[發明專利]MEMS麥克風的信號處理電路及信號處理方法

有效

• 申請號: 202011217343.5
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112492473B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 周延青;潘華兵;鄭泉智;胡鐵剛
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;岳丹丹

1.一種MEMS麥克風的信號處理電路，包括：

預處理模塊，基于多個閾值范圍，對所述MEMS麥克風提供的輸入信號進行預量化和信號整形，以獲得高有效位數據和整形信號；

主模數轉換器，與所述預處理模塊相連接以獲得所述整形信號，對所述整形信號進行量化采樣以獲得低有效位數據；以及

數字處理器，與所述預處理模塊相連接以獲得所述高有效位數據，與所述主模數轉換器相連接以獲得所述低有效位數據，以及將所述高有效位數據和所述低有效位數據合并以及進行編碼，從而獲得所述MEMS麥克風的數字信號，其中，

所述整形信號根據所述輸入信號與直流偏移的疊加獲得，

所述輸入信號與直流偏移的疊加通過運算放大器執行，且所述輸入信號和所述直流偏移通過開關電容網絡提供至所述運算放大器。

2.根據權利要求1所述的信號處理電路，其中，所述預處理模塊包括：

量化器，根據所述多個閾值范圍對輸入信號進行初步的量化分級以獲得所述高有效位數據；以及

整形模塊，根據所述多個閾值范圍分別疊加相對應的直流偏移，以獲得所述整形信號。

3.根據權利要求2所述的信號處理電路，其中，所述閾值范圍包括采用n*(Vref_P-Vref_N)劃分的多個正極性范圍，以及采用n*(Vref_N-Vref_P)劃分的多個負極性范圍，其中，Vref_P和Vref_N分別表示上偏移信號和下偏移信號，且Vref_P大于Vref_N，n表示自然數。

4.根據權利要求3所述的信號處理電路，其中，對于n*(Vref_P-Vref_N)和(n+1)*(Vref_P-Vref_N)的正極性范圍，所述整形模塊在所述輸入信號上疊加的直流偏移等于-n*(Vref_P-Vref_N)。

5.根據權利要求4所述的信號處理電路，其中，對于n*(Vref_N-Vref_P)和(n+1)*(Vref_N-Vref_P)的負極性范圍，所述整形模塊在所述輸入信號上疊加的直流偏移等于+n*(Vref_P-Vref_N)。

6.根據權利要求5所述的信號處理電路，其中，所述整形模塊為加減法器。

7.根據權利要求5所述的信號處理電路，其中，所述整形模塊包括運算放大器，所述運算放大器的反相輸入端經由第一路徑接收所述輸入信號以及經由至少一個第三路徑接收所述上偏移信號和所述下偏移信號，所述運算放大器的同相輸入端經由第二路徑接地以及經由至少一個第四路徑接收所述上偏移信號和所述下偏移信號，所述運算放大器的同相輸出端和反相輸出端之間提供所述整形信號，

其中，所述第一路徑、所述第二路徑、所述至少一個第三路徑和所述至少一個第四路徑分別包括開關電容網絡。

8.根據權利要求7所述的信號處理電路，其中，所述第一路徑包括：

第一電容；

第一開關和第二開關，所述第一開關的第一端接收所述輸入信號，第二端連接至所述第一電容，所述第二開關連接在所述第一電容和所述運算放大器的反相輸入端之間；以及

第三開關和第四開關，分別連接在所述第一電容的第一端和第二端與地之間。

9.根據權利要求8所述的信號處理電路，其中，所述至少一個第三路徑分別包括：

第三電容，所述第三電容的第二端連接至所述第一電容與所述第二開關的中間節點；

第九開關和第十開關，所述第九開關的第一端接收所述上偏移信號，所述第十開關的第一端接收所述下偏移信號，所述第九開關和所述第十開關的第二端共同連接至所述第三電容的第一端；以及

第十一開關和第十二開關，分別連接在所述第三電容的第一端和第二端與地之間。