[发明专利]用于传感器的西格玛德尔塔调制器

说明书

本公开提供了用于传感器的西格玛德尔塔调制器。在各种实施例中，提供了一种电路。该电路包括：耦合到微电子机械系统(MEMS)麦克风传感器的电压偏置电路、耦合到驱动器电路的MEMS麦克风传感器、以及耦合到基于振荡器的ADC电路的驱动器电路。基于振荡器的ADC电路可以包括N阶西格玛德尔塔调制器，其中N是等于或大于1的整数。

技术领域

本公开总体上涉及用于传感器的高阶西格玛德尔塔调制器的半导体电路。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)麦克风通常用于对功耗敏感的低功率电池供电设备，诸如智能手机和平板电脑。MEMS麦克风在这些应用中很受欢迎，因为MEMS麦克风可以实现为通过标准光刻工艺直接刻蚀到硅管芯的压敏膜片。

麦克风电路的竞争力主要由其性能(动态范围、分辨率、功耗、时钟抖动容限...)以及其成本(硅面积、MEMS传感器复杂度、封装大小与灵敏度...)给出。在典型的MEMS麦克风电路中，MEMS麦克风耦合到集成电路，其偏置MEMS麦克风、放大MEMS麦克风的输出并且对MEMS麦克风的电输出执行模数转换(ADC)。这些功能中的每一个消耗功率，并且可能消耗宝贵的芯片和/或板面积。为了降低功耗和芯片面积，传统的基于电压编码的西格玛德尔塔ADC已经被用作麦克风电路中的ADC。然而，目前可用的西格玛德尔塔ADC已经被推向技术极限，并且市场趋势需要创新解决方案。基于时间编码的解决方案是传统使用的基于电压编码的电路的有希望的替代方案。

发明内容

在各种实施例中，一种电路可以包括：耦合到微电子机械系统(MEMS)麦克风传感器的电压偏置电路、耦合到驱动器电路的MEMS麦克风传感器、以及耦合到基于振荡器的ADC电路的驱动器电路。基于振荡器的ADC电路可以包括N阶西格玛德尔塔调制器，其中N是等于或大于1的整数。

附图说明

在附图中，相同的附图标记通常在不同的视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施例，在附图中：

图1A示出了通用模拟二阶连续时间西格玛德尔塔调制器的框图；

图1B示出了主要地数字多比特二阶连续时间西格玛德尔塔调制器的框图；

图2A示出了耦合到基于VCO的ADC的MEMS麦克风的各种实施例的框图；

图2B示出了麦克风偏置和放大电路的各种实施例的框图；

图2C示出了在单端转换器配置中具有单比特互连的传感器读出电路的各种实施例的框图；

图2D示出了在单端转换器配置中具有单比特互连的麦克风偏置和放大电路以及基于电流控制振荡器的ADC的各种实施例的框图；

图2E示出了根据至少一个实施例的传感器读出电路的操作行为；

图3示出了根据至少一个实施例的传感器读出电路的示意图；

图4A至图4D示出了根据至少一个实施例的传感器读出电路的压控振荡器的示意图；

图5示出了根据至少一个实施例的包括单片集成的偏置和放大电路的传感器读出电路的压控振荡器的框图；

图6示出了根据至少一个实施例的传感器读出电路的相位参考积分器的示意图；

图7示出了根据至少一个实施例的传感器读出电路的数字控制振荡器的示意图；

图8示出了根据至少一个实施例的传感器读出电路的反馈发生器的示意图；

图9示出了伪差分转换器配置中的传感器读出电路的各种实施例的框图；

图10是示出根据至少一个实施例的伪差分转换器配置中的传感器读出电路的测量频谱的图表；