專利名稱：用于將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序。具體而言，它們涉及用于將聲波轉(zhuǎn)換成移動(dòng)蜂窩電話中的電信號(hào)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序
背景技術(shù)：
諸如移動(dòng)蜂窩電話的設(shè)備通常包括用于將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的麥克風(fēng)。例如，這樣的設(shè)備的用戶可以對(duì)該移動(dòng)蜂窩電話的麥克風(fēng)說話以與另一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話的用戶談話。用于這樣的設(shè)備的麥克風(fēng)通常被設(shè)計(jì)為使得它們能夠在入射聲波的聲壓水平與人類話音的聲壓基本相當(dāng)時(shí)提供最優(yōu)輸出信號(hào)。如果入射聲波的聲壓水平太高(例如在搖滾音樂會(huì))，那么來自麥克風(fēng)的輸出信號(hào)可能發(fā)生畸變。另外，如果入射聲波的聲壓水平太低，那么來自麥克風(fēng)的輸出信號(hào)可能不是該入射聲波的精確表示(即，在輸出信號(hào)中可能丟失部分聲波)。因此，希望提供一種用于將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的可替代的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，提供了一種裝置，包括第一構(gòu)件，該第一構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分；第二構(gòu)件，該第二構(gòu)件被配置為與該第一構(gòu)件的多個(gè)部分形成電容器；并且其中，該第一構(gòu)件和該第二構(gòu)件中的一個(gè)被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，并且該多個(gè)部分中的第一部分被配置為提供表示該聲波的第一輸出信號(hào)，并且該多個(gè)部分中的第二部分被配置為提供表示該聲波的第二輸出信號(hào)。該裝置可以用于將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該第二構(gòu)件可以包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分。該第一部分可以包括用于提供表示該聲波的該第一輸出信號(hào)的端口。該第二部分可以包括用于提供表示該聲波的該第二輸出信號(hào)的端口。該第一構(gòu)件可以被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)。該第一構(gòu)件可以是麥克風(fēng)振膜。該第二構(gòu)件可以被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)。該第二構(gòu)件可以是麥克風(fēng)振膜。該裝置還可以包括放大器，該放大器被配置為至少對(duì)該第一輸出信號(hào)和該第二輸出信號(hào)進(jìn)行放大。該裝置還可以包括在該第一部分與該放大器之間的電路徑中的第一開關(guān)。該裝置還可以包括在該第二部分與該放大器之間的電路徑中的第二開關(guān)。該裝置還可以包括處理器，該處理器被配置為確定來自至少該第一部分和該第二部分的組合信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量。該處理器可以被配置為響應(yīng)于該確定至少控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)。該裝置還可以包括第一放大器，該第一放大器被配置為對(duì)來自該第一構(gòu)件的該多個(gè)部分的第一子集的、表示該聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。該裝置還可以包括第二放大器，該第二放大器被配置為對(duì)來自該第一構(gòu)件的該多個(gè)部分的第二子集的、表示該聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。該第一子集可以比該第二子集包括更少的該第一構(gòu)件的部分。該裝置還可以包括處理器，該處理器被配置為接收來自該第一放大器的信號(hào)和來自該第二放大器的信號(hào)。該處理器可以被配置為確定來自該第一放大器的輸出信號(hào)和來自該第二放大器的輸出信號(hào)中的哪一個(gè)是質(zhì)量更高的信號(hào)。該處理器可以被配置為組合來自該第一放大器的信號(hào)和來自該第二放大器的信號(hào)，以形成基本無畸變的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，提供了一種包括前面段落中任意段落所述的裝置的麥克風(fēng)。根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，提供了一種包括前面段落中任意段落所述的裝置或前面段落中所述的麥克風(fēng)的便攜式設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，提供了一種方法，包括提供第一構(gòu)件，該第一構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分；提供第二構(gòu)件，該第二構(gòu)件被配置為與該第一構(gòu)件的多個(gè)部分形成電容器；將該第一構(gòu)件和該第二構(gòu)件中的一個(gè)配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，將該多個(gè)部分中的第一部分配置為提供表示該聲波的第一輸出信號(hào)；并且將該多個(gè)部分中的第二部分配置為提供表示該聲波的第二輸出信號(hào)。該第二構(gòu)件可以包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分。該第一部分可以包括用于提供表示該聲波的該第一輸出信號(hào)的端口。該第二部分可以包括用于提供表示該聲波的該第二輸出信號(hào)的端口。該第一構(gòu)件可以被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)。該第一構(gòu)件可以是麥克風(fēng)振膜。該第二構(gòu)件可以被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)。該第二構(gòu)件可以是麥克風(fēng)振膜。該方法還可以包括提供放大器，該放大器被配置為至少對(duì)該第一輸出信號(hào)和該第二輸出信號(hào)進(jìn)行放大。該方法還可以包括在該第一部分與該放大器之間的電路徑中提供第一開關(guān)。該方法還可以包括在該第二部分與該放大器之間的電路徑中提供第二開關(guān)。該方法還可以包括提供處理器，該處理器被配置為確定來自至少該第一部分和該第二部分的組合信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量。該處理器可以被配置為響應(yīng)于該確定至少控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)。該方法還可以包括提供第一放大器，該第一放大器被配置為對(duì)來自該第一構(gòu)件的該多個(gè)部分的第一子集的、表示該聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。該方法還可以包括提供第二放大器，該第二放大器被配置為對(duì)來自該第一構(gòu)件的該多個(gè)部分的第二子集的、表示該聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大。該第一子集可以比該第二子集包括更少的該第一構(gòu)件的部分。該方法還可以包括提供處理器，該處理器被配置為接收來自該第一放大器的信號(hào)和來自該第二放大器的信號(hào)。該處理器可以用于確定來自該第一放大器的信號(hào)和來自該第二放大器的信號(hào)中的哪一個(gè)是質(zhì)量更高的信號(hào)。該處理器可以被配置為組合來自該第一放大器的信號(hào)和來自該第二放大器的信號(hào)，以形成基本無畸變的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，在本文提供了一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上時(shí)執(zhí)行確定來自如前面段落中任意段落所述的裝置的至少該第一部分和該第二部分的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量；并且響應(yīng)于該確定至少控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)，其中，該第一開關(guān)在該第一部分與該放大器之間的電路徑中；并且該第二開關(guān)在該第二部分與該放大器之間的電路徑中。信號(hào)質(zhì)量的確定可以確定來自該第一部分和該第二部分的組合輸出信號(hào)的幅度是否高于第一閾值幅度和是否低于第二閾值幅度。根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，在本文提供了一種用指令來編碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)該指令由處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行確定來自如前面段落中任意段落所述的裝置的至少該第一部分和該第二部分的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量；并且響應(yīng)于該確定至少控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)，其中，該第一開關(guān)在該第一部分與該放大器之間的電路徑中；并且該第二開關(guān)在該第二部分與該放大器之間的電路徑中。信號(hào)質(zhì)量的確定可以確定來自該第一部分和該第二部分的組合輸出信號(hào)的幅度是否高于第一閾值幅度和是否低于第二閾值幅度。根據(jù)本發(fā)明的各種但不一定全部實(shí)施方式，提供了一種方法，包括確定來自如前面段落中任意段落所述的裝置的至少該第一部分和該第二部分的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量；并且響應(yīng)于該確定至少控制該第一開關(guān)和該第二開關(guān)，其中，該第一開關(guān)在該第一部分與該放大器之間的電路徑中；并且該第二開關(guān)在該第二部分與該放大器之間的電路徑中。


為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式的各種實(shí)例，現(xiàn)在僅以示例性的方式參考附圖，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的設(shè)備的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的裝置的透視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的設(shè)備的示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的方法的流程圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的另一個(gè)設(shè)備的示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的方法的另一個(gè)流程圖的示意圖；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的另一個(gè)裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2、3和5示出了裝置18，裝置18包括第一構(gòu)件30，該第一構(gòu)件30包括由電絕緣體材料40彼此隔開的多個(gè)部分32、34、36、38 ；第二構(gòu)件42，該第二構(gòu)件42被配置為與該第一構(gòu)件30的多個(gè)部分32、34、36、38形成電容器；并且其中，該第一構(gòu)件30和該第二構(gòu)件 42中的一個(gè)被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，并且該多個(gè)部分中的第一部分32被配置為提供表示該聲波的第一輸出信號(hào)并且該多個(gè)部分中的第二部分34被配置為提供表示該聲波的第二輸出信號(hào)。在下文的描述中，詞語“連接”和“耦合”以及它們的衍生詞意味著可操作地連接/ 耦合。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以存在任意數(shù)量或組合的干預(yù)組件(包括沒有干預(yù)組件)。圖1示出了包括處理器(計(jì)算機(jī))12、處理器(計(jì)算機(jī))可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(存儲(chǔ)器)14、功能電路16和裝置18的設(shè)備10的示意圖。設(shè)備10可以是任意設(shè)備并且可以是例如便攜式設(shè)備(如移動(dòng)蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、掌上計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī))。處理器12可以是任意合適的處理器并且可以是例如微處理器。處理器12可以單獨(dú)以硬件(例如電路)實(shí)現(xiàn)，可以具有單獨(dú)包括固件的軟鍵中的特定方面，或者可以是硬件和軟件(包括固件)的組合。例如通過使用通用或?qū)Ｓ锰幚砥髦械目蓤?zhí)行的計(jì)算機(jī)程序指令，可以使用使能硬件功能的指令來實(shí)現(xiàn)處理器12，該計(jì)算機(jī)程序指令存儲(chǔ)在將要由該處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(盤片、存儲(chǔ)器等等)上。處理器12被配置為從存儲(chǔ)器14進(jìn)行讀取并且向存儲(chǔ)器14進(jìn)行寫入。處理器12 可以包括輸出接口 20和輸入接口 22，其中處理器12經(jīng)由該輸出接口 20輸出數(shù)據(jù)和/或命令并且經(jīng)由該輸入接口 22向處理器12輸入數(shù)據(jù)和/或命令。存儲(chǔ)器14可以是任意合適的存儲(chǔ)器并且可以是例如永久地內(nèi)建在存儲(chǔ)器中的 (如閃存)或者其可以是可移除的存儲(chǔ)器(如硬盤、安全數(shù)據(jù)(SD)卡或微驅(qū)動(dòng)器)。存儲(chǔ)器14存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序M，計(jì)算機(jī)程序M包括用于當(dāng)被加載到處理器12中時(shí)控制設(shè)備10 的操作的計(jì)算機(jī)程序指令。計(jì)算機(jī)程序指令M提供使得設(shè)備10能夠執(zhí)行圖4中所示的方法的邏輯和例程。通過讀取存儲(chǔ)器14，處理器12能夠加載并且執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序?qū)ΑＳ?jì)算機(jī)程序M可以經(jīng)由任意合適的傳遞機(jī)構(gòu)沈到達(dá)設(shè)備10。傳遞機(jī)構(gòu)沈可以是例如計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、存儲(chǔ)器設(shè)備、記錄介質(zhì)(如藍(lán)光盤、CD-ROM、 DVD)或?qū)嶓w地體現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序M的制品。傳遞機(jī)構(gòu)可以是被配置為可靠地傳輸計(jì)算機(jī)程序M的信號(hào)。設(shè)備10可以將計(jì)算機(jī)程序M作為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)來傳播或者傳輸。雖然將存儲(chǔ)器14顯示為單個(gè)組件，但是可以將其實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的組件， 該組件的其中一些或全部可以是集成的/可移除的并且/或者可以提供永久的/半永久的 /動(dòng)態(tài)的/緩存的存儲(chǔ)器。應(yīng)該將對(duì)“計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”、“計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品”、“實(shí)體地體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序”等等或“控制器”、“計(jì)算機(jī)”、“處理器”等等的參考理解為不僅包括具有不同的架構(gòu)(如單/多處理器架構(gòu)和順序(馮諾依曼)/并行架構(gòu))的計(jì)算機(jī)還包括專門的電路(如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、信號(hào)處理設(shè)備和其他設(shè)備)。應(yīng)該將對(duì)計(jì)算機(jī)程序、指令、代碼等等的參考理解為包括用于可編程處理器或固件的軟件，例如硬件設(shè)備的可編程的內(nèi)容，無論是用于處理器的指令還是用于固定功能設(shè)備、門陣列或可編程邏輯器件等的配置設(shè)置。功能電路16可以包括設(shè)備10的任意其他電路。例如，在設(shè)備10是移動(dòng)蜂窩電話的實(shí)施方式中，功能電路16可以包括揚(yáng)聲器、顯示器、收發(fā)器和一個(gè)或多個(gè)天線。裝置18被配置為將聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并且因此作為換能器。裝置18可以是被配置為與設(shè)備10連接和斷開的麥克風(fēng)或者麥克風(fēng)模塊。如本文所使用的，“模塊”是指排除將由終端制造商或用戶增加的特定部分/組件的單元或裝置。在設(shè)備10是移動(dòng)蜂窩電話的實(shí)施方式中，設(shè)備10的用戶可以向裝置18說話，裝置18將用戶的聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該信號(hào)然后被提供給處理器12并且然后可以被提供給收發(fā)器和天線以便傳輸?shù)搅硪粋€(gè)移動(dòng)蜂窩電話。在下文中更詳細(xì)地解釋裝置18?？梢越?jīng)由印刷線路板(PWB)觀將用于提供處理器12、存儲(chǔ)器14、功能電路16和裝置18的電子組件相互連接。在各種實(shí)施方式中，印刷線路板觀可以被用作為用于天線的接地層。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式的裝置18的透視圖。裝置18包括第一構(gòu)件30，第一構(gòu)件30包括第一部分32、第二部分34、第三部分36和第四部分38。在該實(shí)施方式中，部分32、34、36、38是盤片的片段并且具有彼此基本上相同的表面面積。部分32、34、 36,38中的每一個(gè)連接到端口 39并且由電絕緣體材料40彼此分隔，電絕緣體材料40將部分32、34、36、38彼此電絕緣使得它們無法電連接。電絕緣體材料40可以是基本上阻止部分32、34、36、38之間的直流(DC)電流的任意合適的絕緣材料(例如電介質(zhì)材料或空氣)。裝置18還包括第二構(gòu)件42，第二構(gòu)件42被放置為使得其基本上與第一構(gòu)件30重疊。第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42彼此不電連接。在各種實(shí)施方式中，部分32、34、36、38和第二構(gòu)件42接收偏置電壓并且用固定的電荷偏置。結(jié)果，部分32、34、36、38和第二構(gòu)件42 形成多個(gè)電容器。裝置18被配置為使得第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42中的一個(gè)可以響應(yīng)于入射在裝置18上的聲波而振動(dòng)。在第二構(gòu)件42被配置為進(jìn)行振動(dòng)的實(shí)施方式中，第一構(gòu)件30是麥克風(fēng)背板并且第二構(gòu)件42是麥克風(fēng)振膜。在第一構(gòu)件30被配置為進(jìn)行振動(dòng)的實(shí)施方式中， 第一構(gòu)件30是麥克風(fēng)振膜并且第二構(gòu)件42是麥克風(fēng)背板。當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件30和第二構(gòu)件42都不振動(dòng)時(shí)，第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42被放置為彼此相隔距離d。當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件30或第二構(gòu)件42中的一個(gè)振動(dòng)時(shí)，構(gòu)件30和42之間的距離在大于d和小于d之間振蕩。由于由部分32、34、36、38與第二構(gòu)件42所形成的電容器的電荷基本上是恒定的，所以部分32、34、36、38中的每一個(gè)提供表示經(jīng)由端口 39的入射聲波的輸出信號(hào)。由于單個(gè)物理結(jié)構(gòu)(第一構(gòu)件30或第二構(gòu)件42中的任意一個(gè))被配置為振動(dòng)，所以來自部分32、34、36、38的輸出信號(hào)基本上彼此同相。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，裝置18可以是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是電子領(lǐng)域公知的并且因此在本文中不詳細(xì)討論。簡單地說，可以通過首先提供不導(dǎo)電基材料然后在其上形成(即在半導(dǎo)體工藝中生長)導(dǎo)電層(第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42)來產(chǎn)生裝置18。在這些實(shí)施方式中，第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42可以包括任意半導(dǎo)體材料(如硅)?？梢匝谏w第一構(gòu)件30的導(dǎo)電層，使得第一構(gòu)件30的不同部分32、34、 36,38之間存在間隙。在該實(shí)施方式中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，部分32、34、36、38之間的電絕緣體材料40是空氣?；牧线€可用作為不同部分32、34、36、38之間的電絕緣體，因?yàn)檫@些部分可以位于該基材料上面或者可以位于該基材料中的腔中。在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，裝置18可以是駐極體電容式麥克風(fēng)(ECM)。在這些實(shí)施方式中，第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42包括駐極體材料(被永久充電的鐵磁材料)并且因此無需偏置電壓。圖3示出了包括圖2中所示的裝置18的設(shè)備10的示意圖。裝置18另外包括專用集成電路(ASIC)44，ASIC 44包括第一開關(guān)46、第二開關(guān)38、第三開關(guān)50、第四開關(guān)52、 放大器M和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 56。開關(guān)46、48、50、52可以是任意合適的開關(guān)并且可以是例如晶體管開關(guān)。第一部分32的端口 39連接到第一開關(guān)46，第二部分34的端口 39連接到第二開關(guān)48，第三部分36的端口 39連接到第三開關(guān)50，并且第四部分38的端口 39連接到第四開關(guān)52。將第一開關(guān)46、第二開關(guān)48、第三開關(guān)50、第四開關(guān)52的輸出組合并且連接到放大器M，放大器M連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器56。模數(shù)轉(zhuǎn)換器56連接到處理器12。現(xiàn)在將參考圖3和4來描述裝置18的操作的一個(gè)實(shí)施方式。在下文的描述中，閉合第一開關(guān)46和第二開關(guān)48并且斷開第三開關(guān)50和第四開關(guān)52，并且向裝置18提供聲波。在方框58中，ASIC 44的電路接收來自第一開關(guān)46和第二開關(guān)48的組合輸出信號(hào)然后將其通過放大器討進(jìn)行放大。由于第三開關(guān)50和第四開關(guān)52是斷開的，所以該組合輸出信號(hào)不包括來自的三部分36或第四部分38的信號(hào)。在方框60中，ASIC 44的電路確定該組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，ASIC 44的電路可以確定來自第一部分32和第二部分34的組合輸出信號(hào)的幅度是否高于第一閾值幅度和是否低于第二閾值幅度(其中第一閾值幅度高于第二閾值幅度)。在方框62中，ASIC 44的電路響應(yīng)于并且使用方框60中的確定，(使用控制信號(hào) 64)控制開關(guān)46、48、50、52，以便改善來自第一構(gòu)件30的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量。例如， 如果ASIC 44的電路確定該組合輸出信號(hào)的幅度高于第一閾值，則ASIC 44的電路可以斷開第一開關(guān)46和第二開關(guān)48中的一個(gè)，以便降低來自第一構(gòu)件30的輸出的幅度并且因此改善信號(hào)質(zhì)量。如果ASIC 44的電路確定該組合輸出信號(hào)的幅度低于第二閾值，則ASIC 44 的電路可以閉合第三開關(guān)50和第四開關(guān)52中的一個(gè)或多個(gè)，以增加來自第一構(gòu)件30的輸出的幅度并且因此改善信號(hào)質(zhì)量?，F(xiàn)在將參考圖3和4來描述裝置18的操作的另一個(gè)實(shí)施方式。在下文的描述中， 閉合第一開關(guān)46和第二開關(guān)48并且斷開第三開關(guān)50和第四開關(guān)52，并且向裝置18提供聲波。在方框58中，處理器12從模數(shù)轉(zhuǎn)換器56接收來自第一開關(guān)46和第二開關(guān)48的組合輸出信號(hào)。由于第三開關(guān)50和第四開關(guān)52是斷開的，所以該組合輸出信號(hào)不包括來自的三部分36或第四部分38的信號(hào)。在方框60中，處理器12確定該組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，處理器12可以確定來自第一部分32和第二部分34的組合輸出信號(hào)的幅度是否高于第一閾值幅度和是否低于第二閾值幅度(其中第一閾值幅度高于第二閾值幅度)。在方框62中，處理器12響應(yīng)于并且使用方框60中的確定，(使用控制信號(hào)66)控制開關(guān)46、48、50、52，以便改善來自第一構(gòu)件30的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量。例如，如果處理器12確定該組合輸出信號(hào)的幅度高于第一閾值值，則處理器12可以斷開第一開關(guān)46 和第二開關(guān)48中的一個(gè)，以便降低來自第一構(gòu)件30的輸出的幅度并且因此改善信號(hào)質(zhì)量。 如果處理器12確定該組合輸出信號(hào)的幅度低于第二閾值值，則處理器12可以閉合第三開關(guān)50和第四開關(guān)52中的一個(gè)或多個(gè)，以增加來自第一構(gòu)件30的輸出的幅度并且因此改善信號(hào)質(zhì)量。本發(fā)明的實(shí)施方式提供的優(yōu)點(diǎn)在于，它們可以動(dòng)態(tài)地選擇裝置18的靈敏度并且從而改善來自裝置18的信號(hào)輸出的質(zhì)量。例如，如果包括裝置18的設(shè)備處于聲波的聲壓水平較高(例如高于90分貝)的相對(duì)嘈雜的環(huán)境中，那么裝置18可以降低第一構(gòu)件30中連接到放大器M的部分的數(shù)量，并且從而降低向處理器12提供的信號(hào)的畸變。類似地，如果包括裝置18的設(shè)備處于聲波的聲壓水平較低(例如低于30分貝)的相對(duì)安靜的環(huán)境中， 那么裝置18可以增加第一構(gòu)件30中連接到放大器M的部分的數(shù)量，并且從而增加向處理器12提供的信號(hào)的幅度。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式可以使得包括裝置18的設(shè)備能夠接收聲壓水平的相對(duì)大范圍(例如30dBSPL到140dBSPL)上的聲波，并且處理既沒有實(shí)質(zhì)畸變又不過低而無法處理的所產(chǎn)生的信號(hào)。在刮風(fēng)的條件下以上優(yōu)點(diǎn)可能有用，其中在刮風(fēng)的條件下裝置18處于入射聲波由于風(fēng)通過裝置18而持續(xù)波動(dòng)的環(huán)境中。從上文應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，裝置18的靈敏度(并且因此來自裝置18的輸出信號(hào)水平) 與第一構(gòu)件30的連接到放大器M的面積成正比。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式可以提供其他優(yōu)點(diǎn)，即因?yàn)橛捎诳梢酝ㄟ^選擇第一構(gòu)件30的面積來控制來自裝置18的輸出信號(hào)水平，所以可以降低放大器M的動(dòng)態(tài)范圍要求。這可以有助于降低設(shè)備10的電功率消耗。例如，本發(fā)明的實(shí)施方式可以(顯著地)降低放大器M的操作電壓要求。這可以繼而導(dǎo)致設(shè)備10不需要用于增加向放大器供應(yīng)的電壓的電路。這可以降低設(shè)備10的復(fù)雜度、成本和電功率消耗。此外，設(shè)備10的尺寸可以降低或具有用于其他電子組件的額外空閑空間。在裝置18是MEMS麥克風(fēng)的各種實(shí)施方式中，第一構(gòu)件30、第二構(gòu)件42和ASIC 44 可以構(gòu)造在同一芯片上(“單片”結(jié)構(gòu))。這些實(shí)施方式可以提供附加的優(yōu)點(diǎn)，即第一構(gòu)件 30的各個(gè)部分與ASIC 44之間的連接器可以位于該芯片上并且可以不需要裝置18中的專門的空間。因此，由于第一構(gòu)件30的部分的數(shù)量可以不受連接器所需要的空間的限制，所以第一構(gòu)件30可以具有相對(duì)較大數(shù)量的部分。這可以導(dǎo)致裝置18具有相對(duì)大數(shù)量的可能的靈敏度，并且當(dāng)用戶聆聽裝置18所做的記錄時(shí)敏感度之間的遞增差異可能是用戶不可察覺的本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它們可能不需要任何附加的復(fù)雜電子電路并且因此可能相對(duì)廉價(jià)得以實(shí)現(xiàn)。此外，連接到第一構(gòu)件的各個(gè)部分的開關(guān)可能受到將該裝置包括在其中的設(shè)備的處理器的控制而無需向處理器增加額外的控制管腳。圖5顯示了包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的裝置18的另一個(gè)設(shè)備10。圖3中所示的裝置18與圖2和圖3中所示的裝置18類似并且其中特征類似，使用相同的附圖標(biāo)記。裝置18另外包括專用集成電路68，專用集成電路68包括連接到第一構(gòu)件30的多個(gè)部分的第一子集的第一部件70，以及連接到第一構(gòu)件30的多個(gè)部分的第二子集的第二部件72。第一部件70包括連接到第一構(gòu)件30的第一部分32的第一開關(guān)74，連接到第一開關(guān)74的放大器76以及連接到放大器76的模數(shù)轉(zhuǎn)換器78。第二部件72包括連接到第二部分34的第二開關(guān)80，連接到第三部分36的第三開關(guān)82，連接到第四部分38的第四開關(guān)84，連接到來自開關(guān)80、82、84的組合輸出的放大器86，以及連接到放大器86的模數(shù)轉(zhuǎn)換器88。設(shè)備10的處理器12連接到來自第一部件70的模數(shù)轉(zhuǎn)換器78和第二部件72的模數(shù)轉(zhuǎn)換器88的組合輸出。處理器12被配置為經(jīng)由該組合輸出接收來自第一部件70和來自第二部件72的信號(hào)，并且確定哪個(gè)信號(hào)是質(zhì)量更高的信號(hào)。例如，可以在下降時(shí)鐘信號(hào)沿?cái)嘌詠碜缘谝徊考?0和來自第二部件72的信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)，并且在上升時(shí)鐘信號(hào)沿?cái)嘌詠碜缘谝徊考?70和來自第二部件72的信號(hào)中的另一個(gè)信號(hào)，從而將該組合輸出上的信號(hào)分隔開。處理器12使用該確定的結(jié)果來選擇質(zhì)量更高的信號(hào)以便進(jìn)一步處理。另外，ASIC 68的電路和/或處理器12可以如以上參考圖3和4所述的那樣控制開關(guān)74、80、82、84，以便改善從第一部件70和從第二部件72接收的信號(hào)的質(zhì)量。圖5中所示的本發(fā)明的實(shí)施方式提供的優(yōu)點(diǎn)在于，它們使得處理器12能夠接收兩個(gè)表示入射聲波的信號(hào)(具有相同的內(nèi)容但是具有不同的幅度)，并且確定這兩個(gè)信號(hào)中哪個(gè)信號(hào)具有更好的信號(hào)質(zhì)量。在其他實(shí)施方式中，處理器12可以被配置為經(jīng)由組合輸出接收來自第一部件70 和來自第二部件72的信號(hào)，并且一起處理它們以形成基本無畸變的輸出。例如，當(dāng)來自第二部件72的信號(hào)在無截?cái)嗷蚧兊乃缴蠒r(shí)，處理器12可以使用來自第二部件72的信號(hào)。如果來自第二部件72的信號(hào)的水平升高使得其由于例如向裝置18提供的相對(duì)高的聲壓水平而被截?cái)嗷蚧?，則處理器12可以組合來自第一部件70的輸出和來自第二部件72 的輸出以形成基本無畸變的輸出。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的用于制造裝置18的方法的流程圖。在方框90中，該方法包括提供第一構(gòu)件30，第一構(gòu)件30包括由電絕緣體材料40彼此分隔的部分 32、34、36、38。在方框92中，該方法包括提供第二構(gòu)件42，將第二構(gòu)件42配置為與第一構(gòu)件30 的多個(gè)部分32、34、36、38形成電容器。在方框94中，該方法包括將第一構(gòu)件30和第二構(gòu)件42中的一個(gè)配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)。在方框96中，該方法包括將該多個(gè)部分中的第一部分32配置為提供表示聲波的第一輸出信號(hào)，并且將該多個(gè)部分中的第二部分；34配置為提供表示聲波的輸出第二輸出信號(hào)。在方框98中，該方法包括提供并且配置第一開關(guān)46、第二開關(guān)48、放大器M和處理器12、44，使得可以如上文所述控制開關(guān)46、48。圖4和6中所示的方框可以表示方法中的步驟和/或計(jì)算機(jī)程序M中的代碼段。 對(duì)方框的具體次序的說明不一定暗示對(duì)于方框存在要求的或優(yōu)選的次序，并且該方框的次序和排列可以改變。此外，可以省略一些方框。雖然在前文中參考各種實(shí)例描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明所請(qǐng)求保護(hù)的范圍的前提下可以對(duì)所給出的實(shí)例進(jìn)行修改。例如，第一構(gòu)件30可以包括大于或等于2的任意數(shù)量的部分。另外，第一構(gòu)件30的多個(gè)部分可以具有任意形狀。例如，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的裝置的第一構(gòu)件100的平面圖，該第一構(gòu)件100包括基本上圓盤形的第一部分102以及基本上環(huán)形的第二、第三和第四部分104、106、108。在第一部分102周圍提供第二部分104，在第二部分104周圍提供第三部分106，并且在第三部分106周圍提供第四部分108。部分102、104、106和108由電絕緣體材料110 (例如電介質(zhì)或空氣)彼此隔開并且它們中的每一個(gè)經(jīng)由連接器114連接到端口 112?？梢栽贛EMS芯片的表面上提供連接器114或者連接器可以位于該表面之下?？梢栽谂c第一構(gòu)件100的導(dǎo)電部分相同的半導(dǎo)體工藝中生長連接器114。第一構(gòu)件100可以經(jīng)由從端口 12擴(kuò)展到ASIC上的端口的連接器連接到ASIC。第二構(gòu)件42可以包括單個(gè)部分或者可以包括可由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分。第二構(gòu)件42的該多個(gè)部分可以對(duì)應(yīng)于第一構(gòu)件30的多個(gè)部分，從而當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件30與第二構(gòu)件42彼此重疊時(shí)，第一構(gòu)件30與第二構(gòu)件42的多個(gè)部分被放置為彼此相鄰并且彼此重疊以形成多個(gè)電容器。如上所述，圖5中所示的ASIC 68包括第一部件70與第二部件72。但是，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，ASIC 68可以包括任意數(shù)量的這樣的部件，其中每個(gè)這樣的部件連接到第一構(gòu)件30 的多個(gè)部分的不同的子集。在各種實(shí)施方式中，處理器12可以被配置為控制顯示器顯示表示裝置18的不同的靈敏度的一個(gè)或多個(gè)用戶可選擇對(duì)象。用戶可以使用用戶輸入設(shè)備來選擇其中一個(gè)對(duì)象，以向處理器12提供控制信號(hào)。處理器12然后可以使用控制信號(hào)中的信息來控制開關(guān) 46、48、50、52以將裝置18的靈敏度改變成用戶希望的設(shè)置。例如，用戶可以選擇“搖滾音樂會(huì)”選項(xiàng)/模式，該選項(xiàng)/模式降低裝置18的靈敏度(從而例如只有第一部分32連接到放大器54)。可替代地，用戶可以選擇“圖書館”選項(xiàng)/模式，該模式增加裝置18的靈敏度 (從而例如第一、第二、第三和第四部分32、34、36、38連接到放大器54)?？梢栽诔嗣鞔_描述的組合之外的組合中使用前述說明書中所述的特征。雖然參考特定特征來描述了功能，但是可以由無論已描述還是未描述的其他特征來執(zhí)行這些功能。雖然參考特定實(shí)施方式來描述了特征，但是這些特征可以出現(xiàn)在無論已描述還是未描述的其他實(shí)施方式中。雖然在前述的說明書中努力將注意力集中到本發(fā)明的被認(rèn)為是特別重要的那些特征，但是應(yīng)該理解，申請(qǐng)人請(qǐng)求保護(hù)本之前所提及的以及/或者附圖中所顯示的任意可通過專利保護(hù)的特征或特征的組合，而無論有沒有特別強(qiáng)調(diào)它們。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括第一構(gòu)件，所述第一構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分；第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件被配置為與所述第一構(gòu)件的多個(gè)部分形成電容器；并且其中，所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件中的一個(gè)被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，并且所述多個(gè)部分中的第一部分被配置為提供表示所述聲波的第一輸出信號(hào)，并且所述多個(gè)部分中的第二部分被配置為提供表示所述聲波的第二輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述第一部分包括用于提供表示所述聲波的所述第一輸出信號(hào)的端口，并且所述第二部分包括用于提供表示所述聲波的所述第二輸出信號(hào)的端口。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其中，所述第一構(gòu)件被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)， 并且所述第一構(gòu)件是麥克風(fēng)振膜。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其中，所述第二構(gòu)件被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)， 并且所述第二構(gòu)件是麥克風(fēng)振膜。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括放大器，所述放大器被配置為至少對(duì)所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)進(jìn)行放大；在所述第一部分與所述放大器之間的電路徑中的第一開關(guān)；以及在所述第二部分與所述放大器之間的電路徑中的第二開關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括處理器，所述處理器被配置為確定來自至少所述第一部分和所述第二部分的組合信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量，并且響應(yīng)于所述確定而至少控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)。
8.如權(quán)利要求1-5所述的裝置，還包括第一放大器，所述第一放大器被配置為對(duì)來自所述第一構(gòu)件的所述多個(gè)部分的第一子集的、表示所述聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大；以及第二放大器，所述第二放大器被配置為對(duì)來自所述第一構(gòu)件的所述多個(gè)部分的第二子集的、表示所述聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，其中，所述第一子集比所述第二子集包括更少的所述第一構(gòu)件的部分。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括處理器，所述處理器被配置用于接收來自所述第一放大器的信號(hào)和來自所述第二放大器的信號(hào)；并且用于確定來自所述第一放大器的輸出信號(hào)和來自所述第二放大器的輸出信號(hào)中的哪一個(gè)是質(zhì)量更高的信號(hào)。
10.一種包括如以上任一權(quán)利要求所述的裝置的麥克風(fēng)。
11.一種包括如權(quán)利要求1到9中的任意一個(gè)所述的裝置或如權(quán)利要求10所述的麥克風(fēng)的便攜式設(shè)備
12.一種方法，包括提供第一構(gòu)件，所述第一構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分；提供第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件被配置為與所述第一構(gòu)件的多個(gè)部分形成電容器；將所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件中的一個(gè)配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)；將所述多個(gè)部分中的第一部分配置為提供表示所述聲波的第一輸出信號(hào)；并且將所述多個(gè)部分中的第二部分配置為提供表示所述聲波的第二輸出信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第二構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述第一部分包括用于提供表示所述聲波的所述第一輸出信號(hào)的端口，并且所述第二部分包括用于提供表示所述聲波的所述第二輸出信號(hào)的端口。
15.如權(quán)利要求12、13或14所述的方法，其中，所述第一構(gòu)件被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，并且所述第一構(gòu)件是麥克風(fēng)振膜。
16.如權(quán)利要求12、13或14所述的方法，其中，所述第二構(gòu)件被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，并且所述第二構(gòu)件是麥克風(fēng)振膜。
17.如權(quán)利要求12-16中的任意一個(gè)所述的方法，還包括提供放大器，所述放大器被配置為至少對(duì)所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)進(jìn)行放大；在所述第一部分與所述放大器之間的電路徑中提供第一開關(guān)；并且在所述第二部分與所述放大器之間的電路徑中提供第二開關(guān)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括提供處理器，該處理器被配置為確定來自至少所述第一部分和所述第二部分的組合信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量，并且響應(yīng)于所述確定至少控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)。
19.如權(quán)利要求12-16中的任意一個(gè)所述的方法，還包括提供第一放大器，所述第一放大器被配置為對(duì)來自所述第一構(gòu)件的所述多個(gè)部分的第一子集的、表示所述聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大；并且提供第二放大器，所述第二放大器被配置為對(duì)來自所述第一構(gòu)件的所述多個(gè)部分的第二子集的、表示所述聲波的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，其中，所述第一子集比所述第二子集包括更少的所述第一構(gòu)件的部分。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，還包括提供處理器，該處理器被配置用于接收來自所述第一放大器的信號(hào)和來自所述第二放大器的信號(hào)；并且用于確定來自所述第一放大器的信號(hào)和來自所述第二放大器的信號(hào)中的哪一個(gè)是質(zhì)量更高的信號(hào)。
21.一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上時(shí)執(zhí)行確定來自如權(quán)利要求1到9中的任意一個(gè)所述的裝置的至少所述第一部分和所述第二部分的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量；并且響應(yīng)于所述確定至少控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)，其中，所述第一開關(guān)在所述第一部分與所述放大器之間的電路徑中；并且所述第二開關(guān)在所述第二部分與所述放大器之間的電路徑中。
22.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)程序，其中信號(hào)質(zhì)量的所述確定用于確定來自所述第一部分和所述第二部分的組合輸出信號(hào)的幅度是否高于第一閾值幅度和是否低于第二閾值幅度。
23.一種用指令來編碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)所述指令被處理器執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行以下步驟確定來自如權(quán)利要求1到9中的任意一個(gè)所述的裝置的至少所述第一部分和所述第二部分的組合輸出信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量；并且響應(yīng)于所述確定至少控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)，其中，所述第一開關(guān)在所述第一部分與所述放大器之間的電路徑中；并且所述第二開關(guān)在所述第二部分與所述放大器之間的電路徑中。
24.如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中信號(hào)質(zhì)量的所述確定用于確定來自所述第一部分和所述第二部分的組合輸出信號(hào)的幅度是否高于第一閾值幅度和是否低于第二閾值幅度。
全文摘要
一種裝置包括第一構(gòu)件，該第一構(gòu)件包括由電絕緣體材料彼此隔開的多個(gè)部分；第二構(gòu)件，該第二構(gòu)件被配置為與該第一構(gòu)件的多個(gè)部分形成電容器；并且其中，該第一構(gòu)件和該第二構(gòu)件中的一個(gè)被配置為響應(yīng)于聲波而振動(dòng)，并且該多個(gè)部分中的第一部分被配置為提供表示該聲波的第一輸出信號(hào)并且該多個(gè)部分中的第二部分被配置為提供表示該聲波的第二輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R19/04GK102396245SQ201080016966
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
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