[發(fā)明專利]一種自校準(zhǔn)硅麥克風(fēng)裝置和校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410490133.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN105491492B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫麗娜;楊少軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東共達(dá)電聲股份有限公司
• 主分類號(hào): H04R19/04
• 分類號(hào): H04R19/04;H04R29/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;陳士騫

1.一種硅麥克風(fēng)裝置的自校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括：

將一校準(zhǔn)正弦電壓施加在MEMS器件的偏置端，同時(shí)控制電荷泵輸出電壓V1等于0，此時(shí)檢測(cè)得到放大器的輸出信號(hào)幅度為OUT1，其中電荷泵輸出電壓為MEMS器件偏置端的直流電壓；

控制所述電荷泵的輸出電壓為V2，其中V2大于0且小于所述MEMS器件的吸合電壓值一定范圍，此時(shí)檢測(cè)得到所述放大器的輸出信號(hào)幅度為OUT2；

根據(jù)OUT1和OUT2計(jì)算得出所述MEMS器件的最優(yōu)工作電壓Vop；

控制所述電荷泵的輸出電壓為Vop，將MEMS器件偏置于最優(yōu)工作狀態(tài)，同時(shí)關(guān)閉所述校準(zhǔn)正弦電壓，此時(shí)給入麥克風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)聲音信號(hào)，得到所述放大器的輸出信號(hào)幅度OUT3；

比較OUT3和目標(biāo)靈敏度之間的差值，并根據(jù)該差值調(diào)整所述放大器的增益，使得麥克風(fēng)的靈敏度達(dá)到目標(biāo)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述校準(zhǔn)正弦電壓的頻率大于MEMS器件的機(jī)械諧振頻率的2倍。

3.一種自校準(zhǔn)硅麥克風(fēng)裝置，其特征在于，包括硅麥克風(fēng)和數(shù)字控制模塊，所述硅麥克風(fēng)包括MEMS器件、放大器、AC校準(zhǔn)電壓模塊、電荷泵、和數(shù)字接口模塊，其中：

所述電荷泵的輸出端與所述MEMS器件的偏置端相連，用于產(chǎn)生直流偏置電壓，將所述MEMS器件偏置于不同的工作點(diǎn)；

所述放大器的輸入端與所述MEMS器件的輸入端相連，所述放大器的輸出端與所述數(shù)字控制模塊相連，用于將MEMS器件的電容變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并進(jìn)行放大，其中所述放大器的輸出端也是麥克風(fēng)裝置的輸出端；

所述AC校準(zhǔn)電壓模塊的輸出端通過一耦合電容與所述MEMS器件的偏置端相連，用于產(chǎn)生校準(zhǔn)正弦電壓；

所述數(shù)字接口模塊的輸入端與所述數(shù)字控制模塊相連，用以接收數(shù)字控制模塊的串行指令；所述數(shù)字接口模塊的輸出端與所述AC校準(zhǔn)電壓模塊、所述電荷泵和所述放大器相連，用以根據(jù)所接收的串行指令控制所述電荷泵的輸出電壓、所述AC校準(zhǔn)電壓模塊輸出的正弦電壓和所述放大器的增益；

其中，所述數(shù)字控制模塊通過一雙向接口與所述放大器和所述數(shù)字接口模塊相連，所述數(shù)字控制模塊一方面控制麥克風(fēng)的工作于校準(zhǔn)模式或正常工作模式，另一方面在校準(zhǔn)模式下首先接收所述放大器的輸出信號(hào)，再根據(jù)所述放大器的輸出信號(hào)幅度發(fā)送操作指令給所述數(shù)字接口模塊，控制所述電荷泵的輸出電壓、所述AC校準(zhǔn)電壓模塊輸出的正弦電壓和所述放大器的增益。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自校準(zhǔn)硅麥克風(fēng)裝置，其特征在于，在校準(zhǔn)模式下，所述數(shù)字控制模塊控制所述AC校準(zhǔn)電壓模塊產(chǎn)生一定幅度的正弦信號(hào)，通過校準(zhǔn)電容耦合到所述MEMS器件的偏置端，其中所述正弦信號(hào)的頻率大于所述MEMS器件的機(jī)械諧振頻率的2倍；同時(shí)控制所述電荷泵調(diào)整其輸出電壓，將所述MEMS器件偏置于不同的工作點(diǎn)，根據(jù)所述MEMS器件偏置于不同工作點(diǎn)時(shí)所述放大器的輸出信號(hào)幅度計(jì)算出所述MEMS器件的最優(yōu)工作電壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自校準(zhǔn)硅麥克風(fēng)裝置，其特征在于，在校準(zhǔn)模式下，所述數(shù)字控制模塊根據(jù)給入麥克風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)聲音信號(hào)時(shí)所述放大器的輸出信號(hào)幅度與目標(biāo)靈敏度之間的差值，調(diào)整所述放大器的增益，使得麥克風(fēng)的靈敏度達(dá)到目標(biāo)值。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自校準(zhǔn)硅麥克風(fēng)裝置，其特征在于，所述硅麥克風(fēng)為模擬麥克風(fēng)，所述數(shù)字控制模塊設(shè)置在所述硅麥克風(fēng)外。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自校準(zhǔn)硅麥克風(fēng)裝置，其特征在于，所述硅麥克風(fēng)為數(shù)字麥克風(fēng)，所述數(shù)字控制模塊集成于所述硅麥克風(fēng)的接口電路內(nèi)部或置于所述麥克風(fēng)外。