專利名稱：聲音感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及麥克風(fēng)前置放大器，特別是涉及可消除自身干擾的電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
圖1表示一傳統(tǒng)麥克風(fēng)置放大器電路。 一放大器150實施于一集成電路160，具有 一第一輸入端(+)、一第二輸入端(_)以及一輸出端。該集成電路160具有一接點102，用以 將來其外界的訊號耦合至該放大器150。同時，該第一輸入端受一偏壓電阻器130及位于該 集成電路內(nèi)的一參考電壓源140的偏壓。 一麥克風(fēng)匣120耦接于一偏電壓源110及該接點 102之間。該放大器150的輸出端連接至該第二輸入端(_)，并將該麥克風(fēng)匣120受前置放 大的結(jié)果(表示為Vout)予以輸出。該麥克風(fēng)匣120可為一駐極體電容式麥克風(fēng)(Electret condenser microphone,ECM)，其包括一可動薄膜及一固定背板而形成一等效電容器。該麥 克風(fēng)匣120也可以是一微機電(Micromechanical electrical system, MEMS)麥克風(fēng)。
眾所周知，聲音是一種氣壓變動，而該麥克風(fēng)匣120可感測該氣壓變動而產(chǎn)生電 荷變化。因此，聲音訊號被轉(zhuǎn)換成電壓訊號。該放大器150可作為一緩沖器，以輸出感測的 電壓訊號。 一般來說，該偏電壓源110會產(chǎn)生顯著的噪聲，且該麥克風(fēng)匣120又對射頻(RF) 干擾敏感。舉例而言，RF干擾可被耦合至該麥克風(fēng)匣120而使該第一輸入端(+)上的電壓 發(fā)生偏差。由于電路結(jié)構(gòu)的關(guān)系，麥克風(fēng)前置放大器的質(zhì)量將受到嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種聲音感測裝置，包括一電路板；一系統(tǒng)芯片，配置于該電路板，
包括一放大器；包括一第一輸入端；一第二輸入端；以及一輸出端；一第一接點，耦接至
該第一輸入端；以及一第二接點，耦接至該第二輸入端；一偏電壓源，配置于該電路板，用
以提供一偏電壓；一第一傳感器，配置于該電路板且耦接至該第一接點及該偏電壓源，用
以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)；以及一第二傳感器，配置于該電路板且耦接
至該第二接點，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感器對該第二物理參數(shù)不敏感
(insensitive)，且該放大器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的一壓差。 本發(fā)明還提供一聲音感測裝置，包括一電路板；一偏電壓源，配置于該電路板，用
以提供一偏電壓；一系統(tǒng)芯片，配置于該電路板，包括一第一模塊，包括耦接至該第一輸入
端及該偏電壓源的一第一傳感器，用以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)一第二模
塊，包括耦接至該第二輸入端的一第二傳感器，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感
器對該第二物理參數(shù)不敏感；以及一第三模塊，包括一放大器，該放大器具有一第一輸入
端、一第二輸入端、以及一輸出端，其中該放大器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的
一壓差。 本發(fā)明還提供一聲音感測裝置，包括一系統(tǒng)芯片，包括一偏電壓源，配置于該系統(tǒng) 芯片，用以提供一偏電壓；一第一模塊，包括一放大器，該放大器具有一第一輸入端、一第二 輸入端、以及一輸出端；以及一第二模塊，包括一第一傳感器，耦接至該第一輸入端及該偏電壓源，用以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)；以及一第二傳感器，耦接至該第二輸 入端，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感器對該第二物理參數(shù)不敏感；其中該放大 器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的一壓差。


圖1表示實施于一集成電路的一傳統(tǒng)麥克風(fēng)前置放大器電路圖2表示本發(fā)明一實施例的一聲音感測裝置；圖3表示本發(fā)明另一實施例的一聲音感測裝置；圖4表示本發(fā)明另一實施例的一聲音感測裝置。附圖符號說明102 - 接點；110 - 偏電壓源；120 - 麥克風(fēng)匣；130 - 偏壓電阻器；140 - 參考電壓源；150 - 放大器；160 - 集成電路；200 - 電路板；202 - 接腳；204 - 接腳；210 - 偏壓源；220 - 第一傳感器；221 - 電容器；225 - 第二傳感器；226 - 電容器；230 - 第一偏壓電阻器；235 - 第二偏壓電阻器；240 - 參考電壓源；250 - 放大器；260 - 系統(tǒng)芯片；300 - 電路板；302 - 第一模塊；304 - 第二模塊；400 - 電路板；402 - 第二模塊；404 - 第一模塊；410 - 系統(tǒng)芯片。
具體實施例方式
下文為介紹本發(fā)明的最佳實施例。各實施例用以說明本發(fā)明的原理，但非用以限 制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。 本發(fā)明提供一種系統(tǒng)芯片解決方案，用以將芯片外組件及芯片內(nèi)部實體電路布局 所造成的噪聲或干擾予以最小化。 圖2表示本發(fā)明一實施例的一聲音感測裝置。該聲音感測裝置一般實施于一電路 板200之上。該聲音感測裝置可應(yīng)用于各種型態(tài)的便攜裝置，例如數(shù)字錄音機、移動電話、 或照相機。該電路板200通常為一印刷電路板(PCB)。在該電路板200中，一系統(tǒng)芯片260 具有兩個接腳202及204。 一前置放大器電路的一部分由該系統(tǒng)芯片260實施，而另一部分 則由該電路板200實施。在該系統(tǒng)芯片260中，該放大器250包括一第一輸入端(+)、一第 二輸入端(-)、以及一輸出端。該系統(tǒng)芯片260包括耦接至該第一輸入端(+)的一第一接點 202，以及耦接至該第二輸入端(_)的一第二接點204。 該電路板200包括一第一傳感器220，其耦接至該第一接點202以感測一第一物理 參數(shù)及一第二物理參數(shù)。同樣地，該電路板200亦包括一第二傳感器225，其耦接至該第二 接點204以感測該第一物理參數(shù)。其中，該第一傳感器220與該第二傳感器225的差別在 于對該第二物理參數(shù)的敏感度。在該實施例中，該第一物理參數(shù)為產(chǎn)生于該集成電路的射 頻(RF)干擾、該偏電壓源所產(chǎn)生的噪聲、或以上兩者。該第二物理參數(shù)為一氣壓變動，即所 謂的「聲音」。依此方式，可將不要的干擾及噪聲效地消除，并產(chǎn)生高質(zhì)量的聲音訊號。
—偏電壓源210亦配置于該電路板200，并用以提供一偏電壓。該第一傳感器220 是一麥克風(fēng)匣，用以感測該第一物理參數(shù)及該第二物理參數(shù)。該第二傳感器225是一電容 器，而該麥克風(fēng)匣可為一微機電系統(tǒng)(MicroElectrical-Mechanical System,MEMS)麥克風(fēng) 或一駐極體電容式麥克風(fēng)(Electret condenser microphone, ECM)。為了驅(qū)動一MEMS麥 克風(fēng)，該第一傳感器210必須是能夠提供12V直流偏壓的充電泵。但若該該第一傳感器220 為一 ECM，則該第一傳感器210可為一接地電壓(0V)。 在該實施例中，該參考電壓源240、第一偏壓電阻器230及第二偏壓電阻器235皆 實施于該系統(tǒng)芯片260的內(nèi)部。該第一偏壓電阻器230是耦接至該第一輸入端(+)及該參 考電壓源240。該第二偏壓電阻器235是耦接至該第二輸入端(-)及該參考電壓源240。
該偏電壓源210提供的該偏壓如下式所示
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中Vb為該偏電壓源210的直流電壓，而Vn為伴隨偏壓而生的寄生噪聲。如前所 述，對MEMS麥克風(fēng)而言，直流電壓Vb必須為12V。 —參考電壓源240提供于該系統(tǒng)芯片260之中。 一第一偏壓電阻器230耦接至該 第一輸入端(+)及該參考電壓源240。 一第二偏壓電阻器235則耦接至該第二輸入端(-) 以及該參考電壓源240。 該第一傳感器220所感測的電壓如下式所示
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中d為薄膜與背板間的距離，而x為該薄膜因應(yīng)氣壓所產(chǎn)生的位移。V^為該第 一傳感器220上產(chǎn)生的射頻干擾電壓。l為該參考電源240所提供的該參考電壓。
同時，該第二傳感器225所感測的電壓如下式所示
V225 = Vr+Vn+VKF (3) 若該前置放大器150具有一增益G，則該前置放大器的該輸出端上的輸出電壓V。ut 為 V。ut = G(V220-V225) =GVb(x/d) (4) 由上述可知，本發(fā)明可有效地移除該輸出電壓V。ut中的RF噪聲干擾及偏壓噪聲。 此外，尚需考慮不必要的耦合效應(yīng)。舉例而言，由于受到來自電源線的干擾及實體
電路布局的影響，該電容器221及226會分別耦接至該第一傳感器220及第二傳感器225。
該第一接點202上產(chǎn)生的電壓偏移為 Vpn[C221/(C22。+C221)] (5) 同樣地，該第二接點上產(chǎn)生的電壓偏移為 Vpn[C226〃C225+C226)] (6) 其中Vpn為電源在線的電位。C22。為該第一傳感器220的電容值，而C225為該第二 傳感器225上的電容值。其中，當(dāng)公式(5)接近公式(6)時，耦合效應(yīng)可被有效地消除。
在該實施例中，該麥克風(fēng)匣220可為 一 微機電系統(tǒng) (MicroElectrical-Mechanical System,MEMS)麥克風(fēng)，而該偏壓源210則必然為一可提供 充足偏壓給該MEMS麥克風(fēng)的充電泵電路。另外，該麥克風(fēng)匣220也可以是一駐極體電容式 麥克風(fēng)(Electretcondensermicrophone， ECM)或其它各種型態(tài)的麥克風(fēng)，本發(fā)明不以此為 限。 由于該第一傳感器220及第二傳感器225兩者皆配置于該系統(tǒng)芯片260的外，故 噪聲及干擾可被有效地消除，如公式(l)-(6)所示。 圖3表示本發(fā)明另一實施例的一聲音感測裝置。該聲音感測裝置一般而言實施于 一電路板300之上。在該電路板300中，一系統(tǒng)芯片310具有三個模塊302、304及306。 一 前置放大電路部分位于該三個模塊302、304及306上，而部分位于該電路板300。舉例而 言，該放大器250位于該第三模塊306。 一第一傳感器220位于該第一模塊302，并耦接至 該第一輸入端(+)以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)。同時，一第二傳感器225位 于該第二模塊304，耦接至該第二輸入端(-)以感測該第一物理參數(shù)。 在該電路板300中，該偏壓源210配置于系統(tǒng)芯片之外，用以通過一接腳212提供 該偏壓至該第一傳感器220及該第二傳感器225。因為該第一傳感器220及該第二傳感器 225位于該系統(tǒng)芯片310之中，感測到的干擾可能有不同的來源。然而，通過精心設(shè)計，不同 的電路結(jié)構(gòu)依然可有效地克服訊號干擾的問題。 圖4表示本發(fā)明另一實施例的一聲音感測裝置。該聲音感測裝置為一整個電路板 400。該聲音感測裝置本身即為一前置放大電路，且一系統(tǒng)芯片410可部分實施于模塊402， 而部分實施于模塊404。舉例而言，該放大器250位于該第一模塊404。 一第一傳感器220 位于該第二模塊402，并耦接至該第一輸入端(+)以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參 數(shù)。同時，一第二傳感器225亦位于該第二模塊402，并耦接至該第二輸入端(-)以感測該 第一物理參數(shù)。 在該電路板400中，該偏壓源210同樣也配置于該系統(tǒng)芯片410之中，用以通過內(nèi) 部線路提供偏壓至該第一傳感器220及該第二傳感器225。由于該第一傳感器220及第二 傳感器225皆位于相同的模塊402，故感測的干擾將大致相等。因此，該放大器可輸出消除所有干擾的高質(zhì)量的聲音訊號。 實施前置放大電路的電路布局及方法有多種。諸如第一傳感器、第二傳感器、放大 器、偏壓源及電阻器等組件，其既可位于芯片之中，亦可位于芯片之外，且可由電路板、系統(tǒng) 芯片或兩者的組合來實施，故本發(fā)明不必以此為限。 本發(fā)明雖以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保 護范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種聲音感測裝置，包括一電路板；一系統(tǒng)芯片，配置于該電路板，包括一放大器，包括一第一輸入端、一第二輸入端、以及一輸出端；一第一接點，耦接至該第一輸入端；以及一第二接點，耦接至該第二輸入端；一偏電壓源，配置于該電路板，用以提供一偏電壓；一第一傳感器，配置于該電路板且耦接至該第一接點及該偏電壓源，用以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)；以及一第二傳感器，配置于該電路板且耦接至該第二接點，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感器對該第二物理參數(shù)不敏感，且該放大器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的一壓差。
2. 如權(quán)利要求1所述的聲音感測裝置，其中該第一傳感器是一麥克風(fēng)匣；以及該第二物理參數(shù)是一氣壓變動。
3. 如權(quán)利要求2所述的聲音感測裝置，其中該第二傳感器是一電容器；以及該第一物理參數(shù)是產(chǎn)生于該系統(tǒng)芯片內(nèi)部的射頻干擾、該偏電壓源所產(chǎn)生的噪聲、或以上兩者。
4. 如權(quán)利要求2所述的聲音感測裝置，其中該麥克風(fēng)匣是一微機電系統(tǒng)麥克風(fēng)；以及該偏電壓源是一充電泵電路。
5. 如權(quán)利要求2所述的聲音感測裝置，其中該麥克風(fēng)匣是一駐極體電容式麥克風(fēng)。
6. 如權(quán)利要求2所述的聲音感測裝置，其中該系統(tǒng)芯片還包括一參考電壓源；一第一偏壓電阻，其耦接至該第一輸入端及該參考電壓源；以及一第二偏壓電阻，其耦接至該第二輸入端及該參考電壓源。
7. —聲音感測裝置，包括一電路板；一偏電壓源，配置于該電路板，用以提供一偏電壓；一系統(tǒng)芯片，配置于該電路板，包括一第一模塊，包括耦接至該第一輸入端及該偏電壓源的一第一傳感器，用以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)；一第二模塊，包括耦接至該第二輸入端的一第二傳感器，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感器對該第二物理參數(shù)不敏感；以及一第三模塊，包括一放大器，該放大器具有一第一輸入端、一第二輸入端、以及一輸出端，其中該放大器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的一壓差。
8. 如權(quán)利要求7所述的聲音感測裝置，其中該第一傳感器是一麥克風(fēng)匣；以及該第二物理參數(shù)是一氣壓變動。
9. 如權(quán)利要求8所述的聲音感測裝置，其中 該第二傳感器是一電容器；以及該第一物理參數(shù)是產(chǎn)生于該系統(tǒng)芯片內(nèi)部的射頻干擾、該偏電壓源所產(chǎn)生的噪聲、或 以上兩者。
10. 如權(quán)利要求8所述的聲音感測裝置，其中 該麥克風(fēng)匣是一微機電系統(tǒng)麥克風(fēng)；以及 該偏電壓源是一充電泵電路。
11. 如權(quán)利要求8所述的聲音感測裝置，其中該麥克風(fēng)匣是一駐極體電容式麥克風(fēng)。
12. 如權(quán)利要求8所述的聲音感測裝置，其中該系統(tǒng)芯片還包括 一參考電壓源；一第一偏壓電阻，其耦接至該第一輸入端及該參考電壓源；以及 一第二偏壓電阻，其耦接至該第二輸入端及該參考電壓源。
13. —聲音感測裝置，包括 一系統(tǒng)芯片，包括一偏電壓源，配置于該系統(tǒng)芯片，用以提供一偏電壓；一第一模塊，包括一放大器，該放大器具有一第一輸入端、 一第二輸入端、以及一輸出 端；以及一第二模塊，包括一第一傳感器，耦接至該第一輸入端及該偏電壓源，用以感測一第一物理參數(shù)及一第 二物理參數(shù)；以及一第二傳感器，耦接至該第二輸入端，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感器對 該第二物理參數(shù)不敏感；其中該放大器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的一壓差。
14. 如權(quán)利要求13所述的聲音感測裝置，其中 該第一傳感器是一麥克風(fēng)匣；以及 該第二物理參數(shù)是一氣壓變動。
15. 如權(quán)利要求14所述的聲音感測裝置，其中 該第二傳感器是一電容器；以及該第一物理參數(shù)是產(chǎn)生于該系統(tǒng)芯片內(nèi)部的射頻干擾、該偏電壓源所產(chǎn)生的噪聲、或 以上兩者。
16. 如權(quán)利要求14所述的聲音感測裝置，其中 該麥克風(fēng)匣是一微機電系統(tǒng)麥克風(fēng)；以及 該偏電壓源是一充電泵電路。
17. 如權(quán)利要求14所述的聲音感測裝置，其中該麥克風(fēng)匣是一駐極體電容式麥克風(fēng)。
18. 如權(quán)利要求14所述的聲音感測裝置，其中該系統(tǒng)芯片的該第一模塊還包括 一參考電壓源；一第一偏壓電阻，其耦接至該第一輸入端及該參考電壓源；以及 一第二偏壓電阻，其耦接至該第二輸入端及該參考電壓源。
全文摘要
一種聲音感測裝置，包括一電路板；一系統(tǒng)芯片，配置于該電路板，包括一放大器；包括一第一輸入端；一第二輸入端；以及一輸出端；一第一接點，耦接至該第一輸入端；以及一第二接點，耦接至該第二輸入端；一偏電壓源，配置于該電路板，用以提供一偏電壓；一第一傳感器，配置于該電路板且耦接該第一接點及該偏電壓源，用以感測一第一物理參數(shù)及一第二物理參數(shù)；以及一第二傳感器，配置于該電路板且耦接該第二接點，用以感測該第一物理參數(shù)，其中該第二傳感器對該第二物理參數(shù)不敏感，且該放大器的該輸出端輸出該第一及第二輸入端間的壓差。
文檔編號H04R3/00GK101783989SQ20101000352
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者吳立德, 邱瑞德 申請人:美商富迪科技股份有限公司