[發明專利]用于調節麥克風的偏壓的電路

有效

• 申請號: 201811443372.6
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109842838B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: T.漢茲里克;G.羅卡;M.德布拉西;H.彼得森
• 申請（專利權）人: ＴＤＫ株式會社
• 主分類號: H04R3/00
• 分類號: H04R3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭瑾彤;閆小龍

本發明涉及用于調節麥克風的偏壓的電路。一種用于調節用于麥克風（1）的換能器的偏壓的電路，包括用于生成用于麥克風（1）的換能器（20）的偏壓（Vbias）的偏壓生成器（10）以及用于檢測撞擊麥克風（1）的換能器（20）的聲壓的聲壓檢測器（40）。偏壓生成器（10）被配置成如果聲壓檢測器（40）檢測到的聲壓超過或降至低于至少一個聲壓閾值（Vth1,…,Vth10）則生成具有線性增大或減小的梯度的偏壓（Vbias）。

技術領域

本公開涉及用于調節麥克風、特別是MEMS麥克風的偏壓的電路。

背景技術

例如MEMS麥克風之類的麥克風包括可以被建模為可變電容器的電容換能器，所述可變電容器具有取決于撞擊在可變電容器的膜上的聲壓的可變電容。換能器可以包括膜片和背板。聲學輸入、特別是壓力波可以使膜片偏離，以使得膜片與背板之間的距離改變，從而導致換能器的電容改變。當換能器承受非常高的聲壓級（SPL）時，膜片可能會接觸背板，使得可能發生膜片的聲學塌陷（acoustical collapse）。

為了操作麥克風，通常將偏壓施加到換能器，特別是在換能器的膜片與背板之間。通過調整偏壓的值，可以調整換能器的靈敏度。為了增大MEMS麥克風的動態范圍，可以在聲壓級變得過高以至于會發生聲學坍塌之前降低其偏壓。

換能器通常耦合到前置放大器，前置放大器依賴于撞擊在換能器的膜上的聲壓來生成放大的輸出信號。然而，降低偏壓以防止聲學塌陷可能導致前置放大器直流輸入電壓遠離其偏置操作點并可能使其達到飽和，這將導致缺乏靈敏度和/或失真。

發明內容

期望提供一種用于調節麥克風的換能器的偏壓以最小化麥克風中的毛刺的電路。

在權利要求1中詳細說明了用于調節用于麥克風的換能器的偏壓的電路的實施例。

該電路包括：用于生成用于麥克風的換能器的偏壓的偏壓生成器和用于檢測撞擊麥克風的換能器的聲壓的聲壓檢測器。偏壓生成器被配置成如果聲壓檢測器檢測到的聲壓超過或降至低于至少一個聲壓閾值則生成具有線性增大或減小的梯度的偏壓。

具體地，偏壓生成器被配置成如果聲壓檢測器檢測到的聲壓超過所述至少一個閾值則生成具有線性增大的梯度的偏壓。此外，偏壓生成器被配置成如果聲壓檢測器檢測到的聲壓降至低于所述至少一個閾值則生成具有線性減小的梯度的偏壓。

為了生成偏壓的線性增大或減小的梯度，偏壓生成器包括用于生成第一偏壓部分的第一生成器單元和用于生成第二偏壓部分的第二生成器單元。依賴于第一和第二偏壓部分來生成所述偏壓的值。根據該電路的可能實施例，可以通過將第一偏壓部分和第二偏壓部分相加來生成所述偏壓。

第一生成器單元可以包括可以被激活/啟用或去激活/禁用的多個電荷泵級。第一生成器單元被配置成：如果聲壓超過所述閾值中的一個，則去激活/禁用所述電荷泵級中的一個，使得第一偏壓部分降低預定義的水平/預定義的電壓跳變。結果，第一偏壓部分逐步降低。同時，每當所述電荷泵級中的一個被去激活/禁用時，由第二生成器單元生成的第二偏壓部分增大一個電荷泵級電壓，并且然后減小到其原始值。第二偏壓部分的線性減小的梯度取決于所述電壓跳變和聲壓在其期間在后續閾值之間上升的時間。

另一方面，如果檢測到聲壓降至低于所述閾值中的一個，則激活/啟用第一生成器單元的所述電荷泵級中的一個，使得第一偏壓部分增大預定義的電壓水平/由一個電荷泵級生成的電壓跳變。同時，當第一偏壓部分增大預定義的電壓水平時，第二生成器單元使第二偏壓部分減小預定義的電壓水平/一個電荷泵級的電壓跳變。然后再次使第二偏壓部分增大到其原始值。第二偏壓部分的梯度的導數取決于所述電壓跳變和聲壓級在其期間在后續閾值之間減小的時間。