[发明专利]用于从或向至少一个音频部件流传输PDM数据的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2011年9月1日提交的美国专利申请No.13/224,068的继续申请，并且要求其优先权，在此通过引用并入其内容。

技术领域

本发明涉及电子电路、数字音频部件、接口系统和用于诸如移动电话或膝上型计算机的电子设备的方法，包括诸如麦克风部件和/或扬声器部件的数字音频部件的音频系统，其中该数字麦克风部件拾取可听或其它声音模拟信号并将它们转换成特别是PDM信号的数字电信号，并且其中数字扬声器部件发送特别是PDM信号的数字电信号并分别将它们转换为可听或其它声音模拟信号。

背景技术

通信技术进步在最近几年迅速发展。消费者正在越来越多地使用电子移动和静止通信，包括诸如头戴式耳机、扬声器、麦克风的提供音频功能的音频部件、用于与其它音频设备、电视机、语音识别等连接的放大器。这些部件经常在越来越小的设备中使用，诸如蜂窝电话、支持网络的蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持计算机、膝上型计算机、诸如pad的平板计算机或者小型数字音频连接器、或者具有印刷电子电路板(PCB)的任何其它类似设备。使用数字音频部件使得能够利用电子数字电路和高级信号处理进行可接受的声音再现。

正在开发的用于便携式和静态电子设备的技术涉及向麦克风或扬声器应用微机电系统(MEMS)。MEMS技术使得能够在诸如印刷电子电路板(PCB)的基板上构建小的机械部件。麦克风MEMS总体上包括大小为1至100微米(0.001至0.1mm)的机械元件，使得通常1mm到3mm的大小范围内的麦克风部件或组件被“粘接”到向麦克风元件及其电子电路提供壳体、空气腔室和保护的封装中。这些音频部件具有小的尺寸并因此适于被包括在小和/或薄的电子设备中。在这个方面，这些音频部件可以被包括在各种类型的电子设备和系统中；诸如计算机，例如台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、手持计算机、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)、安全系统；通信设备，例如蜂窝电话、支持网络的蜂窝电话、无绳电话、寻呼机；与计算机有关的外围设备，例如打印机、扫描仪、监视器；娱乐设备，例如电视机、收音机、卫星收音机、立体声音响、磁带和计算机光盘播放器、数字照相机、照相机、卡式录像机、运动图像专家组、音频层3(MP3)播放器、视频游戏机；收听设备，例如助听器、耳机、头戴式耳机、蓝牙无线耳机、插入式耳机、UWB无线耳机等。设备的其它示例是可能的。此外，提供小型音频部件明显地减少或消除了电磁干扰EMI的影响。由于这些音频部件小且容易制造，所以降低了制造成本并增强了可靠性。

PDM(脉冲密度调制)信号是在音频领域中使用的一比特调制数字信号，并且在此定义为包含音频内容的数字信号。PDM是用数字数据表示诸如音频信号这样的模拟信号的调制形式。在PDM信号中，与在PCM(脉冲编码调制)中不同，特定振幅值不被编码为脉冲。相反，比特脉冲的相对密度对应于模拟信号的振幅。与此相反，PWM(脉冲宽度调制)是模拟信号，脉冲的宽度用于指示信号值。

目前，用于输出例如数字麦克风信号的通常行业应用的事实上的接口标准(不是公开化的标准)被称为PDM接口。这个接口或行业标准的特征在于其低复杂度和相应地得到的麦克风部件上需要的小数量的针脚。数字音频部件的PDM接口包括五个针脚并且可以被定义为至少包括：

VDD：用于麦克风部件的电源电压，通常选择明确的较高电势，诸如在1至4V附近，通常为1.8V。

GND：用于麦克风部件的电气地电势，其中，GND或者地被定义为电势电压低于在VDD针脚上提供的电压电势，例如，诸如相对于所使用的VDD电势的零电势的定义。GND和VDD的数值可以用于定义这种较低(GND)和较高(VDD)电势。

CLK：针对麦克风部件的时钟输入信号。通常使用的频率范围包括从1到7MHz，例如，2.4MHz。例如，单独的外部时钟源或主机处理器自身可产生这些时钟。通常，睡眠模式操作是可能的，例如，通过低于100kHz的CLK信号选择。

DATA：从麦克风部件输出的数据流，包括以一比特脉冲密度调制PDM信号的形式的音频内容。输出可以在时钟周期的一个相位有效，并且在其它相位，DATA的输出是三态的，其允许输出端在0和1逻辑电平之外还采用高阻抗状态，从部件的输出有效地去除了PDM信号。这允许多个电路共享相同的输出线。这使得能够将例如两个麦克风部件添加到同一数据导线。