用于控制放大器的放大增益的裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于控制放大器的放大增益的控制器，該放大器用于放大模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，該控制器包括：輸入接口，用于接收該高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的表示；信號(hào)壓縮器，用于提供該高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低振幅表示，其中，該低振幅表示具有低于該高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的信號(hào)振幅；比較器，用于比較低振幅表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值；以及輸出接口，用于提供控制信號(hào)到放大器。其中，該控制信號(hào)用于控制所述放大器的放大增益，使得當(dāng)該低振幅表示的信號(hào)幅度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)降低所述放大增益。
【專利說(shuō)明】用于控制放大器的放大增益的裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及用于控制放大器的放大增益的裝置及其方法，例如用于控制麥克風(fēng)組件的數(shù)字電路中的放大器。

【背景技術(shù)】
[0002]將要控制的可變放大器的放大增益的應(yīng)用是多種多樣的。在數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路中，可變放大器可用于為后續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器預(yù)放大模擬信號(hào)。當(dāng)將被數(shù)字化的模擬信號(hào)具有高的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，這個(gè)范圍對(duì)應(yīng)于大幅變化的幅度，有必要調(diào)整放大器的放大增益，從而使得模數(shù)(Α/D)轉(zhuǎn)換器的不在動(dòng)態(tài)范圍外工作。也就是說(shuō)，應(yīng)當(dāng)避免達(dá)到Α/D轉(zhuǎn)換器的飽和狀態(tài)。可通過(guò)檢查Α/D轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字信號(hào)來(lái)探測(cè)Α/D轉(zhuǎn)換器的飽和。當(dāng)數(shù)字信號(hào)的后續(xù)采樣達(dá)到Α/D電路的最大數(shù)字值時(shí)，即可確定Α/D轉(zhuǎn)換器運(yùn)行的模擬信號(hào)的幅度超出A/D轉(zhuǎn)換器的能力或范圍。盡管在數(shù)字領(lǐng)域中可采用更復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)，如通過(guò)預(yù)測(cè)濾波器探測(cè)A/D轉(zhuǎn)換器是否達(dá)到飽和，但為了避免飽和，探測(cè)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，尤其是存在具有高動(dòng)態(tài)范圍和高轉(zhuǎn)換率的信號(hào)時(shí)。具有高轉(zhuǎn)換率的信號(hào)的幅度在短時(shí)間中劇烈變化。因此，采用的放大器的放大增益難以足夠及時(shí)地避免達(dá)到Α/D轉(zhuǎn)換器的飽和狀態(tài)，而且還可能導(dǎo)致數(shù)字域中信號(hào)質(zhì)量的降低，例如，在麥克風(fēng)的信號(hào)被數(shù)字化的時(shí)候。舉例來(lái)說(shuō)，這還可能導(dǎo)致聽眾不能聽懂演講者的話，例如，在講臺(tái)討論中或電話會(huì)議中。
[0003]因此，亟需改進(jìn)用于放大高動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)的放大器的放大增益的控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種用于控制放大器放大增益的控制器，所述放大器用于放大模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，所述控制器包括用于接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的表示的輸入接口?？刂破鞯男盘?hào)壓縮器用于提供該高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示，所述低幅度表示具有低于高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的信號(hào)幅度。比較器用于比較所述低幅度表示的所述信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值，以及控制器的用于提供控制信號(hào)至放大器輸出接口，當(dāng)所述低幅度表示的信號(hào)幅度超出所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，控制信號(hào)用于降低放大器的放大增益。
[0005]也即，高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示用于確定放大器增益改變的判定條件。這能使得對(duì)放大器增益進(jìn)行合適的調(diào)整，即使對(duì)于高轉(zhuǎn)換率的信號(hào)也能夠以有成本效率方式進(jìn)行調(diào)整，而無(wú)需過(guò)多的半導(dǎo)體面積。
[0006]根據(jù)一些其他的實(shí)施例，數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路包括用于接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的輸入接口以及同樣用于接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)并用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的放大的表示的放大器，該放大器由示例性的用于控制放大增益的控制器控制。使用導(dǎo)出條件的控制器時(shí)，根據(jù)該條件，放大器的放大增益是基于所述的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示來(lái)調(diào)整，該應(yīng)用可允許使用單一的示例性的用于數(shù)字化來(lái)自幾乎任意源的模擬信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，而無(wú)需為了特定的實(shí)現(xiàn)來(lái)調(diào)整Α/D轉(zhuǎn)換器。
[0007]根據(jù)其它的實(shí)施例，麥克風(fēng)組件包括:麥克風(fēng)，其可操作用于在其輸出端提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，以及用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字表示的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路實(shí)施例。這能讓麥克風(fēng)信號(hào)不失真的數(shù)字化，即使需要數(shù)字化的聲音具有極高的聲壓級(jí)(SPL)或者變動(dòng)的聲壓級(jí)。此外，這還可以提供集成設(shè)備的可能性，該集成的設(shè)備由于它們的結(jié)構(gòu)，使用具有固有的高動(dòng)態(tài)范圍的麥克風(fēng)信號(hào)，諸如，例如某些微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)。
[0008]另一實(shí)施例的麥克風(fēng)組件包括可操作用于在第一輸出端提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)并在第二輸出端提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表不的麥克風(fēng)。也即，需放大的信號(hào)由麥克風(fēng)提供，同時(shí)，需放大以及數(shù)字化的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示也由同一麥克風(fēng)提供。通過(guò)在數(shù)字化電路內(nèi)直接提供低幅度表示而無(wú)需在數(shù)字化電路中產(chǎn)生，這允許需使用的數(shù)字電路特別具有成本效益來(lái)實(shí)現(xiàn)。該效果的產(chǎn)生無(wú)需額外的成本，例如，通過(guò)相應(yīng)生產(chǎn)的MEMS麥克風(fēng)來(lái)產(chǎn)生該效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。附圖示意了本發(fā)明的實(shí)施例，連同描述，有助于解釋本發(fā)明的原理。參照下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他實(shí)施例和預(yù)期優(yōu)勢(shì)將易于理解。
[0010]圖1示出了一種用于控制放大器的放大增益的控制器的實(shí)施例，該放大器用于放大高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)給模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0011]圖2示出了一種包括數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路實(shí)施例和控制器實(shí)施例的麥克風(fēng)組件的實(shí)施例；
[0012]圖3示出了另一種麥克風(fēng)組件的實(shí)施例；
[0013]圖4示出了另一種麥克風(fēng)組件的實(shí)施例；
[0014]圖5示出了說(shuō)明圖4的MEMS-麥克風(fēng)組件的實(shí)施例的電路圖；
[0015]圖6示出了比對(duì)壓縮和解壓信號(hào)的信噪比的圖示；
[0016]圖7示出了一種控制放大器放大增益的方法的實(shí)施例的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]參照描述了示例性實(shí)施例的附圖，多個(gè)示例性的實(shí)施例將被更加全面地描述。為了更加清楚，附圖中線條、層和/或區(qū)域的厚度可能被放大。
[0018]因此，示例中的實(shí)施例能可以由多種修改或替換形式，其中的實(shí)施例通過(guò)附圖示出并將在此詳細(xì)地描述?？梢岳斫獾氖?，無(wú)論如何，并非意圖將示例中的實(shí)施例限制為本文所公開的特定形式，相反的，示例性的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)覆蓋所有落入本文公開范圍內(nèi)的修改、等同和替換。附圖描述中的相同數(shù)字指代相同或類似的元件。
[0019]可以理解的是，當(dāng)元件被稱為“連接(connected) ”或“I禹合(coupled) ”到另一元件時(shí)，該元件可直接連接或耦合到另一元件，或存在中間元件。與此相反，當(dāng)元件被稱為“直接相連(directly connected) ”或“直接稱合(directly coupled) ”到另一元件,貝U不存在中間元件。其它描述元件間關(guān)系的用語(yǔ)應(yīng)當(dāng)理解成類似的方式(例如，“在……之間”對(duì)于“直接在……之間”，“相鄰”對(duì)于“直接相鄰”等等)。
[0020]本文的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體的實(shí)施例，并非意圖限制示例性的實(shí)施例。如本文所用，單數(shù)形式“一(a或an)”、“該(the) ”也可包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，若本文使用到術(shù)語(yǔ)“包括(comprising、comprises、include或includes) ”，是指具有陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或集合。
[0021]除非另有定義，對(duì)于屬于本示例性的實(shí)施例領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這里所用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))通常理解成具有相同的含義。更可以理解的是，術(shù)語(yǔ)，例如通用字典定義的，其含義應(yīng)當(dāng)解釋成具有與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的一致含義，而不應(yīng)當(dāng)解釋成理想化或過(guò)于正式化的含義，除非特意的如此定義。
[0022]圖1示出了一種用于控制放大器的放大增益的控制器400的實(shí)施例，該放大器用于為模數(shù)轉(zhuǎn)換器放大高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)?？刂破?00包括用于接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的表示(表示高動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào))的輸入接口 414。信號(hào)壓縮器410用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的低幅度表示408，該低幅度表示408的信號(hào)幅度比高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202小。比較器416用于將低幅度表示408的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。控制器400還包括用于提供控制信號(hào)402到放大器的輸入接口 404，控制信號(hào)402用于控制放大器的放大增益，從而當(dāng)?shù)头缺硎?08的信號(hào)幅度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，降低放大增益。該控制信號(hào)402能以任何隨意的方式實(shí)施，舉例來(lái)說(shuō)，作為對(duì)應(yīng)于所需的放大增益的模擬信號(hào)的幅度，作為通過(guò)數(shù)字值指示所需的放大增益的數(shù)字信號(hào)，脈寬調(diào)制信號(hào)或其它類似信號(hào)。通常來(lái)說(shuō)，控制信號(hào)402是指對(duì)應(yīng)于能改變關(guān)聯(lián)的放大器的放大增益的任意信號(hào)或物理變量。該信號(hào)不是必須通過(guò)有線連接來(lái)傳輸，也可以無(wú)線傳輸，舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)諸如ZIGBEE，藍(lán)牙，無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)或類似的數(shù)字傳輸協(xié)議。放大器的變化的供電電壓也可以是本文的術(shù)語(yǔ)意義上的控制信號(hào)402，只是另一種替代的命名而已。比較器416可以是任意電路或設(shè)備，其能決定低幅度表示的信號(hào)幅度，并且能比較該信號(hào)與相關(guān)聯(lián)的閾值標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，比較器416可包括運(yùn)行在模擬域中的差分放大器，以指示何時(shí)低幅度表示408的幅度超出提供給該差分放大器的另一輸入的參考電壓。比較器416也可包括數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，其可首先數(shù)字化低幅度表示408，并執(zhí)行比較或進(jìn)一步的在數(shù)字域中的分析，例如，使用一個(gè)處理器。
[0023]圖1中控制器400的全部功能將在下面的麥克風(fēng)組件100的上下文中進(jìn)行說(shuō)明，控制器400的實(shí)施例用于控制放大器302,放大器302適用于給模數(shù)轉(zhuǎn)換器306縮放高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202。
[0024]圖2示出了麥克風(fēng)組件100的實(shí)施例。麥克風(fēng)組件100包括麥克風(fēng)200和數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300。數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300包括放大器302，放大器302用于接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202并提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的放大表不304。模數(shù)轉(zhuǎn)換器306用于提供該放大表不304的數(shù)字表示308。在圖2示出的【具體實(shí)施方式】中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300還包括可選的濾波器310，其可操作用于降低放大表示304的帶寬。濾波器310是可選的，在本【具體實(shí)施方式】中，其設(shè)置在模擬域。然而，其它實(shí)施例可不使用濾波器310，或者，在數(shù)字域中使用相應(yīng)的濾波器，即，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器306之后使用。圖2中數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300還包括可選的重構(gòu)器312，重構(gòu)器312用于在數(shù)字電路300的輸出端316處提供數(shù)字重構(gòu)的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202。既然重構(gòu)器312為可選的，那可以實(shí)現(xiàn)其它數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300而無(wú)需重構(gòu)器312。數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300主要工作原理如下。
[0025]放大器302具有可變的放大增益，并且放大或縮放提供在其輸入端的高動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)202。為此,應(yīng)該指出的是,用來(lái)表達(dá)由放大器302提供的信號(hào)的術(shù)語(yǔ)放大表示304，不應(yīng)該解釋成必然意味著放大表示的幅度比高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)本身高。與此相反，對(duì)應(yīng)于增益因子或縮放因子小于I時(shí)，該放大表示的幅度也可比原信號(hào)低。特別的，當(dāng)處理MEMS-麥克風(fēng)的高SPL信號(hào)時(shí)，為了使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器306不達(dá)到飽和狀態(tài)，通常增益因子小于I。
[0026]放大表示304，或最終的，具有同樣帶寬過(guò)濾的表示被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器306，模數(shù)轉(zhuǎn)換器306從而產(chǎn)生放大表示304的數(shù)字表示308。數(shù)字表示308可以例如由連續(xù)編號(hào)(流)的數(shù)字值組成，其代表放大表示304，因此，也代表高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202。單一的數(shù)字值可對(duì)應(yīng)于放大表示304在某時(shí)刻的幅度。為了使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器306不飽和，控制器400用于在其輸出端404提供控制信號(hào)402，控制信號(hào)402適于控制放大器302的放大增益。例如，控制信號(hào)402可對(duì)應(yīng)于指示絕對(duì)或相對(duì)情況下當(dāng)前放大系數(shù)從當(dāng)前值改變(減小或增大)多少的縮放因子406。也就是說(shuō)，控制信號(hào)可以使放大器以一定比例或一定量減少或增大當(dāng)前的放大增益。當(dāng)然，控制信號(hào)402可選地還能夠可操作用于指示被施加到高動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)202的總的絕對(duì)增益值或比例因子，而不是提供一個(gè)相對(duì)變化。也就是說(shuō)，控制信號(hào)也能夠有效地設(shè)置特定的放大增益，例如0.5的增益，或放大器302的輸出端和輸入端處信號(hào)幅度的任意其它比率。
[0027]特別的，當(dāng)高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的低幅度表示408的信號(hào)幅度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，提供的控制信號(hào)降低放大增益。
[0028]為了提供低幅度表示408，圖2中的控制器400包括信號(hào)壓縮器410。信號(hào)壓縮器400接收作為輸入的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202，且提供作為輸出的低幅度表示408。在這個(gè)特別情況下，通過(guò)將高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的幅度除以固定值k來(lái)產(chǎn)生低幅度表示408。如下面所描述的，數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路的其它實(shí)施例也可以體現(xiàn)不具有信號(hào)壓縮器410的控制器400?？刂破髦胁皇褂眯盘?hào)壓縮器410也可以提供本文所描述的功能。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，比較器可接收通過(guò)任何手段數(shù)字化的信號(hào)的低幅度表示408，即通過(guò)使用特別設(shè)計(jì)的MEMS-麥克風(fēng)，其將參考圖4和圖5在下面段落中描述。
[0029]總之，圖2的實(shí)施例使用控制器400來(lái)控制放大器302的放大增益，從而使得當(dāng)?shù)头缺硎?08的信號(hào)幅度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)降低放大增益。為此，通過(guò)信號(hào)壓縮器410來(lái)壓縮高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202，舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)將其幅度除以預(yù)設(shè)的縮放因子。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例中，低幅度表示408可通過(guò)任意其他手段來(lái)提供或產(chǎn)生，并不一定要通過(guò)除以預(yù)設(shè)因子。
[0030]也可以在數(shù)字域中并基于數(shù)字表示308執(zhí)行確定信號(hào)是否使模數(shù)轉(zhuǎn)換器飽和，通過(guò)使用控制器400，實(shí)施例允許確定獨(dú)立于模數(shù)轉(zhuǎn)換器306的需求信息。使用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避免了冗長(zhǎng)且耗時(shí)的信號(hào)路徑(例如，由Α/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)間和保持時(shí)間或數(shù)字濾波器的延遲所造成的冗長(zhǎng)與耗時(shí)的信號(hào)路徑)，且因此可以，避免Α/D轉(zhuǎn)換器306的飽和，該飽和可能因具有高轉(zhuǎn)換率的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)下而產(chǎn)生。
[0031]可以高效率地提供放大器302的需求控制信號(hào)，例如，只消耗很少的半導(dǎo)體區(qū)域和電能，因?yàn)橄噍^于Α/D轉(zhuǎn)換器，電平檢測(cè)或控制器及相關(guān)聯(lián)的電路的運(yùn)行需求可以維持很低。電平檢測(cè)可以如圖2所示在模擬域中進(jìn)行，或者可替代地，如圖3所示在數(shù)字域中進(jìn)行。也就是說(shuō)，圖3中的實(shí)施例的控制器400還包括用于數(shù)字化低幅度表示408的數(shù)字化電路412。也就是說(shuō)，電平檢測(cè)，即低幅度表示和預(yù)設(shè)閾值的幅度的比較也可以在數(shù)字域中進(jìn)行。由于控制器400的有限需求，控制器400的數(shù)字化電路412可相對(duì)于Α/D轉(zhuǎn)換器更具成本效益地實(shí)現(xiàn)，例如數(shù)字化電路412具有相對(duì)很低的分辨率，使用實(shí)施例中的控制器400仍可提供額外好處且成本低很多。例如，4bit的分辨率可能已經(jīng)足夠，允許提供放大器302的可變?cè)鲆娴?6個(gè)不同電平。
[0032]在轉(zhuǎn)到更進(jìn)一步的實(shí)施例之前，需要指出的是，盡管關(guān)于圖2中完整的麥克風(fēng)組件100已被描述，麥克風(fēng)組件100中的單獨(dú)元件可形成單個(gè)實(shí)施例。具體的，控制器400的實(shí)施例本身就可以是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例，同樣數(shù)字電路300的實(shí)施例本身也可以是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例。
[0033]也即是說(shuō)，其它實(shí)施例可通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300的元件來(lái)單獨(dú)形成，并且其它實(shí)施例可通過(guò)控制器400的元件單獨(dú)形成。特別的，根據(jù)實(shí)施例的控制器400包括用于接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的表示的輸入接口 414，用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的低幅度表示408的信號(hào)壓縮器410，該低幅度表示408具有比高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202更低的信號(hào)幅度，以及用于將低幅度表示408的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的比較器416?？刂破?00的輸出接口 404用于將控制信號(hào)402提供到放大器302，控制信號(hào)用于控制放大器302的放大增益，從而當(dāng)?shù)头缺硎?08的信號(hào)幅度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)降低放大增益。
[0034]實(shí)施例允許處理具有高動(dòng)態(tài)范圍和極高轉(zhuǎn)換率的信號(hào)，這將導(dǎo)致在A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端的信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)烈變化。為了提供合適的控制信號(hào)402，控制器400的實(shí)施例可在模擬域中使用電平探測(cè)，或在數(shù)字域中使用另外的A/D轉(zhuǎn)換器或數(shù)字化電路412。
[0035]原則上，圖2和圖3所示的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路允許基于高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的電平進(jìn)行快速和高效的放大增益調(diào)整。若處理高信號(hào)幅度時(shí)，降低放大器302的增益因子(進(jìn)行信號(hào)壓縮)來(lái)使得A/D轉(zhuǎn)換器306不飽和。雖然這可能導(dǎo)致信噪比降低，但根據(jù)應(yīng)用可能還是可以接受的。為了補(bǔ)償減小或增加的增益，例如，基于縮放因子406來(lái)改變當(dāng)前增益，數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300的一些實(shí)施例包括在數(shù)字域中重新調(diào)整信號(hào)的重構(gòu)器312。也就是說(shuō)，在模擬域中通過(guò)放大器302來(lái)實(shí)現(xiàn)減少或增加的幅度在數(shù)字域中通過(guò)重構(gòu)器312反轉(zhuǎn)，從而保持信號(hào)的總規(guī)模，該信號(hào)在數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路300的輸出端316提供。在傳統(tǒng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路中，A/D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍是對(duì)應(yīng)于最大的預(yù)期幅度，這可能導(dǎo)致很好的信噪比。根據(jù)特定的實(shí)施例，隨著信號(hào)電平的增加，信噪比的線性比例可能是次要的，舉例來(lái)說(shuō)，在使用麥克風(fēng)作為數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路的輸入時(shí)。使用麥克風(fēng)時(shí)，信噪比可能相對(duì)特定的聲壓級(jí)(SPL)保持恒定，例如，從94dB SPL開始。對(duì)于此類應(yīng)用使用傳統(tǒng)的方法，A/D轉(zhuǎn)換器將不得不根據(jù)預(yù)期的最大值進(jìn)行調(diào)整，這可能導(dǎo)致巨大的開銷和額外的成本，舉例來(lái)說(shuō)，關(guān)于半導(dǎo)體的面積和功耗。根據(jù)特定的實(shí)現(xiàn)方式，這樣的設(shè)計(jì)甚至是不可能發(fā)生的，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)考慮到數(shù)字化的麥克風(fēng)信號(hào)處于高SPL時(shí)，例如，140dB和140dB之上。
[0036]然而，非必要的開銷能通過(guò)數(shù)字電路300或控制器400的實(shí)施方式來(lái)避免。在控制器400或數(shù)字電路300輸入端的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的信號(hào)電平或幅度可以與不同的閾值進(jìn)行比較，使得放大器302的放大增益可以在幾個(gè)步驟中被減小，從而避免信號(hào)路徑中A/D轉(zhuǎn)換器306達(dá)到飽和。用于翻轉(zhuǎn)放大增益的減小或變化的重構(gòu)器312可以通過(guò)任意現(xiàn)有技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，一級(jí)或更多級(jí)的FIR濾波器。
[0037]在評(píng)述進(jìn)一步的實(shí)施例之前，這里明確指出，將低幅度表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較并非意味著閾值一定是單一閾值或使用的多個(gè)閾值。與此相反，定義該閾值的連續(xù)函數(shù)，或者一般的，參考函數(shù)均可以使用，從而通過(guò)與具有特定縮放因子或放大增益的低幅度表示的信號(hào)幅度相關(guān)聯(lián)的連續(xù)函數(shù)對(duì)控制器的放大因子或控制信號(hào)進(jìn)行定義。
[0038]根據(jù)圖4示出的進(jìn)一步的實(shí)施例，控制器400直接從特別配置的MEMS-麥克風(fēng)202接收作為單獨(dú)信號(hào)的低幅度表示408。為此，MEMS-麥克風(fēng)202為高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202提供第一輸出204且為低幅度表不408提供第二輸出206。
[0039]圖4所示出的控制器400的特定實(shí)施例還包括信號(hào)壓縮器410，從而可能進(jìn)一步降低低幅度表示404的幅度，另外實(shí)施方式中可替換地使用不帶信號(hào)壓縮器410的控制器400。這些實(shí)施例可使用特殊設(shè)計(jì)的麥克風(fēng)202，其已經(jīng)提供合適的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)204以及該高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示408，從而使得低幅度表示408能直接提供到比較器416。
[0040]為此，可使用如圖5所示出的MEMS-麥克風(fēng)202。實(shí)施這樣一個(gè)麥克風(fēng)的具體方式是可以使用一個(gè)所謂分段的MEMS-麥克風(fēng)202，其至少包括兩個(gè)獨(dú)立的膜區(qū)。
[0041]通常來(lái)說(shuō)，MEMS-麥克風(fēng)包括一個(gè)膜，該膜使用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝制造并且因此在非常小的尺寸上實(shí)現(xiàn)。由于聲壓的撞擊，該膜相對(duì)于參考平面移動(dòng)。因此，相對(duì)于該細(xì)長(zhǎng)薄膜的參考平面的電容發(fā)生改變。通過(guò)合適的不同外部電路從這種MEMS-麥克風(fēng)接收高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)可使用兩個(gè)主要方法。一種方法是建立一個(gè)恒定電荷的MEMS-麥克風(fēng)，從而使得由于聲壓引起的電容的改變能夠?qū)е孪鄬?duì)于襯底或參考平面的膜的電壓的改變。根據(jù)另外的實(shí)施方式，膜保持在一個(gè)恒定的參考電壓，從而使得電容的改變導(dǎo)致電荷的改變，通過(guò)測(cè)量電荷從而接收高動(dòng)態(tài)范圍的麥克風(fēng)信號(hào)。
[0042]獨(dú)立于特定實(shí)施方式的MEMS-麥克風(fēng)，MEMS-麥克風(fēng)202具有所謂分段的膜，該膜至少包括第一膜區(qū)210和可能使用的第二、獨(dú)立的膜區(qū)212。通過(guò)第一膜區(qū)210提供的信號(hào)可用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202，以及通過(guò)第二膜區(qū)212提供的信號(hào)可用于提供低幅度表示 408。
[0043]圖5不出了 MEMS-麥克風(fēng)202的具體不例的不意圖。該信號(hào)由第一運(yùn)算放大器214和第二運(yùn)算放大器216提供。進(jìn)一步的，參考電壓或偏置電壓218應(yīng)用到相對(duì)分段膜的參考平面上。在一種實(shí)施方式中，第二膜區(qū)212包括位于完整膜區(qū)的邊界處的區(qū)域，而第一膜區(qū)210位于完整膜區(qū)內(nèi)的中部。
[0044]根據(jù)高線性的聲壓，這可產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，這是由于信號(hào)是通過(guò)相對(duì)于參考平面近似線性的移動(dòng)的中部的第一膜區(qū)210而產(chǎn)生。與此相反，當(dāng)選擇的第二膜區(qū)212的面積相對(duì)于第一膜區(qū)的面積210充分小時(shí)，圍繞于中部的第一膜區(qū)210的外部膜區(qū)212可直接提供低幅度表示。由于處于膜邊界的膜區(qū)212而產(chǎn)生的非線性也許對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的常規(guī)功能不具有很大的影響，因?yàn)樘峁┑娇刂破?00的信息也許可以是相對(duì)于高動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)是不準(zhǔn)確的，同時(shí)仍然允許適當(dāng)調(diào)整放大器。
[0045]換言之，麥克風(fēng)的【具體實(shí)施方式】可使用圖4和圖5所示出的具有分段膜的MEMS-麥克風(fēng)。第一膜區(qū)210耦合到MEMS-麥克風(fēng)200的第一輸出端204，從而提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202 ;且MEMS-麥克風(fēng)200的第二膜區(qū)212耦合到第二輸出端206，從而直接提供低幅度表示408。一種實(shí)施例中，第二膜區(qū)212完全包圍第一膜區(qū)210，其可以，舉例來(lái)說(shuō)，基本呈方形或圓形。
[0046]換言之，其它實(shí)施例可以具有圖4和圖5所示出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其與圖2和圖3所示出實(shí)施例不同，MEMS-麥克風(fēng)200提供第一和第二輸出信號(hào)。MEMS-麥克風(fēng)200直接提供用于電平探測(cè)的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202和低幅度表示408。而先前實(shí)施方式中，低幅度表示408需要是高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202的唯一過(guò)程表示，從而有效提供本發(fā)明的有益效果。如圖5所示，分段MEMS-麥克風(fēng)200可用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)202和低幅度表示408。膜可被分段成兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域。由于位于膜邊緣的膜區(qū)呈現(xiàn)一定的非線性，這有利于使用位于膜邊緣的第二膜區(qū)212產(chǎn)生低幅度表示。
[0047]圖6示出了兩個(gè)信噪比的曲線圖，其依賴于作用在依據(jù)圖2至5中的實(shí)施例之一的麥克風(fēng)組件的麥克風(fēng)的膜的聲壓級(jí)SPL。也即，X軸顯示以dB為單位的聲壓級(jí)和y軸顯示信噪比。第一曲線圖502示出了相比于壓縮信號(hào)504的解壓信號(hào)的信噪比。由于壓縮信號(hào)504可顯示出高聲壓級(jí)的顯著小的信噪比，對(duì)應(yīng)的記錄信號(hào)的降低在麥克風(fēng)應(yīng)用中可忽略不計(jì)。
[0048]圖7示出了為模數(shù)轉(zhuǎn)換器放大高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的控制放大器放大增益的實(shí)施例的控制方法的流程圖。該方法包括在602處的接收步驟，在該步驟中高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)表示被接收，和在604處的提供步驟，在該步驟中提供該動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示。在606處的比較的步驟，將低幅度表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。在607處的提供的步驟，其包括在608處的決策的步驟和在609處的發(fā)送的步驟。
[0049]在608處的決策的步驟中，可判斷低幅度表示的信號(hào)幅度是否超出預(yù)設(shè)閾值。如果是，那在609處的發(fā)送的步驟中提供控制信號(hào)到放大器，從而降低放大器的放大增益；否貝U，在602處的接收步驟重新接收信號(hào)。
[0050]實(shí)施例還可提供具有執(zhí)行上述一種方法的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，而該計(jì)算機(jī)程序可在計(jì)算機(jī)或處理器中運(yùn)行。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易看出上述方法的不同步驟可以通過(guò)編程的計(jì)算機(jī)運(yùn)行。本文中，一些實(shí)施例還旨在涵蓋程序的存儲(chǔ)設(shè)備，例如，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，其是機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀的且可編程的機(jī)器可執(zhí)行的或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序指令，其中，該指令執(zhí)行上述方法一些或全部的動(dòng)作。該程序存儲(chǔ)設(shè)備可以是，例如數(shù)字記憶體，磁存儲(chǔ)介質(zhì)如磁盤盒磁帶，硬盤，或者光學(xué)可讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。該實(shí)施例也旨在覆蓋實(shí)現(xiàn)上述方法的行為的計(jì)算機(jī)程序，或者(場(chǎng))可編程的邏輯陣列((F) PLAs)，或者(場(chǎng))可編程的門陣列((F)PGAs)，來(lái)編程實(shí)現(xiàn)上述方法的行為。
[0051]上述描述和附圖僅揭露本發(fā)明的工作原理。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)各種編排，盡管這里沒(méi)有明確描述或示出，但是體現(xiàn)本發(fā)明的原理并包括在其精神和范圍內(nèi)。此外，本文引用的所有實(shí)施例主要旨在明確表示是僅用于教學(xué)目的，以幫助讀者理解本發(fā)明的原理和發(fā)明人以促進(jìn)本領(lǐng)域所貢獻(xiàn)的的概念，并且應(yīng)當(dāng)被理解為不限于這些具體引用的示例和條件。此外，所有陳述在這里的敘述的原則，方面和本發(fā)明的實(shí)施例，以及其具體實(shí)例，意在包括其等同物。
[0052]定義為“用于...的裝置”(執(zhí)行某些功能)的功能塊應(yīng)被理解為功能模塊，其包括被配置為分別執(zhí)行特定功能的電路。因此，一個(gè)“用于……的裝置”可能也被理解為一種“裝置，被配置成或適合于……”。因此，被配置為執(zhí)行特定功能的裝置并不意味著這樣的裝置必須正在執(zhí)行該功能(在給定的時(shí)刻即時(shí)執(zhí)行即可)。
[0053]附圖中所示的各種元件的功能，包括標(biāo)記為“裝置”的任何功能模塊，“裝置，用于提供一個(gè)傳感器信號(hào)”，“裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送信號(hào)”等，可以通過(guò)使用專用硬件來(lái)提供，如“信號(hào)提供者”、“信號(hào)處理單元”、“處理器”、“控制器”等等以及硬件能夠與相關(guān)聯(lián)的合適的軟件來(lái)執(zhí)行軟件。此外，本文中描述為“裝置”的任何實(shí)體，可以對(duì)應(yīng)于或被實(shí)現(xiàn)為“一個(gè)或多個(gè)模塊”、“一個(gè)或多個(gè)設(shè)備”、“一個(gè)或多個(gè)單元”等。當(dāng)由處理器提供時(shí)，則這些功能可以由單個(gè)專用處理器，或單個(gè)共享處理器，或多個(gè)獨(dú)立的處理器提供，其中一些可以被共享。此外，明確使用術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”不應(yīng)被解釋為排他性地指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含地包括，但不限于，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件、網(wǎng)絡(luò)處理器，專用集成電路(ASIC)、場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)器。其他的硬件，常規(guī)和/或定制的，也可以包括在內(nèi)。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本文任何框圖所代表的說(shuō)明性電路的體現(xiàn)本發(fā)明的原理。類似地，應(yīng)當(dāng)理解的是，任何流程圖表，流程圖，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，偽代碼等，可以在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)質(zhì)性表示，并且由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行，而不論這樣的計(jì)算機(jī)或處理器是否被明確不出。
[0055]此外，下面的權(quán)利要求結(jié)合到【具體實(shí)施方式】，其每個(gè)權(quán)利要求可以作為一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。而每個(gè)權(quán)利要求作為一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)指明的是雖然從屬權(quán)利要求是指在權(quán)利要求中與一個(gè)或多個(gè)其他權(quán)利要求的特定組合，其它實(shí)施例也可以包括從屬權(quán)利要求與同主題的互相依賴或獨(dú)立的權(quán)利要求的組合。這樣的組合在本文中提議，除非它表示并不旨在特定的組合。此外，它旨在包括依賴于任意獨(dú)立權(quán)利要求的一個(gè)權(quán)利要求的特征，盡管該權(quán)利要求不是直接依賴于該獨(dú)立權(quán)利要求。
[0056]這里進(jìn)一步指出，在本說(shuō)明書或權(quán)利要求中所公開的方法可以由具有用于執(zhí)行上述每種方法各自動(dòng)作的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0057]此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書或權(quán)利要求中公開的多個(gè)行為或功能的公開內(nèi)容不應(yīng)被解釋成在特定的順序之內(nèi)。因此，公開的多個(gè)行為或功能不會(huì)限制到特定順序，除非該行為或功能由于技術(shù)原因不能互換。此外，在一些實(shí)施例中，單一的行為可以包括或者可以被分成多個(gè)子行為。除非明確地排除在外，該子行為可以包括并構(gòu)成該單一行為的公開內(nèi)容的一部分。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制放大器的放大增益的控制器，所述放大器用于放大用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，所述控制器包括: 輸入接口，用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的表示； 信號(hào)壓縮器，用于提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示，所述低幅度表示具有低于所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的信號(hào)幅度； 比較器，用于比較所述低幅度表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值；以及輸出接口，用于提供控制信號(hào)至所述放大器，所述控制信號(hào)用于控制所述放大器的放大增益，從而當(dāng)所述低幅度表示的所述信號(hào)幅度超出所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)降低所述放大增益。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述比較器包括數(shù)字化電路，所述數(shù)字化電路用于提供所述低幅度表示的數(shù)字表示。
3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)是由麥克風(fēng)提供的模擬信號(hào)。
4.一種用于控制放大器的放大增益的方法，所述放大器用于放大用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，所述方法包括: 接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的表示； 提供所述聞動(dòng)態(tài)范圍?目號(hào)的低幅度表不，所述低幅度表不具有低于所述聞動(dòng)態(tài)范圍/[目號(hào)的信號(hào)幅度； 比較所述低幅度表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值；以及 當(dāng)所述低幅度表示的所述信號(hào)幅度超出所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，為所述放大器提供控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制所述放大器的放大增益，從而降低所述放大增益。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述比較的步驟包括提供所述低幅度表示的數(shù)字表/Jn ο
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)是由麥克風(fēng)提供的模擬信號(hào)。
7.一種用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字表示的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，包括: 輸入接口，用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)； 放大器，用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)并且提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的放大表示，其中，所述放大器具有可控的放大增益； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于提供所述放大表示的數(shù)字表示；以及 控制器，用于控制所述放大器的所述放大增益，所述控制器包括: 輸入接口，用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示； 比較器，用于比較所述低幅度表示的所述信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值；以及輸出接口，用于提供控制信號(hào)至所述放大器，所述控制信號(hào)用于控制所述放大器的所述放大增益，從而當(dāng)所述低幅度表示的所述信號(hào)幅度超出所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，基于縮放因子降低所述放大增益。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，還包括: 重構(gòu)器，其可操作用于使用所述數(shù)字表示來(lái)提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字重構(gòu)，所述重構(gòu)器可操作用于基于所述縮放因子增加所述數(shù)字表示的幅度，從而提供所述數(shù)字重構(gòu)。
9.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，其中所述控制器還包括: 信號(hào)壓縮器，用于使用所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)來(lái)提供所述低幅度表示。
10.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，其中所述比較器包括數(shù)字化電路，所述數(shù)字化電路用于提供所述低幅度表示的數(shù)字表示，其中，所述數(shù)字化電路的分辨率低于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率。
11.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，還包括耦合至所述放大器的輸出端的高頻濾波器，所述高頻濾波器可操作用于提供所述放大表示的經(jīng)濾波的表示到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。
12.如權(quán)利要求7所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，還包括耦合至所述輸入接口的麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)用于提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，其中所述麥克風(fēng)是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)和所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路位于同一半導(dǎo)體襯底上。
14.一種麥克風(fēng)組件,包括: 麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)可操作用于提供作為輸出的高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)；以及 數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，用于提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字表示，包括: 輸入接口，耦合至所述麥克風(fēng)的輸出端并用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)； 放大器，用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)并提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的放大表示，其中，所述放大器具有可控的放大增益； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于提供所述放大表示的數(shù)字表示； 控制器，用于所述放大器的所述放大增益，所述控制器包括: 信號(hào)壓縮器，用于使用所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)來(lái)提供低幅度表示； 比較器，用于比較所述低幅度表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值；以及輸出接口，用于提供控制信號(hào)到所述放大器，所述控制信號(hào)用于控制所述放大器的所述放大增益，從而當(dāng)所述低幅度表示的信號(hào)幅度超出所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)基于縮放因子降低所述放大增益。
15.如權(quán)利要求14所述的麥克風(fēng)組件，其中，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路還包括: 重構(gòu)器，可操作用于使用所述數(shù)字表示來(lái)提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字重構(gòu)，所述重構(gòu)器可操作用于基于所述縮放因子來(lái)增加所述數(shù)字表示的幅度，從而提供所述數(shù)字重構(gòu)。
16.如權(quán)利要求14所述的麥克風(fēng)組件，其中所述比較器包括數(shù)字化電路，所述數(shù)字化電路用于提供所述低幅度表示的數(shù)字表示，其中，所述數(shù)字化電路的分辨率低于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率。
17.如權(quán)利要求14所述的麥克風(fēng)組件，其中，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路還包括耦合至所述放大器的輸出端的高頻濾波器，所述高頻濾波器可操作用于提供所述放大表示的經(jīng)濾波的表示到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。
18.如權(quán)利要求14所述的麥克風(fēng)組件，其中所述麥克風(fēng)是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)和所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路位于同一半導(dǎo)體襯底上。
19.一種麥克風(fēng)組件,包括: 麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)可操作用于在第一輸出端提供高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)，且在第二輸出端提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的低幅度表示；以及數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路，用于提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字表示，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括: 第一輸入接口，耦合到所述麥克風(fēng)的所述第一輸出端，并且用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào); 放大器，用于接收所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)并且提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的放大表示，其中所述放大器具有可控的放大增益； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于提供所述放大表示的數(shù)字表示；以及 控制器，用于控制所述放大器的所述放大增益，所述控制器包括: 第二輸入接口，耦合到所述麥克風(fēng)的所述第二輸出端，并且用于接收所述低幅度表示； 比較器，用于比較所述低幅度表示的信號(hào)幅度與預(yù)設(shè)閾值；以及 輸出接口，用于提供控制信號(hào)到所述放大器，所述控制信號(hào)用于控制所述放大器的所述放大增益，從而當(dāng)所述低幅度表示的信號(hào)幅度超出所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)基于縮放因子降低所述放大增益。
20.如權(quán)利要求19所述的麥克風(fēng)組件，其中，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路還包括: 重構(gòu)器，可操作用于使用所述數(shù)字表示來(lái)提供所述高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的數(shù)字重構(gòu)，所述重構(gòu)器可操作用于基于所述縮放因子來(lái)增加所述數(shù)字表示的幅度，從而提供所述數(shù)字重構(gòu)。
21.如權(quán)利要求19所述的麥克風(fēng)組件，其中所述比較器包括數(shù)字化電路，所述數(shù)字化電路用于提供所述低幅度表示的數(shù)字表示，其中，所述數(shù)字化電路的分辨率低于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率。
22.如權(quán)利要求19所述的麥克風(fēng)組件，其中，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路還包括耦合至所述放大器的輸出端的高頻濾波器，所述高頻濾波器可操作用于提供所述放大表示的經(jīng)濾波的表示到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。
23.如權(quán)利要求19所述的麥克風(fēng)組件，其中所述麥克風(fēng)是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)和所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路位于同一半導(dǎo)體襯底上。
24.如權(quán)利要求23所述的麥克風(fēng)組件，其中所述麥克風(fēng)包括至少具有獨(dú)立的第一膜區(qū)和第二膜區(qū)的膜，其中所述第一膜區(qū)與所述第一輸出端耦合，且所述第二膜區(qū)與所述第二輸出端I禹合。
25.如權(quán)利要求23所述的麥克風(fēng)組件，其中所述第二膜區(qū)包圍所述第一膜區(qū)。
【文檔編號(hào)】H03M1/18GK104168024SQ201410200950
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】D·斯特雷尤斯尼格, A·韋斯鮑爾 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司