骨传导传感器、骨传导传感器结构及信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种骨传导传感器、骨传导传感器结构及信号处理方法，涉及传感器技术领域，包括微机电系统模块和专用集成电路模块，专用集成电路模块包括模拟放大单元和信号处理单元；其中，模拟放大单元包括：前级放大电路，与微机电系统模块连接，前级放大电路的放大倍数基于微机电系统模块的结构确定；后级放大电路，分别与前级放大电路和信号处理单元连接，后级放大电路的增益值可调。本发明专利技术解决了现有技术中骨传导传感器在提升灵敏度的同时，无法保证信噪比要求和功耗要求的问题，实现了在提升骨传导传感器的灵敏度的同时不会引入多余噪声，整体性能得到大幅提升的效果。整体性能得到大幅提升的效果。整体性能得到大幅提升的效果。

【技术实现步骤摘要】
骨传导传感器、骨传导传感器结构及信号处理方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种骨传导传感器、骨传导传感器结构及信号处理方法。

技术介绍

[0002]骨传导传感器是一种拾取语音等振动信号，并将振动信号转换为电信号的传感器，通常包括微机电系统(MEMS，Micro
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Electro
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Mechanical System)和专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)，衡量其性能的指标主要有灵敏度、信噪比和功耗。
[0003]目前，骨传导传感器的发展方向为产品小型化的同时要求具有高灵敏度、高信噪比和低功耗，大多数做法是在ASIC中加入可编程增益放大器(PGA，Programmable Gain Amplifier)，该方式存在的问题是，在提升灵敏度的同时，会引入噪声，导致产品的信噪比下降，还增加了产品的功耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于：提供一种骨传导传感器、骨传导传感器结构及信号处理方法，旨在解决现有技术中骨传导传感器在提升灵敏度的同时，无法保证信噪比要求和功耗要求的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种骨传导传感器，包括微机电系统模块和专用集成电路模块，所述专用集成电路模块包括模拟放大单元和信号处理单元；
[0007]其中，所述模拟放大单元包括：
[0008]前级放大电路，与所述微机电系统模块连接，所述前级放大电路的放大倍数基于所述微机电系统模块的结构确定；
[0009]后级放大电路，分别与所述前级放大电路和所述信号处理单元连接，所述后级放大电路的增益值可调。
[0010]可选地，上述骨传导传感器中，所述专用集成电路模块还包括：
[0011]电源单元，分别与所述模拟放大单元和所述信号处理单元，以及所述微机电系统模块连接，用于给所述模拟放大单元、所述信号处理单元和所述微机电系统模块供电。
[0012]可选地，上述骨传导传感器中，所述微机电系统模块，用于采集振动信号，并将所述振动信号输出至所述模拟放大单元；
[0013]所述模拟放大单元，用于对所述振动信号进行信号放大，输出放大后的振动信号至所述信号处理单元；
[0014]所述信号处理单元，用于对所述放大后的振动信号进行转换处理，得到目标电信号。
[0015]可选地，上述骨传导传感器中，所述信号处理单元包括：
[0016]模数转换电路，与所述模拟放大单元连接，用于对所述放大后的振动信号进行模数转换，得到数字振动信号；
[0017]信号处理电路，与所述模数转换电路连接，用于根据预设程序，对所述数字振动信号进行数字化处理，得到目标电信号；
[0018]接口电路，与所述信号处理电路连接，用于输出所述目标电信号。
[0019]可选地，上述骨传导传感器中，所述微机电系统模块包括电容C0和电容Cp1；
[0020]所述电容C0的一端与所述电源模块连接，另一端分别与所述专用集成电路模块和所述电容Cp1的一端连接，所述电容Cp1的另一端接地；
[0021]其中，通过减小所述电容Cp1的电容值或通过增大所述电容C0的电容值将所述放大倍数调大。
[0022]可选地，上述骨传导传感器中，所述前级放大电路包括放大器Q1、电容Cp2、可调电容Cm和可调电容Cf；
[0023]所述放大器Q1的输入端分别与所述微机电系统模块和所述电容Cp2的一端连接，输出端分别与所述可调电容Cf的一端和所述后级放大电路连接，所述可调电容Cf的另一端分别与所述电源模块和所述可调电容Cm的一端连接，所述电容Cp2的另一端和所述可调电容Cm的另一端均接地；
[0024]其中，通过减小所述电容Cp2的电容值将所述放大倍数调大。
[0025]可选地，上述骨传导传感器中，所述后级放大电路包括放大器Q2；
[0026]所述放大器Q2的输入端与所述前级放大电路连接，输出端与所述信号处理单元连接；
[0027]其中，所述放大器Q2采用可编程增益放大器。
[0028]第二方面，本专利技术提供了一种骨传导传感器结构，所述结构包括：
[0029]如上述的骨传导传感器，所述骨传导传感器中微机电系统模块的结构包括依次层叠设置的衬底层、氧化层、电极层、结构层和密封层；
[0030]其中，通过刻蚀所述氧化层的结构来增大所述骨传导传感器中前级放大电路的放大倍数。
[0031]可选地，上述骨传导传感器结构中，所述氧化层的靠近所述电极层的一侧表面设置有氮化硅层；
[0032]其中，通过刻蚀所述氧化层和所述氮化硅层的结构来增大所述前级放大电路的放大倍数。
[0033]可选地，上述骨传导传感器结构中，所述结构还包括：
[0034]基板，所述微机电系统模块与所述骨传导传感器中的专用集成电路模块均设置在所述基板上；
[0035]外壳，所述外壳与所述基板的边缘密封连接。
[0036]第三方面，本专利技术提供了一种基于骨传导传感器的信号处理方法，所述方法包括：
[0037]获取如上述的骨传导传感器结构；
[0038]通过刻蚀所述骨传导传感器结构中的氧化层来增大骨传导传感器的模拟放大单元中前级放大电路的放大倍数；
[0039]通过微机电系统模块采集振动信号，并输出所述振动信号；
[0040]通过所述前级放大电路以及后级放大电路，依次对所述振动信号进行信号放大，输出放大后的振动信号；
[0041]通过信号处理单元对所述放大后的振动信号进行转换处理，得到目标电信号。
[0042]本专利技术提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
[0043]本专利技术提出的一种骨传导传感器、骨传导传感器结构及信号处理方法，通过在骨传导传感器的专用集成电路模块中增加模拟放大单元，通过其中的前级放大电路和后级放大电路的共同作用，对骨传导传感器的微机电系统模块采集到的振动信号进行放大，提升骨传导传感器的灵敏度，其中，前级放大电路的放大倍数根据微机电系统模块的结构确定，后级放大电路的增益值设置为可调，通过调整微机电系统模块的结构来增大放大倍数，从而提升骨传导传感器的灵敏度，与通过调整放大器增益来提升灵敏度相比，可以避免增加骨传导传感器的噪声和功耗；本专利技术与现有技术相比，在提升骨传导传感器的灵敏度的同时不会引入多余噪声，提升了骨传导传感器的信噪比，还降低了骨传导传感器的功耗，整体性能得到了大幅提升。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的这些附图获得其他的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨传导传感器，包括微机电系统模块和专用集成电路模块，其特征在于，所述专用集成电路模块包括模拟放大单元和信号处理单元；其中，所述模拟放大单元包括：前级放大电路，与所述微机电系统模块连接，所述前级放大电路的放大倍数基于所述微机电系统模块的结构确定；后级放大电路，分别与所述前级放大电路和所述信号处理单元连接，所述后级放大电路的增益值可调。2.如权利要求1所述的骨传导传感器，其特征在于，所述专用集成电路模块还包括：电源单元，分别与所述模拟放大单元和所述信号处理单元，以及所述微机电系统模块连接，用于给所述模拟放大单元、所述信号处理单元和所述微机电系统模块供电。3.如权利要求2所述的骨传导传感器，其特征在于，所述微机电系统模块，用于采集振动信号，并将所述振动信号输出至所述模拟放大单元；所述模拟放大单元，用于对所述振动信号进行信号放大，输出放大后的振动信号至所述信号处理单元；所述信号处理单元，用于对所述放大后的振动信号进行转换处理，得到目标电信号。4.如权利要求3所述的骨传导传感器，其特征在于，所述信号处理单元包括：模数转换电路，与所述模拟放大单元连接，用于对所述放大后的振动信号进行模数转换，得到数字振动信号；信号处理电路，与所述模数转换电路连接，用于根据预设程序，对所述数字振动信号进行数字化处理，得到目标电信号；接口电路，与所述信号处理电路连接，用于输出所述目标电信号。5.如权利要求3所述的骨传导传感器，其特征在于，所述微机电系统模块包括电容C0和电容Cp1；所述电容C0的一端与所述电源模块连接，另一端分别与所述专用集成电路模块和所述电容Cp1的一端连接，所述电容Cp1的另一端接地；其中，通过减小所述电容Cp1的电容值或通过增大所述电容C0的电容值将所述放大倍数调大。6.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙万国，
申请(专利权)人：青岛歌尔智能传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：