用于声学换能器供电的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于声学换能器供电的系统和方法。根据实施例，一种操作声学装置的方法包括：由缓冲器电路缓冲来自声学换能器的第一电信号以产生第二电信号；在供电电路接收反馈信号；以及将反馈信号与第一阈值进行比较。反馈信号基于第一电信号。所述方法还包括：基于将反馈信号与第一阈值进行比较，在第一模式和第二模式之间切换；在第一模式期间将第一供给电压提供给缓冲器电路；以及在第二模式期间将第二供给电压提供给缓冲器电路。第一供给电压不同于第二供给电压。

【技术实现步骤摘要】
用于声学换能器供电的系统和方法
本专利技术一般地涉及换能器系统，并且在特定实施例中涉及一种用于声学换能器供电的系统和方法。
技术介绍
换能器将信号从一个域转换到另一个域，并且经常被用在传感器中。一种在日常生活中见到的具有换能器的常见传感器是麦克风，所述麦克风将声波转换成电信号。基于微机电系统(MEMS)的传感器包括使用微机械加工技术生产的换能器的家族。通过在换能器中测量物理状态的变化并且将转化的信号传送给连接到MEMS传感器的处理电子设备，MEMS(诸如，MEMS麦克风)从环境搜集信息。可使用与用于集成电路的那些微机械加工制造技术类似的微机械加工制造技术来制造MEMS装置。MEMS装置可被设计为用作例如振荡器、谐振器、加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风和微镜。许多MEMS装置使用电容感测技术将物理现象转化成电信号。在这种应用中，使用接口电路将传感器中的电容变化转换成电压信号。一个这种电容感测装置是MEMS麦克风。MEMS麦克风通常具有与刚性背板分离微小距离的可偏转薄膜。响应于入射在薄膜上的声压波，该薄膜朝着背板偏转或远离背板偏转，由此改变薄膜和背板之间的分离距离。通常，薄膜和背板由导电材料制成，并且形成电容器的“极板”。因此，当分离该薄膜和背板的距离响应于入射声波而变化时，“极板”之间的电容变化，并且产生电信号。通常，MEMS麦克风将响应于入射声波而产生的电信号发送到可根据应用而执行不同功能的某种类型的接口和/或处理电子设备。所述接口电子设备由供给电压源供电。例如，电荷泵可将低供给电压转换成耦合到接口电子设备的较高供给电压。所得到的麦克风系统的性能和功耗可能受接口电子设备影响。
技术实现思路
根据实施例，一种操作声学装置的方法包括：由缓冲器电路缓冲来自声学换能器的第一电信号以产生第二电信号；在供电电路接收反馈信号；以及将反馈信号与第一阈值进行比较。反馈信号基于第一电信号。所述方法还包括：基于将反馈信号与第一阈值进行比较，在第一模式和第二模式之间切换；在第一模式期间将第一供给电压提供给缓冲器电路；以及在第二模式期间将第二供给电压提供给缓冲器电路。第一供给电压不同于第二供给电压。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参照下面结合附图进行的描述，在所述附图中：图1图示实施例换能器装置的系统方框图；图2图示实施例数字换能器装置的示意性方框图；图3图示另一实施例数字换能器装置的方框图；图4图示实施例换能器装置中的声阈值的波形图；图5图示实施例供电电路的示意性方框图；图6图示实施例换能器装置中的控制信号的波形图；图7图示另一实施例换能器装置的示意性方框图；图8图示实施例模拟换能器装置的示意性方框图；和图9图示用于实施例换能器系统的实施例操作方法的流程图。除非另外指示，否则不同图中的对应数字和符号通常指代对应部分。这些图被绘制以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地讨论各种实施例的实现和使用。然而，应该理解，在本文中描述的各种实施例在各种特定情况下适用。讨论的特定实施例仅说明用于实现和使用各种实施例的特定方式，并且不应该在有限的范围中被解释。在特定情况下针对各种实施例(也就是说，声学换能器，并且更具体地讲，MEMS麦克风)进行描述。本文中描述的各种实施例中的一些实施例包括MEMS换能器系统、MEMS麦克风系统、用于换能器和MEMS换能器系统的接口电路以及用于换能器和MEMS换能器系统的供电电路。在其它实施例中，各方面也可根据如本领域中所已知的任何方式被应用于涉及任何类型的传感器或换能器的其它应用。现代电子设备中的基本挑战是能量管理和功率节约。特别地，包括换能器(诸如，MEMS麦克风)的许多系统优选地满足需要的功耗要求。同时，这种系统的性能仍然是至关重要的。因此，存在针对解决系统性能和功耗目标的创新解决方案的机会。根据本文中描述的各种特定实施例，声学换能器系统包括可控供电系统。在这种实施例中，声学换能器系统在第一模式下利用第一声压级(SPL)输入范围操作并且在第二模式下利用第二SPL输入范围操作。在第一模式期间，可控供电系统为声学换能器系统(诸如，耦合到声学换能器的输出的缓冲器电路)提供第一电压，所述第一电压减少声学换能器系统的功耗。在第二模式期间，可控供电系统为声学换能器系统(诸如，耦合到声学换能器的输出的缓冲器电路)提供第二电压，所述第二电压在将SPL输入范围增加到更高SPL的同时增加声学换能器系统的功耗。在另外的实施例中，可控供电系统可提供与多个SPL输入范围对应的多个供给电压电平。在下文中描述参照各种特定实施例的另外的特定细节。本文中描述的各种实施例主要涉及声学换能器系统和装置。在替代实施例中，类似的实施例可控供电系统可通常利用换能器来实现，并且可被配置为基于不同的输入信号电平范围操作。本领域技术人员将会容易地理解，在这种替代实施例中可利用最小的修改来实现与本文中所描述的类似的方法和电路。这种实施例实现方式可包括下文中描述的一些实施例的优点。替代换能器(诸如，MEMS换能器)的示例包括但不限于加速度计、压力传感器、力传感器和陀螺仪。图1图示实施例换能器装置100的系统方框图，所述实施例换能器装置100包括麦克风102、缓冲器104、接口106和供电控制器108。根据各种实施例，麦克风102从周围环境接收声学信号(诸如，声音)，并且将声学信号转化成麦克风电压VMIC。缓冲器104从麦克风102接收麦克风电压VMIC，并且产生缓冲器输出电压VBUF。在这种实施例中，缓冲器104从供电控制器108接收缓冲器供给电压VBSUP，所述缓冲器供给电压VBSUP可以对于不同操作模式是不同供给电压。基于缓冲器供给电压VBSUP，缓冲器104针对不同SPL输入范围操作。在一些实施例中，在第一模式期间，供电控制器108为缓冲器104提供第一电压，所述第一电压减少换能器装置100的功耗。在第二模式期间，供电控制器108为缓冲器104提供第二电压，所述第二电压在将SPL输入范围增加到更高SPL的同时增加换能器装置的功耗。在特定实施例中，第一电压小于1.5V，并且操作的第一对应SPL输入范围是0dB到130dB。在这种实施例中，第二电压大于1.5V，并且操作的第二对应SPL输入范围是0dB到140dB。在另外的实施例中，供电控制器108为缓冲器供给电压VBSUP提供超过两种供给电压，并且缓冲器104在超过两种模式下操作。根据各种实施例，供电控制器108基于麦克风电压VMIC、缓冲器输出电压VBUF或来自接口106的电声音输出ES_OUT确定在麦克风102的输入SPL。在特定实施例中，电声音输出ES_OUT是已在接口106内从模拟信号转换成数字信号的数字信号。在这种实施例中，供电控制器108包括用于基于电声音输出ES_OUT选择供给电压电平的数字控制逻辑。在诸如用于模拟换能器系统的其它实施例中，接口106可被省略，或者可以是分开的半导体管芯上的音频处理电路的一部分。根据各种实施例，麦克风102是MEMS麦克风，诸如包括单个穿孔背板和可偏转薄膜或者双重穿孔背板和可偏转薄膜的电容MEMS麦克风。在另一实施例中，麦克风102是具有叉指型感测电极的电容MEMS梳齿麦克风。在其它实施例中，麦克风10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作声学装置的方法，所述方法包括：由缓冲器电路缓冲来自声学换能器的第一电信号以产生第二电信号；在供电电路接收反馈信号，所述反馈信号基于第一电信号；将反馈信号与第一阈值进行比较；基于将反馈信号与第一阈值进行比较而在第一模式和第二模式之间切换；在第一模式期间将第一供给电压提供给缓冲器电路；以及在第二模式期间将第二供给电压提供给缓冲器电路，所述第一供给电压不同于第二供给电压。

【技术特征摘要】
2016.02.03 US 15/0146451.一种操作声学装置的方法，所述方法包括：由缓冲器电路缓冲来自声学换能器的第一电信号以产生第二电信号；在供电电路接收反馈信号，所述反馈信号基于第一电信号；将反馈信号与第一阈值进行比较；基于将反馈信号与第一阈值进行比较而在第一模式和第二模式之间切换；在第一模式期间将第一供给电压提供给缓冲器电路；以及在第二模式期间将第二供给电压提供给缓冲器电路，所述第一供给电压不同于第二供给电压。2.如权利要求1所述的方法，还包括：在声学换能器产生第一电信号。3.如权利要求2所述的方法，其中产生第一电信号包括在微机电系统(MEMS)麦克风产生第一电信号。4.如权利要求1所述的方法，其中由缓冲器电路缓冲来自声学换能器的第一电信号以产生第二电信号包括：在源极跟随器接收第一电信号；以及在源极跟随器产生第二电信号。5.如权利要求1所述的方法，其中在第一模式期间将第一供给电压提供给缓冲器电路以及在第二模式期间将第二供给电压提供给缓冲器电路包括：在第一模式期间提供来自可控电荷泵电路的第一供给电压；以及在第二模式期间提供来自可控电荷泵电路的第二供给电压。6.如权利要求5所述的方法，其中在供电电路的反馈信号包括来自缓冲器电路的输出信号。7.如权利要求5所述的方法，还包括：在缓冲器电路处产生第二电信号之后，在模数转换器(ADC)将第二电信号从模拟信号转换成数字信号，并且其中在供电电路的反馈信号包括来自ADC的输出信号。8.如权利要求1所述的方法，还包括：将反馈信号与第二阈值进行比较；基于将反馈信号与第二阈值进行比较而切换到第三模式；以及在第三模式期间将第三供给电压提供给缓冲器电路，所述第三供给电压不同于第一供给电压和第二供给电压。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一阈值对应于在声学换能器的从130dB变动到135dB的输入声压级(SPL)，第一供给电压从1.0V变动到1.5V，以及第二供给电压从2.8V变动到3.2V。10.一种声学装置，包括：缓冲器电路，被配置为耦合到声学换能器并且被配置为从声学换能器接收第一电信号并且产生第二电信号；和供电电路，耦合到缓冲器电路，所述供电电路被配置为：接收反馈信号，所述反馈信号基于第一电信号，将反馈信号与第一阈值进行比较，基于将反馈信号与第一阈值进行比较而在第一模式和第二模式之间切换，在第一模式期间将第一电压提供给缓冲器电路，以及在第二模式期间将第二电压提供给缓冲器电路，所述第一电压不同于第二电压。11.如权利要求10所述的声学装置，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：E巴赫，S帕顿阿尔瓦雷斯，D施特罗伊斯尼格，JA托雷诺卡雷拉，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