多模式的微機械麥克風的製作方法
2023-06-07 23:00:11 3
多模式的微機械麥克風的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種多模式的微機械麥克風，其包括：聲電傳感器；與外部的處理單元連接的模式選擇器，用於將所述處理單元所輸出的模式選擇信號轉換成相應的選通信號並予以輸出；與所述模式選擇器連接的受控放大器，用於基於所述模式選擇器所提供的選通信號確定所述聲電傳感器所輸出的電信號的放大增益，並按照所確定的放大增益來放大所述電信號，並將放大後的電信號予以輸出；與所述模式選擇器連接的受控電源，用於基於所述模式選擇器所提供的選通信號確定向所述聲電傳感器所輸出的偏置電壓，並輸出所確定的偏置電壓，以供所述聲電傳感器依據所確定的偏置電壓將聲音信號轉換成電信號。本發明通過模式選擇來實現在不同應用中提供不同靈敏度的麥克風。
【專利說明】多模式的微機械麥克風
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微機械麥克風，特別是涉及一種多模式的微機械麥克風。
【背景技術】
[0002]微機械麥克風(MEMS麥克風)是基於CM0S/MEMS技術設計的一種麥克風，其一致性比駐極體電容器麥克風的一致性好4倍以上，由於其優良的特性和極小的尺寸，微機械麥克風特別適合高性價比的麥克風陣列應用中，例如，手機、筆記本電腦、平板電腦、錄音筆、數位相機等電子產品。
[0003]目前，為了讓微機械麥克風在相應的電子產品中提供優質的音頻服務，微機械麥克風的設計者根據其所在的電子產品的應用領域的特性，來對微機械麥克風的靈敏度進行不同的設計。例如，手機中的麥克風因為需要收錄近場音頻，故其靈敏度稍低，而數位相機中的麥克風因為需要收錄遠場音頻，其靈敏度要求較高。隨著這類電子產品的功能多樣化，一個電子產品中可能不僅需要收集近場音頻、還需要收錄遠場音頻。比如，智慧型手機大多具備通話功能和錄像/錄音功能。這使得現有的微機械麥克風的單一靈敏度不能滿足電子設備不同應用場景的需要。因此，需要對現有的微機械麥克風進行改進。
【發明內容】
[0004]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種多模式的微機械麥克風，用於解決現有技術中微機械麥克風的靈敏度不可調的問題。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種多模式的微機械麥克風，其至少包括:聲電傳感器；與外部的處理單元連接的模式選擇器，用於將所述處理單元所輸出的模式選擇信號轉換成相應的選通信號並予以輸出；與所述模式選擇器連接的受控放大器，用於基於所述模式選擇器所提供的選通信號確定所述聲電傳感器所輸出的電信號的放大增益，並按照所確定的放大增益來放大所述電信號，並將放大後的電信號予以輸出；與所述模式選擇器連接的受控電源，用於基於所述模式選擇器所提供的選通信號確定向所述聲電傳感器所輸出的偏置電壓，並輸出所確定的偏置電壓，以供所述聲電傳感器依據所確定的偏置電壓將聲音信號轉換成電信號並予以輸出。
[0006]優選地，所述麥克風還包括:封裝所述聲電傳感器、模式選擇器、受控放大器及受控電源的外殼，以及由所述外殼內延伸至外表面的多個引腳；
[0007]其中，所述引腳包括:與所述受控放大器連接的輸出引腳；與所述受控電源連接的電源引腳；用於為所述聲電傳感器、模式選擇器、受控放大器及受控電源提供地線的接地引腳；以及與所述模式選擇器連接的模式選擇引腳。
[0008]優選地,在所述外殼的一側設有用於收錄聲音的孔,在所述外殼另一側設有各所述引腳。
[0009]優選地，所述模式選擇器包括:非易失性存儲模塊，用於存儲預設的模式選擇信號分別與放大增益和偏置電壓的對應關係；與所述非易失性存儲模塊連接的處理模塊，用於從存儲在所述非易失性存儲模塊中的各模式選擇信號中確定來自外部的處理單元的模式選擇信號所對應的放大增益和偏置電壓；與所述處理模塊連接的選通模塊，用於根據所述處理模塊所得到的放大增益和偏置電壓，分別向所述受控放大器和受控電源輸出用於對應表示放大增益和偏置電壓的選通信號。
[0010]優選地，所述模式選擇信號包括:免提模式、錄音/錄像模式、近場通話模式中的一種。
[0011]如上所述，本發明的多模式的微機械麥克風，具有以下有益效果:由模式選擇器接收並處理模式選擇信號，並根據模式選擇信號控制受控放大器和受控電源，通過模式選擇來實現在不同個應用場景下提供符合應用場景的靈敏度，以保證通過高品質的音頻；特別的，在智慧型手機的功能越來越多的今天，本發明能夠幫助智慧型手機提供更完善的音頻收錄功能；另外，通過將現有的一個電源引腳(VDD)或接地引腳(GND)改成模式選擇引腳並與外部的處理單元連接來接收模式選擇信號，避免在現有的微機械麥克風上增加新的引腳，可避免現有的外圍連接器件的變更。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1顯示為本發明的多模式的微機械麥克風的結構示意圖。
[0013]圖2顯示為本發明的多模式的微機械麥克風中的外殼的側面示意圖。
[0014]圖3顯示為本發明的多模式的微機械麥克風中的外殼上的引腳示意圖。
[0015]元件標號說明
[0016]I 微機械麥克風
[0017]11聲電傳感器
[0018]12模式選擇器
[0019]13受控放大器
[0020]14受控電源
[0021]15 外殼
[0022]151輸出引腳
[0023]152電源引腳
[0024]153接地引腳
[0025]154模式選擇引腳
【具體實施方式】
[0026]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0027]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。
[0028]如圖1所不，本發明提供一種多模式的微機械麥克風。所述微機械麥克風I安裝在具有收集聲音功能的電子設備中，並受所述電子設備中的處理單元2的控制來調整自身的靈敏度。其中，所述電子設備包括但不限於:手機、平板電腦等。所述處理單元2能夠根據電子設備的使用情況向所述麥克風I提供模式選擇信號，其主要為包含CPU的處理晶片。具體地，所述微機械麥克風I包括:聲電傳感器11、模式選擇器12、受控放大器13、受控電源14。
[0029]所述聲電傳感器11用於將聲音信號轉換成電信號。具體地，所述聲電傳感器11將聲壓轉換成矽麥克風電容的極板間距的變化，並根據極板間距之間的變化輸出電壓變化的電信號。
[0030]所述模式選擇器12用於基於預設的模式選擇信號分別與放大增益和偏置電壓的對應關係，確定來自外部的處理單元2所輸出的模式選擇信號所對應的放大增益和偏置電壓，並予以輸出。其中，所述模式選擇信號包括但不限於:免提模式、錄音/錄像模式、近場通話模式中的一種。其中，所述對應關係可以是鍊表形式。所述偏置電壓包括但不限於:供電電壓等。
[0031]具體地，所述模式選擇器12與所述電子設備的處理單元2相連，當用戶在變換所述麥克風I的應用場景時，所述處理單元2基於所述用戶的選擇向所述模式選擇器12輸出模式選擇信號，則所述模式選擇器12根據預設的模式選擇信號和選通信號的對應關係，輸出所接收到的模式選擇信號所對應的選通信號。
[0032]例如，所述模式選擇器12為一個數字解碼器，並預存有多種模式選擇信號和選通信號的對應關係，當接收到的模式選擇信號為100時，根據所述對應關係將第4個輸出端從低電平轉換為高電平，以輸出選通信號。
[0033]優選地，所述模式選擇器12為包含可編程邏輯電路的晶片或電路，其包括:非易失性存儲模塊、處理模塊以及選通模塊。
[0034]所述非易失性存儲模塊用於存儲預設的模式選擇信號分別與放大增益和偏置電壓的對應關係。所述非易失性存儲模塊為快閃記憶體晶片等。
[0035]所述處理模塊用於從存儲在所述非易失性存儲模塊中的各模式選擇信號中確定來自外部的處理單元2的模式選擇信號所對應的放大增益和偏置電壓。所述處理模塊可以是可編程邏輯門陣列。
[0036]所述選通模塊用於根據所述處理模塊所得到的放大增益和偏置電壓，分別向所述受控放大器13和受控電源14輸出用於對應表示放大增益和偏置電壓的選通信號。所述選通模塊可以是選通器。
[0037]例如，用戶在通話過程中按下免提按鍵，則所述處理單元2基於用戶的操作輸出免提模式，則所述處理模塊根據所述非易失性存儲模塊中存儲的模式選擇信號分別與放大增益和偏置電壓的對應關係確定免提模式所對應的放大增益和偏置電壓，並將所確定的放大增益所對應的選通信號輸至所述受控放大器13，將所述偏置電壓所對應的選通信號輸至所述受控電源14。
[0038]所述受控放大器13與所述模式選擇器12相連，用於基於所述模式選擇器12所提供的選通信號確定所述聲電傳感器11所輸出的電信號的放大增益，並按照所確定的放大增益來放大所述電信號，並將放大後的電信號予以輸出。
[0039]具體地，所述受控放大器13基於預設的選通信號與放大增益的對應關係來確定所述模式選擇器12所輸出的選通信號所對應的放大增益，並將所述聲電傳感器11所輸出的電信號按照所確定的放大增益予以相應放大，並輸出。其中，所述放大增益可由放大器的級聯數量來體現。
[0040]例如，所述受控放大器13包含第一控制電路和多個級聯的放大器，所述第一控制電路接收到所述模式選擇器12的第4個輸出端輸出的選通信號，則根據預設的所述模式選擇器12的各輸出端與放大器的級聯數量的對應關係，確定第4個輸出端所輸出的選通信號所對應的放大器的級聯數量，並予以調整，以輸出滿足所確定的放大增益的電信號。
[0041]優選地，所述受控放大器13根據所述選通信號所對應的放大增益和當前的放大增益之間的偏離程度，來提高或降低自身的放大增益，由此來改變所述聲電傳感器11所輸出的電信號的放大倍數，並放大和輸出所述電信號。其中，所述偏離程度可以是所述模式選擇器所輸出的選通信號所對應的放大增益和當前的放大增益之差，也可以是所述模式選擇器所輸出的放大增益和當前的放大增益的比值。
[0042]所述受控電源14與所述模式選擇器12連接，用於基於所述模式選擇器12所提供的選通信號確定向所述聲電傳感器11所輸出的偏置電壓，並予以輸出，，以供所述聲電傳感器依據所確定的偏置電壓將聲音信號轉換成電信號。
[0043]具體地，所述受控電源14基於預設的選通信號與偏置電壓的對應關係來確定所述模式選擇器12所輸出的選通信號所對應的偏置電壓，並向所述聲電傳感器11提供所確定的偏置電壓，所述聲電傳感器11根據所述受控電眼14提供的偏置電壓的大小來調節其電容極間距。
[0044]例如，所述受控電源14包括第二控制電路和電源電路，所述第二控制電路根據預設的選通信號與偏置電壓的對應關係確定來自所述模式選擇器12的第4個輸出端輸出的選通信號，並根據所確定的偏置電壓調整所述電源電路，使所述電源電路能夠提供相應的偏置電壓，以改變所述聲電傳感器11的偏置電壓。
[0045]優選地，所述受控電源14還可以根據所述選通信號所對應的偏置電壓和當前的偏執電壓之間的偏離程度，來調整自身輸出的偏置電壓。其中，所述偏離程度可以是所述模式選擇器所輸出的選通信號所對應的偏置電壓和當前的偏置電壓之差，也可以是所述模式選擇器所輸出的選通信號所對應的偏置電壓和當前的偏置電壓的比值。
[0046]例如，所述受控電源14計算所述模式選擇器12所輸出的選通信號所對應偏置電壓與當前的偏置電壓之差，若所述差值大於零，則增大所述受控電源14輸出的偏置電壓，反之，減小所述受控電源14輸出的偏置電壓。
[0047]如圖2所示，所述微機械麥克風I還包括:外殼15和多個引腳。
[0048]所述外殼15用於封裝所述聲電傳感器11、模式選擇器12、受控放大器13及受控電源14。
[0049]具體地，所述外殼15為金屬外殼15,且外殼15 —側具有收集聲音的孔,所述聲電傳感器11位於所述孔處。在外殼15的另一側，設有多個引腳，其中，如圖3所示，所述引腳包括:
[0050]與所述受控放大器13連接的輸出引腳151，用於輸出經所述受控放大器13放大後的電信號。
[0051]與所述受控電源14連接的電源引腳152，用於為所述微機械麥克風I中的各電器件供電。
[0052]接地引腳153用於為所述聲電傳感器11、模式選擇器12、受控放大器13及受控電源14提供地線。
[0053]以及，用於連接所述模式選擇器12可所述處理單元2的模式選擇引腳154。
[0054]所述微機械麥克風I的結構如下:
[0055]所述外殼15上的各引腳與所述受控電源14、模式選擇器12、受控放大器13和聲電傳感器11等電器件的連接關係為:外接電源通過所述電源引腳152與所述受控電源14連接，以向所述麥克風I中的各電器件供電；所述接地引腳153連接所述微機械麥克風I中的所有電器件，以為各電器件提供電迴路；所述模式選擇引腳154將外部的處理單元2與所述模式選擇器12連接，以便傳輸模式選擇信號；輸出引腳151連接所述受控放大器13，以輸出放大後的符合相應靈敏度要求的電信號(即音頻信號)；
[0056]在所述外殼15內部，所述受控電源14連接聲電傳感器11，聲電傳感器11連接受控放大器13，模式選擇器12連接受控電源14和受控放大器13。
[0057]所述微機械麥克風I的工作過程舉例如下:
[0058]外部的處理單元2基於用戶的模式選擇操作通過模式選擇引腳154向所述模式選擇器12輸出模式選擇信號，所述模式選擇器12中的處理模塊從所述非易失性存儲模塊中搜索所接收的模式選擇信號所對應的放大增益和偏置電壓，並由選通模塊分別將所對應的放大增益和偏置電壓轉換成相應的選通信號；並對應輸至輸至所述受控放大器13和所述受控電源14，所述受控電源14根據所接收的選通信號所對應的偏置電壓與當前的偏置電壓的差值調整其輸至所述聲電傳感器11的偏置電壓，使得所述聲電傳感器11的測量範圍做了相應的調整；所述受控放大器13根據所接收的選通信號所對應的放大增益與當前的放大增益的差來調整自身放大器的放大增益，最終改變了所述微機械麥克風I的靈敏度，也叫做感度，使得所述微機械麥克風I能夠在不同模式下提供不同的靈敏度，以滿足不同應用場景對麥克風I的不同需要。
[0059]綜上所述，本發明的多模式的微機械麥克風，由模式選擇器接收並處理模式選擇信號，並根據模式選擇信號控制受控放大器和受控電源，通過模式選擇來實現在不同個應用場景下提供符合應用場景的靈敏度，以保證通過高品質的音頻；特別的，在智慧型手機的功能越來越多的今天，本發明能夠幫助智慧型手機提供更完善的音頻收錄功能；另外，通過將現有的一個電源引腳(VDD)或接地引腳(GND)改成模式選擇引腳並與外部的處理單元連接來接收模式選擇信號，避免在現有的微機械麥克風上增加新的引腳，可避免現有的外圍連接器件的變更。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0060]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種多模式的微機械麥克風,其特徵在於,至少包括: 聲電傳感器； 與外部的處理單元連接的模式選擇器，用於將所述處理單元所輸出的模式選擇信號轉換成相應的選通信號並予以輸出； 與所述模式選擇器和聲電傳感器連接的受控放大器，用於基於所述模式選擇器所提供的選通信號確定所述聲電傳感器所輸出的電信號的放大增益，並按照所確定的放大增益來放大所述電信號，並將放大後的電信號予以輸出； 與所述模式選擇器連接的受控電源，用於基於所述模式選擇器所提供的選通信號確定向所述聲電傳感器所輸出的偏置電壓，並輸出所確定的偏置電壓，以供所述聲電傳感器依據所確定的偏置電壓將聲音信號轉換成電信號並予以輸出。
2.根據權利要求1所述的多模式的微機械麥克風，其特徵在於，所述麥克風還包括:封裝所述聲電傳感器、模式選擇器、受控放大器及受控電源的外殼，以及由所述外殼內延伸至外表面的多個引腳； 其中，所述引腳包括: 與所述受控放大器連接的輸出引腳； 與所述受控電源連接的電源引腳； 用於為所述聲電傳感器、模式選擇器、受控放大器及受控電源提供地線的接地引腳； 以及 與所述模式選擇器連接的模式選擇引腳。
3.根據權利要求2所述的多模式的微機械麥克風,其特徵在於,在所述外殼的一側設有用於收錄聲音的孔，在所述外殼另一側設有各所述引腳。
4.根據權利要求1所述的多模式的微機械麥克風，其特徵在於，所述模式選擇器包括: 非易失性存儲模塊，用於存儲預設的模式選擇信號分別與放大增益和偏置電壓的對應關係。
5.根據權利要求4所述的多模式的微機械麥克風，其特徵在於，所述模式選擇器還包括: 與所述非易失性存儲模塊連接的處理模塊，用於從存儲在所述非易失性存儲模塊中的各模式選擇信號中確定來自外部的處理單元的模式選擇信號所對應的放大增益和偏置電壓。
6.根據權利要求5所述的多模式的微機械麥克風，其特徵在於，所述模式選擇器還包括: 與所述處理模塊連接的選通模塊，用於根據所述處理模塊所得到的放大增益和偏置電壓，分別向所述受控放大器和受控電源輸出用於對應表示放大增益和偏置電壓的選通信號。
7.根據權利要求1所述的多模式的微機械麥克風，其特徵在於，所述模式選擇信號包括:免提模式、錄音/錄像模式、近場通話模式中的一種。
【文檔編號】H04R3/00GK104168529SQ201310186057
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月17日 優先權日:2013年5月17日
【發明者】葉菁華 申請人:上海耐普微電子有限公司, 鈺太科技股份有限公司