[發明專利]電容式傳感器組件和半導體管芯

有效

• 申請號: 202110036680.2
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN112770226B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: M·沙揚;C·E·弗斯特;P·F·霍斯頓;K·S·貝特爾森;H·湯姆森
• 申請（專利權）人: 美商樓氏電子有限公司
• 主分類號: H04R3/04
• 分類號: H04R3/04;H04R1/04;H03G3/30;H03M1/18;H03M3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李艷芳;黃綸偉

1.一種電容式傳感器組件，所述電容式傳感器組件包括：

電容式換能器，所述電容式換能器在換能器輸出端處產生電信號；

前置放大器，所述前置放大器包括連接至所述換能器輸出端的輸入節點，所述輸入節點用于接收所述電信號，所述前置放大器被配置成生成放大電信號和緩沖電信號中的至少一者；

模數轉換器ADC，所述ADC耦接到所述前置放大器的輸出端并產生數字信號；以及

數字反饋環路，所述數字反饋環路包括：

數字環路濾波器，所述數字環路濾波器具有聯接到所述ADC的輸入端，所述數字環路濾波器被配置為對從所述ADC接收到的數字信號進行濾波，并生成數字反饋信號；以及

數模轉換器DAC，所述DAC具有聯接到所述數字環路濾波器的輸入端，所述DAC被配置為將所述數字反饋信號轉換成對應模擬反饋信號，所述對應模擬反饋信號被應用至所述前置放大器，

其中，所述數字反饋環路具有耦接到所述ADC的輸入端和耦接到所述電容式換能器的輸出端，所述數字反饋環路基于所述數字信號產生一系列可變電流脈沖，所述可變電流脈沖將電荷添加到所述電容式換能器或者從所述電容式換能器減去電荷，使得電信號的低頻在所述電信號被輸入到所述前置放大器之前被抑制。

2.根據權利要求1所述的電容式傳感器組件，其中，所述數字反饋環路還包括耦接至所述數字環路濾波器的脈沖寬度和脈沖幅度調制器，所述脈沖寬度和脈沖幅度調制器將所述數字信號轉換為脈沖寬度和脈沖幅度調制信號。

3.根據權利要求2所述的電容式傳感器組件，其中，所述脈沖寬度和脈沖幅度調制信號的采樣頻率高于所述數字信號的采樣頻率。

4.根據權利要求1所述的電容式傳感器組件，所述電容式傳感器組件還包括具有端口的殼體，其中，所述電容式換能器是微機電系統MEMS換能器，并且其中，所述電容式換能器設置在所述殼體中。

5.根據權利要求1所述的電容式傳感器組件，其中，低頻被抑制的所述電信號至少部分地減少所述前置放大器的低頻過載和失真。

6.根據權利要求5所述的電容式傳感器組件，其中，所述ADC包括：

∑-Δ調制器，所述∑-Δ調制器被配置為按第一采樣頻率生成N位數字信號，其中，N0，

其中，所述數字反饋環路包括抽取器，所述抽取器在所述∑-Δ調制器和所述數字環路濾波器之間，所述抽取器被配置為按第二采樣頻率將所述N位數字信號轉換為M位數字信號，其中，所述第二采樣頻率低于所述第一采樣頻率，并且其中，M1；以及

其中，所述M位數字信號被輸入到所述數字環路濾波器。

7.根據權利要求5所述的電容式傳感器組件，其中，所述數字環路濾波器是包括固定或可配置傳遞函數的低通濾波器。

8.根據權利要求5所述的電容式傳感器組件，其中，所述數字反饋環路還包括設置在所述數字環路濾波器與所述電容式換能器之間的噪聲整形量化器。

9.根據權利要求1所述的電容式傳感器組件，其中，所述前置放大器的輸入節點被DC耦接至所述換能器輸出端。

10.根據權利要求1所述的電容式傳感器組件，所述電容式傳感器組件還包括殼體，所述殼體包括聲音端口，所述殼體包圍所述電容式換能器、所述ADC、所述數字反饋環路。

11.根據權利要求10所述的電容式傳感器組件，所述電容式傳感器組件與便攜式通信設備結合。