绘制成清楚地图示实施例的相关方面并且未必按照比例绘制。具体实施方式以下详细讨论做出和使用本公开的实施例。然而，应当领会的是，本文所公开的概念可以被体现在多种多样的具体上下文中，并且本文所讨论的具体实施例仅仅是说明性的并且不用作限制权利要求的范围。另外，应当理解的是，可以在不脱离如随附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下在本文中做出各种改变、置换和更改。各种实施例将环境传感器与用于MEMS器件的换能器封装集成。MEMS器件的性质，诸如灵敏度、偏移、失真等，可以通过组合来自环境传感器的输出与使环境传感器与MEMS器件的性质相关的函数来校准。函数可以是例如多项式函数，并且器件可以通过接收用于多项式函数的系数来执行校准。来自换能器封装的输出信号的漂移然后可以根据经计算的MEMS器件性质的改变来进行修正。在一些实施例中，换能器封装与其集成的系统可以从换能器封装接收传感器输出和多项式系数连同MEMS器件输出信号，并且在系统或应用级别执行修正。在一些实施例中，换能器封装自身可以在封装级别使用传感器输出和多项式系数来修正MEMS器件输出信号（在信号被输出到系统之前）。实施例还可以允许修正换能器封装中的其它组件的漂移。例如，换能器封装可以包括其它器件，诸如专用集成电路（ASIC）。那些器件的性能参数可能随周围环境条件而漂移。环境传感器的包含还可以允许修正这些器件的性能参数的漂移。这样的性能参数可以包括例如偏置电流、偏置阻抗、电流消耗、增益、偏移、时钟频率等。各种实施例可以实现优点。MEMS器件和封装可能因对诸如温度和应力之类的环境条件的相对较大灵敏度而受到损害。对环境的该灵敏度在器件可能随着尺寸方面进一步减小而增加。修正MEMS器件的输出电信号可以减小来自MEMS器件的漂移，从而增加这样的器件的精度和可靠性。在系统或应用级别执行修正可以允许用于修正换能器封装中的器件输出的相对简单的电路，而在器件级别执行修正可以允许在系统或应用级别的相对简单的编程。环境漂移传统上具有对MEMS封装的强加的设计约束。修正MEMS器件的输出中的环境漂移可以允许MEMS封装在脱离这些约束的情况下进行设计。虽然在麦克风灵敏度和温度传感器的上下文中呈现所说明的实施例，但是应当领会的是，本文所呈现的技术可以用于修正来自MEMS器件的大量电信号，并且可以利用许多类型的环境传感器来执行该修正。例如，还可以修正来自加速度计或陀螺仪的电信号，并且可以使用诸如压力传感器、湿度传感器、电阻传感器或机械应力传感器之类的其它环境传感器。另外，可以使用多于一个传感器和/或类型的传感器。图1图示了实施例换能器封装100的框图。换能器封装100包括ASIC102、MEMS麦克风104、温度传感器106、外壳108。外壳108具有端口110，端口110允许将MEMS麦克风104通过声音耦合112耦合到周围环境并且允许将温度传感器106通过温度耦合114耦合到周围环境。在各种实施例中，MEMS麦克风104和温度传感器106的定位和集成可以变化，如以下所描述的。ASIC102包括麦克风电路116和传感器电路118。MEMS麦克风104耦合到麦克风电路116，并且温度传感器106耦合到传感器电路118。麦克风电路116将MEMS麦克风104与ASIC102和其它器件对接。传感器电路118将温度传感器106与ASIC102和其它器件对接。在一些实施例中，温度传感器106可以是与ASIC102集成的器件。虽然所图示的实施例示出通过共享端口耦合到环境并且耦合到ASIC102的MEMS麦克风104和温度传感器106，但是应当领会的是，器件可以具有多个端口和/或可以具有不集成到单个ASIC管芯或电路板中的不同接口电路。图2图示了实施例换能器封装200的示意性横截面。换能器封装200包括ASIC102、MEMS麦克风104、温度传感器106、电路板202、盖子204和端口结构206。端口结构206可以被包括在电路板202中，使得声音可以从周围环境通过端口结构206传输至MEMS麦克风104。ASIC102、MEMS麦克风104和盖子204可以使用胶合剂或导电胶附连到电路板202。MEMS麦克风104包括隔膜208、背板210和腔体212。隔膜208分离由电路板202和盖子204围起的空间或区与通过端口结构206可达到的周围环境。在一些实施例中，声学信号通过端口结构206传播到MEMS麦克风104的腔体212中。这样的声学信号使隔膜208偏转，这使得MEMS麦克风104基于入射的声学信号而生成经换能的电信号。在所图示的实施例中，ASIC102和MEMS麦克风104形成在不同半导体器件上并且集成到单个封装中。在这样的实施例中，换能器封装200包括互连导电线214。互连导电线214将MEMS麦克风104与ASIC102耦合。互连导电线214还可以将ASIC102与电路板202上的导电线（未示出）耦合，所述电路板202可以是印刷电路板（PCB）。在一些实施例中，ASIC102和MEMS麦克风104可以形成在相同半导体管芯上，并且因而换能器封装200可以不具有互连导电线214。图3图示了实施例集成系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：放大器，具有配置成耦合到换能器的输入和耦合到模拟接口以从换能器输出经换能的电信号的输出；配置成耦合到环境传感器的数据总线；耦合到数据总线的校准参数存储电路，校准参数存储电路包括使换能器的灵敏度与环境传感器所提供的环境测量结果相关的校准数据；以及数字接口，耦合到数据总线并且配置成输出校准数据和环境测量结果。

【技术特征摘要】
2015.12.04 US 14/9595601.一种器件，包括：放大器，具有配置成耦合到换能器的输入和耦合到模拟接口以从换能器输出经换能的电信号的输出；配置成耦合到环境传感器的数据总线；耦合到数据总线的校准参数存储电路，校准参数存储电路包括使换能器的灵敏度与环境传感器所提供的环境测量结果相关的校准数据；以及数字接口，耦合到数据总线并且配置成输出校准数据和环境测量结果。2.权利要求1的器件，还包括：耦合到放大器的放大器增益控制电路；以及耦合到数据总线和放大器增益控制电路的主逻辑单元，主逻辑单元配置成基于校准数据和环境测量结果而调节放大器的增益。3.权利要求1的器件，还包括耦合到数字接口和模拟接口的用户设备，用户设备配置成响应于校准数据和环境测量结果而调节经换能的电信号的水平。4.权利要求1的器件，还包括环境传感器。5.权利要求4的器件，其中环境传感器是温度传感器。6.权利要求4的器件，其中环境传感器是机械应力传感器。7.权利要求4的器件，其中环境传感器在与放大器和校准参数存储电路相同的半导体管芯上。8.权利要求1的器件，还包括换能器。9.权利要求8的器件，其中换能器包括MEMS麦克风。10.权利要求9的器件，其中环境测量结果包括温度测量结果，并且其中校准数据包括根据下式使MEMS麦克风的灵敏度与温度测量结果相关的多项式函数的系数：其中k是常量，a和b是系数，T是温度测量结果之一，并且T0是理想温度测量结果。11.权利要求1的器件，其中校准数据包括多项式函数的系数，多项式函数使换能器的灵敏度与环境测量结果相关。12.权利要求1的器件，其中校准参数存储电路包括存储器。13.一种系统，包括：封装，包括：环境端口；邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：E巴赫，M菲尔德纳，A韦斯鲍尔，
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