[发明专利]用于调节麦克风的偏压的电路

说明书

本发明涉及用于调节麦克风的偏压的电路。一种用于调节用于麦克风（1）的换能器的偏压的电路，包括用于生成用于麦克风（1）的换能器（20）的偏压（Vbias）的偏压生成器（10）以及用于检测撞击麦克风（1）的换能器（20）的声压的声压检测器（40）。偏压生成器（10）被配置成如果声压检测器（40）检测到的声压超过或降至低于至少一个声压阈值（Vth1,…,Vth10）则生成具有线性增大或减小的梯度的偏压（Vbias）。

技术领域

本公开涉及用于调节麦克风、特别是MEMS麦克风的偏压的电路。

背景技术

例如MEMS麦克风之类的麦克风包括可以被建模为可变电容器的电容换能器，所述可变电容器具有取决于撞击在可变电容器的膜上的声压的可变电容。换能器可以包括膜片和背板。声学输入、特别是压力波可以使膜片偏离，以使得膜片与背板之间的距离改变，从而导致换能器的电容改变。当换能器承受非常高的声压级（SPL）时，膜片可能会接触背板，使得可能发生膜片的声学塌陷（acoustical collapse）。

为了操作麦克风，通常将偏压施加到换能器，特别是在换能器的膜片与背板之间。通过调整偏压的值，可以调整换能器的灵敏度。为了增大MEMS麦克风的动态范围，可以在声压级变得过高以至于会发生声学坍塌之前降低其偏压。

换能器通常耦合到前置放大器，前置放大器依赖于撞击在换能器的膜上的声压来生成放大的输出信号。然而，降低偏压以防止声学塌陷可能导致前置放大器直流输入电压远离其偏置操作点并可能使其达到饱和，这将导致缺乏灵敏度和/或失真。

发明内容

期望提供一种用于调节麦克风的换能器的偏压以最小化麦克风中的毛刺的电路。

在权利要求1中详细说明了用于调节用于麦克风的换能器的偏压的电路的实施例。

该电路包括：用于生成用于麦克风的换能器的偏压的偏压生成器和用于检测撞击麦克风的换能器的声压的声压检测器。偏压生成器被配置成如果声压检测器检测到的声压超过或降至低于至少一个声压阈值则生成具有线性增大或减小的梯度的偏压。

具体地，偏压生成器被配置成如果声压检测器检测到的声压超过所述至少一个阈值则生成具有线性增大的梯度的偏压。此外，偏压生成器被配置成如果声压检测器检测到的声压降至低于所述至少一个阈值则生成具有线性减小的梯度的偏压。

为了生成偏压的线性增大或减小的梯度，偏压生成器包括用于生成第一偏压部分的第一生成器单元和用于生成第二偏压部分的第二生成器单元。依赖于第一和第二偏压部分来生成所述偏压的值。根据该电路的可能实施例，可以通过将第一偏压部分和第二偏压部分相加来生成所述偏压。

第一生成器单元可以包括可以被激活/启用或去激活/禁用的多个电荷泵级。第一生成器单元被配置成：如果声压超过所述阈值中的一个，则去激活/禁用所述电荷泵级中的一个，使得第一偏压部分降低预定义的水平/预定义的电压跳变。结果，第一偏压部分逐步降低。同时，每当所述电荷泵级中的一个被去激活/禁用时，由第二生成器单元生成的第二偏压部分增大一个电荷泵级电压，并且然后减小到其原始值。第二偏压部分的线性减小的梯度取决于所述电压跳变和声压在其期间在后续阈值之间上升的时间。

另一方面，如果检测到声压降至低于所述阈值中的一个，则激活/启用第一生成器单元的所述电荷泵级中的一个，使得第一偏压部分增大预定义的电压水平/由一个电荷泵级生成的电压跳变。同时，当第一偏压部分增大预定义的电压水平时，第二生成器单元使第二偏压部分减小预定义的电压水平/一个电荷泵级的电压跳变。然后再次使第二偏压部分增大到其原始值。第二偏压部分的梯度的导数取决于所述电压跳变和声压级在其期间在后续阈值之间减小的时间。