硅麦克风系统的震动恢复技术方案

本公开的各实施例总体上涉及硅麦克风系统的震动恢复。一种麦克风包括耦合到麦克风的输入节点的放大器；耦合到麦克风的输入节点的震动检测器；以及具有耦合到震动检测器的输出的输入和耦合到麦克风的输入的输出的恢复电路。路。路。

【技术实现步骤摘要】
硅麦克风系统的震动恢复


[0001]本专利技术总体上涉及用于硅麦克风系统的震动恢复的系统和对应方法。

技术介绍

[0002]很多电路和设备使用数字麦克风来感测声学信息，诸如语音、音乐、和由机械振动、噪声或甚至诸如“砰”等单个声音脉冲生成的其他声波。这种设备的非限制性示例包括智能手机、计算机和传感器、以及很多其他设备。一类通用的数字麦克风利用电容膜。当通过适当的电路装置被电偏置时，根据入射声能跨电容元件存在时变电荷。因此，电容麦克风提供代表由数字麦克风检测到的声能的电信号。
[0003]电容麦克风在受到“大信号”事件或震动时会表现出较长的恢复时间，这可能在数字麦克风被固体碰撞、受到异常响亮的声音或受到其他这样的事件时发生。恢复时间较长是由于数字麦克风的较高阻抗偏置电路装置。电容式数字麦克风和相关的偏置电路装置限定相当长的时间常数(即，tau)，其可以在几十秒的数量级。当电容元件被缓慢地重新偏置到正常操作信号电平时，麦克风可能无法检测到对应周期的重要声学信息(例如，语音)。遭受震动事件的电容式数字麦克风的缓慢恢复可能会影响某些应用中的性能。
[0004]因此，特别地，次声信号(具有高能量的低频)通常可以改变数字麦克风系统中的操作点(OP)。偏置电路装置中的高阻抗节点漂移(具有巨大的时间常数)使这种漂移情况持续几秒钟，从而在很长一段时间内失去性能。

技术实现思路

[0005]根据一个实施例，一种麦克风包括耦合到麦克风的输入节点的放大器；耦合到麦克风的输入节点的震动检测器；以及具有耦合到震动检测器的输出的输入和耦合到麦克风的输入的输出的恢复电路。
附图说明
[0006]为更全面地理解本专利技术及其优点，现在结合附图进行以下说明，在附图中：
[0007]图1是根据一个实施例的包括震动检测器和恢复电路的数字麦克风的框图；
[0008]图2是根据一个实施例的震动检测器和恢复电路的框图；
[0009]图3是与图2的震动检测器和恢复电路相关联的时序图；
[0010]图4是图1的数字麦克风的偏置阻抗的时序图；
[0011]图5是与图2的震动检测器和恢复电路相关联的另一时序图；
[0012]图6是根据一个实施例的比较具有和不具有震动检测器和恢复电路的数字麦克风的震动恢复特性的时序图；
[0013]图7是根据一个实施例的震动检测器电路的示意图；
[0014]图8是根据一个实施例的恢复电路的状态图；
[0015]图9是根据另一实施例的震动检测器和恢复电路的框图；以及
[0016]图10是根据一个实施例的用于数字麦克风的震动检测和恢复方法的框图。
具体实施方式
[0017]下面详细讨论当前优选实施例的制造和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了很多适用的专利技术概念，这些概念可以体现在各种各样的特定环境中。所讨论的特定实施例仅用于说明制造和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。
[0018]在下面的详细描述中，参考附图，这些附图形成本说明书的一部分并且其中通过图解的方式示出了可以实践本专利技术的特定实施例。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。例如，针对一个实施例而示出或描述的特征可以用于其他实施例或与其他实施例结合使用以产生另外的实施例。本专利技术旨在包括这样的修改和变化。这些示例是使用特定语言描述的，不应当将其解释为限制所附权利要求的范围。附图未按比例绘制并且仅用于说明目的。为清楚起见，如果没有另外说明，则相同或相似的元素在不同的附图中由对应附图标记表示。
[0019]本专利技术的实施例包括一种数字麦克风，该数字麦克风包括震动检测器和恢复电路，恢复电路用于在震动被接收到之后快速恢复数字麦克风的正常偏置电平和操作情况。当震动到达时，震动检测器中的一组比较器检测震动并且生成输出信号，该输出信号启用由恢复电路生成的时间控制算法。在实施例中，时间控制算法可以包括形成数字字的增加数据状态序列。数字字命令数模DAC，该DAC生成控制晶体管开关的控制节点的电压信号。受控晶体管开关耦合到数字电容器的输入节点，这可以快速调节输入节点的电压并且减小偏置阻抗以加快恢复时间。输入节点电压从震动偏置电平调节到正常偏置电平。与现有技术的数字麦克风相比，该数字麦克风的正常操作有利地在震动情况被消除之后更快地恢复。
[0020]在实施例中，数字麦克风的灵敏高阻抗输入模式的操作点在震动经由模数转换器(ADC)/DAC控制回路被接收到之后被及时重置。在实施例中，震动检测器和恢复电路有利地使用数字信号处理(DSP)并且还可以重用现有数字麦克风启动电路装置的部分。根据实施例，在震动情况被消除之后，数字麦克风的偏置电平迅速返回到正确操作所需要的“高性能”值。下面更详细地描述包括震动检测器和用于恢复正常操作的恢复电路的数字麦克风的特定实施例。
[0021]图1是根据一个实施例的包括震动检测器116和恢复电路118的数字麦克风100的框图。数字麦克风100包括用于将声波和振动转换为单一或差分模拟电压的MEMS器件102。在实施例中，MEMS器件102可以包括电容部分103，电容部分103包括第一可变电容器C1和第二可变电容器C2。电容器C1和C2表示响应于声波或振动而变化的MEMS器件的电容。在实施例中，电容部分103可以用硅制造，并且包括一个或多个膜和一个或多个背板，以用于响应于接收的声波而在输出引脚VP和VN处生成模拟输出电压。数字麦克风100还包括专用集成电路(ASIC)104，ASIC 104包括分别耦合到MEMS器件102的VP和VN输出引脚的输入引脚(输入节点)VINP和VINN。高欧姆偏置电路装置106(千兆欧姆偏置)耦合到输入引脚VINP和VINN。第一可变电容器C1和第二可变电容器C2因此耦合到高欧姆偏置电路装置106，这使得数字麦克风100的输入节点具有可以以秒为单位测量的长时间常数。在一个实施例中，输入节点VINP和VINN还耦合到放大器108的输入，放大器108可以是单位增益缓冲放大器或可编程增益放大器。放大器108的输出耦合到ADC 110的输入，在一个实施例中，ADC 110可以是
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Σ调制(DSM)ADC。在实施例中，ADC 110的输出耦合到ADC逻辑电路装置112，ADC逻辑电路装置112可以包括滤波、控制和接口电路装置、以及其他DSP组件。ADC逻辑电路装置112的输出可以包括在耦合到ASIC 104的输出DATA引脚的焊盘114上可用的一位串行输出数据流。
[0022]ASIC 104还包括耦合到高欧姆偏置电路装置106的震动检测器116、和恢复电路118。震动检测器116和恢复电路118可以从耦合到ASIC 104的CLK引脚的焊盘126接收时钟信号。在一些实施例中，震动检测器116可以包括时钟比较器或连续时间比较器。在一些实施例中，启动定时约束和其他要求可能需要震动检测器116接收时钟信号。在一些实施例中，恢复电路118至少包括计数器和状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种麦克风，包括：放大器，耦合到所述麦克风的输入节点；震动检测器，耦合到所述麦克风的所述输入节点；以及恢复电路，具有耦合到所述震动检测器的输出的输入和耦合到所述麦克风的输入的输出。2.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述震动检测器包括多个比较器。3.根据权利要求1所述的麦克风，其中所述恢复电路包括：数模转换器DAC；以及开关，具有耦合到所述DAC的输出的控制节点。4.根据权利要求3所述的麦克风，其中所述恢复电路还包括计数器和状态机。5.根据权利要求3所述的麦克风，其中所述开关的受控节点被配置用于向所述麦克风的所述输入节点提供多个阻抗阶跃。6.根据权利要求3所述的麦克风，其中所述开关的所述控制节点处的多个电压阶跃被配置为具有在震动偏置电平与正常偏置电平之间的范围。7.根据权利要求3所述的麦克风，还包括耦合到所述麦克风的所述输入节点的附加开关，其中所述附加开关被配置用于实现启动操作模式。8.一种电路，包括：震动检测器，耦合到输入节点；以及恢复电路，耦合到所述震动检测器的输出，其中所述恢复电路被配置用于在震动之后减小所述输入节点的阻抗，并且然后逐渐增加所述输入节点的所述阻抗。9.根据权利要求8所述的电路，其中所述震动检测器包括具有第一阈值电压的第一比较器和具有第二阈值电压的第二比较器。10.根据权利要求8所述的电路，其中所述恢复电路包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
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：