[發(fā)明專利]用于傳感器的西格瑪?shù)聽査{(diào)制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810361681.2
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108737944B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·巴法;F·卡德斯加西亞;L·赫爾南德茲-科爾波拉萊斯;B·庫特廷;A·昆特羅阿隆索;A·韋斯鮑爾
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;H04R3/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 鄭立柱;崔卿虎

本公開提供了用于傳感器的西格瑪?shù)聽査{(diào)制器。在各種實(shí)施例中，提供了一種電路。該電路包括：耦合到微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)傳感器的電壓偏置電路、耦合到驅(qū)動器電路的MEMS麥克風(fēng)傳感器、以及耦合到基于振蕩器的ADC電路的驅(qū)動器電路。基于振蕩器的ADC電路可以包括N階西格瑪?shù)聽査{(diào)制器，其中N是等于或大于1的整數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及用于傳感器的高階西格瑪?shù)聽査{(diào)制器的半導(dǎo)體電路。

背景技術(shù)

微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)通常用于對功耗敏感的低功率電池供電設(shè)備，諸如智能手機(jī)和平板電腦。MEMS麥克風(fēng)在這些應(yīng)用中很受歡迎，因?yàn)镸EMS麥克風(fēng)可以實(shí)現(xiàn)為通過標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝直接刻蝕到硅管芯的壓敏膜片。

麥克風(fēng)電路的競爭力主要由其性能(動態(tài)范圍、分辨率、功耗、時(shí)鐘抖動容限...)以及其成本(硅面積、MEMS傳感器復(fù)雜度、封裝大小與靈敏度...)給出。在典型的MEMS麥克風(fēng)電路中，MEMS麥克風(fēng)耦合到集成電路，其偏置MEMS麥克風(fēng)、放大MEMS麥克風(fēng)的輸出并且對MEMS麥克風(fēng)的電輸出執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)。這些功能中的每一個(gè)消耗功率，并且可能消耗寶貴的芯片和/或板面積。為了降低功耗和芯片面積，傳統(tǒng)的基于電壓編碼的西格瑪?shù)聽査嗀DC已經(jīng)被用作麥克風(fēng)電路中的ADC。然而，目前可用的西格瑪?shù)聽査嗀DC已經(jīng)被推向技術(shù)極限，并且市場趨勢需要創(chuàng)新解決方案。基于時(shí)間編碼的解決方案是傳統(tǒng)使用的基于電壓編碼的電路的有希望的替代方案。

發(fā)明內(nèi)容

在各種實(shí)施例中，一種電路可以包括：耦合到微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)傳感器的電壓偏置電路、耦合到驅(qū)動器電路的MEMS麥克風(fēng)傳感器、以及耦合到基于振蕩器的ADC電路的驅(qū)動器電路。基于振蕩器的ADC電路可以包括N階西格瑪?shù)聽査{(diào)制器，其中N是等于或大于1的整數(shù)。

附圖說明

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常在不同的視圖中指代相同的部分。附圖不一定按比例繪制，而是通常將重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。在以下描述中，參考以下附圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，在附圖中：

圖1A示出了通用模擬二階連續(xù)時(shí)間西格瑪?shù)聽査{(diào)制器的框圖；

圖1B示出了主要地?cái)?shù)字多比特二階連續(xù)時(shí)間西格瑪?shù)聽査{(diào)制器的框圖；

圖2A示出了耦合到基于VCO的ADC的MEMS麥克風(fēng)的各種實(shí)施例的框圖；

圖2B示出了麥克風(fēng)偏置和放大電路的各種實(shí)施例的框圖；

圖2C示出了在單端轉(zhuǎn)換器配置中具有單比特互連的傳感器讀出電路的各種實(shí)施例的框圖；

圖2D示出了在單端轉(zhuǎn)換器配置中具有單比特互連的麥克風(fēng)偏置和放大電路以及基于電流控制振蕩器的ADC的各種實(shí)施例的框圖；

圖2E示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的傳感器讀出電路的操作行為；

圖3示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的傳感器讀出電路的示意圖；

圖4A至圖4D示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的傳感器讀出電路的壓控振蕩器的示意圖；

圖5示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的包括單片集成的偏置和放大電路的傳感器讀出電路的壓控振蕩器的框圖；

圖6示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的傳感器讀出電路的相位參考積分器的示意圖；

圖7示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的傳感器讀出電路的數(shù)字控制振蕩器的示意圖；

圖8示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的傳感器讀出電路的反饋發(fā)生器的示意圖；

圖9示出了偽差分轉(zhuǎn)換器配置中的傳感器讀出電路的各種實(shí)施例的框圖；

圖10是示出根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的偽差分轉(zhuǎn)換器配置中的傳感器讀出電路的測量頻譜的圖表；