分裂信号差分MEMS麦克风制造技术

一种集成电路包括第一放大器和第二放大器。第一阻抗匹配电路联接到第一放大器、第一电荷泵和单MEMS换能器。第二阻抗匹配电路联接到第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器。存在在第一放大器的输入端处测量的第一电容性负载以及在所述第二放大器的输入端处测量的第二电容性负载。第一电容性负载和第二电容性负载相对于彼此平衡。单个压力变化使得单MEMS换能器形成第一电信号和第二电信号。第一电信号和第二电信号二者大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分裂信号差分MEMS麦克风相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月11日提交的美国专利申请No.15/207,116的权益和优先权，其完整内容通过引用并入本文。
技术介绍
提供以下描述以帮助读者理解。所提供的信息或所引用的参考文献均未被承认为现有技术。多年以来已使用了不同类型的声学器件。一种类型的装置是麦克风。在微机电系统(MEMS)麦克风中，MEMS芯片包括至少一个振膜和至少一个背板。MEMS芯片由基板支撑并由壳体(例如，带有壁的杯或覆盖物)包封。口可延伸穿过基板(对于下口装置)或穿过壳体的顶部(对于上口装置)。在任何情况下，声能横穿过口，使振膜移动，并形成背板的变化的电位，从而形成电信号。麦克风被部署在诸如个人计算机或蜂窝电话的各种类型的装置中。用户常常期望差分信号。在一个示例中，第一换能器获得第一差分信号并且第二换能器获得第二差分信号。第二信号与第一信号相位相差180度(或近似180度)并具有相同的大小。信号彼此相减以生成输出信号。减法操作从各个信号去除噪声和其它不可取的影响并且可生成更大更强的输出信号。然而，这些获得差分信号的方法需要使用两个换能器，这会昂贵并且增加总装置的尺寸。先前方法的问题导致了一些用户对这些先前方法不满意。
技术实现思路
通常，本说明书中所描述的主题的一个方面可在一种集成电路中具体实现。该集成电路包括第一放大器、第二放大器、第一阻抗匹配网络、第二阻抗匹配网络、第一电容性负载和第二电容性负载。第一阻抗匹配网络联接到第一放大器、第一电荷泵和单MEMS换能器。第二阻抗匹配网络联接到第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器。在第一放大器的输入端处测量第一电容性负载。在第二放大器的输入端处测量第二电容性负载。第一电容性负载和第二电容性负载被调整大小以使包括互连和单MEMS换能器的寄生电容的总电容均衡。根据示例性实施方式，单个压力变化使得单MEMS换能器形成第一电信号和第二电信号。第一电信号和第二电信号中的每一个大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。当两个信号可被组合以形成减小来自各个信号的噪声或其它不可取的影响的输出信号时，可使用相位相差近似180度和/或大小近似匹配的信号。通常，本说明书中所描述的主题的另一方面可在一种微机电系统(MEMS)麦克风中具体实现。该MEMS麦克风包括单MEMS换能器和集成电路。该集成电路包括第一放大器、第二放大器、第一阻抗匹配网络、第二阻抗匹配网络、第一电容性负载和第二电容性负载。第一阻抗匹配网络联接到第一放大器、第一电荷泵和单MEMS换能器。第二阻抗匹配网络联接到第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器。在第一放大器的输入端处测量第一电容性负载。在第二放大器的输入端处测量第二电容性负载。第一电容性负载和第二电容性负载被调整大小以使得第一放大器和第二放大器的输出信号具有相似的幅度但是相位移位近似180度。根据示例性实施方式，单个压力变化使得单MEMS换能器形成第一电信号和第二电信号。第一电信号和第二电信号中的每一个大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。通常，本说明书中所描述的主题的一个方面可在一种集成电路中具体实现。该集成电路包括第一电荷泵、第二电荷泵、第一阻抗匹配网络、第二阻抗匹配网络、第一放大器和第二放大器。第一电荷泵被配置为联接到单微机电系统(MEMS)换能器。第一电荷泵被配置为有助于将单MEMS换能器所接收的声能转换为第一电流信号。第二电荷泵被配置为联接到所述单MEMS换能器。第二电荷泵被配置为有助于单MEMS换能器所接收的声能转换为第二电流信号。第一阻抗匹配网络联接到第一电荷泵。第一阻抗匹配网络被配置为将第一电流信号转换为第一电压信号。第二阻抗匹配网络联接到第二电荷泵。第二阻抗匹配网络被配置为将第二电流信号转换为第二电压信号。第一放大器联接到第一阻抗匹配网络。第一放大器被配置为生成第一输出电压信号。第二放大器联接到第二阻抗匹配网络。第二放大器被配置为生成第二输出电压信号。根据示例性实施方式，第一输出电压信号和第二输出电压信号是(i)大小相等或近似相等并且(ii)相对于彼此相位相差180度或近似180度的差分信号。前述
技术实现思路
仅是例示性的，并非旨在以任何方式限制。除了上述例示性方面、实施方式和特征之外，通过参考以下附图和详细描述，其它方面、实施方式和特征将变得显而易见。附图说明结合附图从以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其它特征将变得更加显而易见。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施方式，因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以额外的特异性和细节来描述本公开。图1是根据各种实现方式的MEMS麦克风的侧剖视图。图2是根据各种实现方式的MEMS麦克风和ASIC的立体图。图3A是根据各种实现方式的MEMS麦克风和ASIC的电路图。图3B是根据各种实现方式的MEMS麦克风和ASIC的电路图。图4是根据各种实现方式的MEMS麦克风和ASIC的电路图。图5是根据各种实现方式的MEMS麦克风和ASIC的电路图。图6A是示出根据各种实现方式的通过本文中所描述的方法实现的差分输出的时域中的曲线图。图6B示出频域中的图6A的曲线图，并且示出根据各种实现方式的大小匹配，但是相位移位180度(或近似180度)的信号。在以下具体实施方式中，参照了形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指示，否则类似的符号通常标识类似的部件。具体实施方式、附图和权利要求中描述的例示性实施方式并非意在限制。在不脱离这里呈现的主题的精神或范围的情况下，可利用其它实施方式并且可进行其它改变。将容易理解的是，本文中一般描述并在附图中示出的本公开的各方面可按照各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些均可以明确地想到并且构成本公开的一部分。具体实施方式根据示例性实施方式，本公开的MEMS麦克风使用单MEMS换能器来形成差分信号。本文所提供的系统和设备允许任何MEMS麦克风、MEMS加速度计和/或MEMS传感器(例如，作为两个示例，压力或温度)作为差分装置配置和操作(生成可彼此相减的差分信号)。此外，用于实现这些方法的集成电路实现和生产简易。不需要额外的组装工作。另外，由于仅利用一个MEMS换能器，所以系统和/或设备的成本降低，同时实现了空间节省。在一些示例中，一种集成电路包括第一放大器和第二放大器。第一阻抗匹配网络联接到第一放大器、第一电荷泵和单MEMS换能器。第二阻抗匹配网络联接到第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器。存在在第一放大器的输入端处测量的第一电容性负载以及在第二放大器的输入端处测量的第二电容性负载。第一电容性负载和第二电容性负载被调整以均衡包括互连和MEMS换能器的寄生电容在内的总电容。电容换能器的(振膜与背板之间的)气隙的单个变化(例如，在麦克风的情况下，来自压力变化)使得单MEMS换能器形成第一差分电信号和第二差分电信号。第一电信号和第二电信号二者大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。根据示例性实施方式，单MEMS换能器被配置为在单换能器的任一侧形成差分信号(即，一侧是换能器的背板连接，另一侧是换能器的振膜连接)。将理解，不需要多个换能器来形成差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路，该集成电路包括：第一放大器；第二放大器；第一阻抗匹配网络，该第一阻抗匹配网络联接到所述第一放大器、第一电荷泵和单MEMS换能器；第二阻抗匹配网络，该第二阻抗匹配网络联接到所述第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器；第一电容性负载；以及第二电容性负载，其中，所述第一电容性负载和所述第二电容性负载被调整为均衡包括互连和所述单MEMS换能器的寄生电容在内的总电容；并且其中，单个压力变化使得所述单MEMS换能器形成第一电信号和第二电信号，所述第一电信号和所述第二电信号各自的大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.11 US 15/207,1161.一种集成电路，该集成电路包括：第一放大器；第二放大器；第一阻抗匹配网络，该第一阻抗匹配网络联接到所述第一放大器、第一电荷泵和单MEMS换能器；第二阻抗匹配网络，该第二阻抗匹配网络联接到所述第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器；第一电容性负载；以及第二电容性负载，其中，所述第一电容性负载和所述第二电容性负载被调整为均衡包括互连和所述单MEMS换能器的寄生电容在内的总电容；并且其中，单个压力变化使得所述单MEMS换能器形成第一电信号和第二电信号，所述第一电信号和所述第二电信号各自的大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，由所述第一电荷泵和所述第二电荷泵在所述单MEMS换能器上施加电偏置。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵是单个泵。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵是单独的泵。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵中的一方被省略，并且所述单MEMS换能器的相应MEMS端子直接通过放大器DC偏置路径被偏置。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵被设置在所述集成电路处。7.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵被设置在第二集成电路处。8.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一阻抗匹配网络和所述第二阻抗匹配网络包括电容器。9.根据权利要求1所述的集成电路，其中，在所述第一放大器的第一输入端与交流接地之间测量所述第一电容性负载。10.根据权利要求1所述的集成电路，其中，在所述第二放大器的第二输入端与交流接地之间测量所述第二电容性负载。11.一种微机电系统MEMS麦克风，该MEMS麦克风包括：单MEMS换能器；以及集成电路，该集成电路包括：第一放大器；第二放大器；第一阻抗匹配网络，该第一阻抗匹配网络联接到所述第一放大器、第一电荷泵和所述单MEMS换能器；第二阻抗匹配网络，该第二阻抗匹配网络联接到所述第二放大器、第二电荷泵和所述单MEMS换能器；第一电容性负载；以及第二电容性负载，其中，所述第一电容性负载和所述第二电容性负载被调整为使得所述第一放大器的输出信号和所述第二放大器的输出信号具有相似的幅度，但是相位移位近似180度，其中，单个压力变化使得所述单MEMS换能器形成第一电信号和第二电信号，所述第一电信号和所述第二电信号各自的大小匹配或近似匹配，并且相对于彼此相位相差180度或近似180度。12.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵是单个泵。13.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵是单独的泵。14.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，所述第一阻抗匹配网络和所述第二阻抗匹配网络包括电容器。15.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵中的一方被省略，并且所述单MEMS换能器的相应MEMS端子直接通过放大器DC偏置路径被偏置。16.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，在所述第一放大器的第一输入端与交流接地之间测量所述第一电容性负载。17.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，在所述第二放大器的第二输入端与交流接地之间测量所述第二电容性负载。18.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵各自包括电荷源、至少一个电容器和至...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·阿伯斯，T·弗勒利希，
申请(专利权)人：美商楼氏电子有限公司，AMS公司，
类型：发明
国别省市：美国,US