[发明专利]使用内部时钟改变的可配置麦克风

说明书

实施例公开了使用内部时钟改变的可配置麦克风。一种操作微机电系统(MEMS)的方法，包括：在第一操作模式下，将MEMS的模拟输出转换为具有第一采样速率的第一内部数据流和第一外部数据流；在不重新启动MEMS的情况下从第一操作模式转变为第二操作模式；以及在第二操作模式下，将MEMS的模拟输出转换为具有与第一采样速率不同的第二采样速率的第二内部数据流，并且执行第二内部数据流的采样速率转换以生成第二外部数据流。

相关申请的交叉引用

本申请是与2020年1月27日提交的美国专利申请号16/773,079，的部分延续，该申请内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及用于使用内部时钟改变的可配置麦克风的系统和方法。

背景技术

MEMS(微机电系统)技术在麦克风中的应用，导致了高性能小型麦克风的发展。MEMS麦克风提供了高SNR(信噪比)、低功耗、高灵敏度，并且在与表面安装组装工艺兼容的小型封装中可用。

MEMS麦克风使用的是使用硅晶片在半导体生产线上制造的声传感器。不同材料的层被沉积在硅晶片的顶部，然后不需要的材料被蚀刻掉，在基底晶片中的空腔上形成可移动的膜和固定的背板。传感器背板可以是一个坚硬的穿孔结构，允许空气很容易地穿过它，而膜是薄的固体结构，该固体结构响应于由声波引起的气压的改变而弯曲。由声波产生的气压的改变导致薄膜弯曲，而当空气穿过较厚的背板的穿孔时，较厚的背板保持静止。膜的移动产生了膜与背板之间电容量的改变，该改变由ASIC(专用集成电路)转换为电信号。ASIC测量当膜与固定背板之间的电容由于膜响应于声波的运动而改变时引起的电压改变。在许多应用中，需要低噪声音频模数转换器(ADC)，以将模拟麦克风的输出转换为数字格式进行处理和/或传输。ADC可以在麦克风性能与麦克风功耗之间的权衡中在各种频率下被时钟控制。

发明内容

根据实施例，一种操作微机电系统(MEMS)的方法，包括在第一操作模式下，将MEMS的模拟输出转换为具有第一采样速率的第一内部数据流和第一外部数据流；在不重新启动MEMS的情况下从第一操作模式转换为第二操作模式；以及在第二操作模式下，将MEMS的模拟输出转换为具有与第一采样速率不同的第二采样速率的第二内部数据流，过滤第二内部数据流，并且在过滤第二内部数据流之后，执行第二内部数据流的采样速率转换以生成第二外部数据流。

根据实施例，一种电路包括时钟分频器，该时钟分频器具有被耦合到时钟信号输入的输入；多路复用器，具有被耦合到时钟分频器的输出的第一输入、被耦合到时钟信号输入的第二输入、被耦合到控制信号输入的第三输入、以及输出，其中多路复用器根据控制信号输入的状态将第一输入耦合到输出或将第二输入耦合到输出；信号处理电路，具有模拟信号输入、被耦合到多路复用器的输出的时钟信号输入、以及包括一个或多个输出节点的数字信号输出；以及变频器，被耦合在信号处理电路的数字信号输出与数据流输出之间，其中变频器的转换因数是根据控制信号输入的状态而被确定的，其中信号处理电路包括：模数转换器(ADC)，该模数转换器具有被耦合到模拟信号输入的输入；以及数字滤波器，具有被耦合到ADC的输出的输入和被耦合到数字信号输出的输出。

根据实施例，一种在单个封装中的微机电(MEMS)电路包括控制信号输入、时钟信号输入、以及数据流输出，用于在一个或多个输出节点处提供恒定速率的单比特输出流；MEMS设备；以及信号处理电路，包括模数转换器和滤波器，该信号处理电路被耦合到MEMS设备、控制信号输入、时钟信号输入、以及数据流输出，其中，在由控制信号输入的第一状态确定的第一操作模式下，信号处理电路的至少一部分直接被耦合到时钟信号输入，并且其中，在由控制信号输入的第二状态确定的第二操作模式下，信号处理电路的至少一部分通过时钟分频器被耦合到时钟信号输入，并且其中滤波器被配置为用于过滤模数转换器的输出。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：