[发明专利]用于低失真电容式信号源放大器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体电路和方法，并且更加具体地涉及一种用于低失真电容式信号源的放大器。

背景技术

通常在各种消费者应用诸如蜂窝电话、数字录音机、个人计算机和电信会议系统中使用音频麦克风。特别地，在大规模生产的成本敏感的应用中使用较低成本的驻极体电容麦克风（ECM）。ECM麦克风通常包括被安装在具有声音端口和电输出端子的小型封装中的驻极体材料薄膜。驻极体材料附着到膜片或者构成膜片自身。大多数ECM麦克风还包括能够与在目标应用诸如蜂窝电话内的音频前端放大器对接的前置放大器。另一种类型的麦克风是能够作为压力敏感膜片实现的微机电系统（MEMS）麦克风，其被直接地蚀刻到集成电路上。

环境声压水平跨越非常大的动态范围。例如，人类听力的阈值是大约0dBSPL，对话语言处于大约60dBSPL，而50m远处的喷气式飞机的声音是大约140dBSPL。虽然麦克风诸如MEMS麦克风的膜片可以能够承受高强度的声信号并且忠实地将这些高强度声信号转换成电子信号，但是应对这种高电平信号引起某些困难。例如，用于声学麦克风的很多放大器和前置放大器针对特定的动态范围而被优化。这样，这些系统可能不能够在不添加显著失真的情况下应对整个音频范围。

发明内容

根据一个实施例，一种方法包括：放大由电容式信号源提供的信号以形成放大信号，检测放大信号的峰值电压，并且响应于检测到峰值电压而调节被耦合到电容式信号源的输出的可控阻抗。可控阻抗被调节为与检测的峰值电压成反比的值。

下面在附图和说明中阐述了本发明的一个或者多个实施例的细节。根据说明和附图并且根据权利要求，本发明的其它特征、目的和优点将是清楚的。

附图说明

为了更加完整地理解本发明及其优点，现在对与附图结合进行的以下说明进行参考，其中：

图1a-b示意根据本发明的实施例的放大器集成电路（IC）；

图2a-b示意使用可开关电容器衰减器的根据本发明的一个实施例的放大器概图；

图3a-d示意使用可变电阻衰减器的根据本发明的一个实施例的放大器概图和频率响应线图；

图4示意根据本发明的一个实施例的系统；

图5a-c示意实施例过零点检测器、峰值检测器和两相时钟时序图；

图6a-b示意使用可变麦克风偏压的根据本发明的一个实施例的放大器概图；并且

图7a-d示意实施例麦克风偏压电路的概图和时序图。

具体实施方式

下面详细地讨论了目前优选的实施例的实现和使用。然而，应该理解，本发明提供能够在多种具体背景中体现的、很多可应用的创造性概念。所讨论的具体实施例仅仅示意用于实现和使用本发明的具体方式，而非限制本发明的范围。

将关于在具体背景即用于电容式信号源诸如MEMS或者驻极体电容麦克风（ECM）的放大器中的实施例描述本发明。然而，本发明还可以被应用于其它类型的电路和系统，诸如音频系统、通信系统、传感器系统和与高阻抗信号源对接的其它系统。

在一个实施例中，放大器通过自动地调节在放大器的输入处的信号电平而维持电容式信号源诸如麦克风的大动态范围。在某些实施例中，通过调节被耦合到放大器的输入的阻抗，控制输入信号电平。例如，在一个实施例中，通过控制被耦合到放大器的输入的电容来调节输入电平。在另一实施例中，通过控制被耦合到放大器的输入的电阻来调节输入电平，这产生了一种可调节的高通网络。可替代地，可以在放大器的输入处使用其它阻抗类型。在进一步的实施例中，通过调节电容式传感器的偏压源来控制输入电平，这调节电容式传感器自身的声电信号增益。

在某些实施例中，使用峰值检测器在放大器级的输出处感测麦克风或者电容式传感器信号电平。输入信号的振幅然后得到调节，直至放大器级的输出小于由峰值检测器确定的峰值。在某些实施例中，当过零点检测器检测到输入信号或者放大输入信号的过零点时，输入信号的振幅得到调节。

图1a示意被配置为被耦合到MEMS麦克风102的实施例放大器集成电路（IC）100，MEMS麦克风102被以虚线示出以指示不必在IC 100上包括麦克风102。然而，在某些实施例中，还可以在IC 100上包括麦克风102。在可替代实施例中，可以替代MEMS麦克风102地使用其它麦克风类型诸如ECM麦克风或者其它类型的电容式传感器电路。