[发明专利]用于调整容性信号源的灵敏度的系统及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及半导体电路和方法，更具体地，涉及一种用于调整容性（capacitive，电容性）信号源的灵敏度的系统及方法。

背景技术

音频扩音器通常用于诸如蜂窝电话、数字音频录音机、个人计算机和电话会议系统的各种消费应用中。特别地，低成本驻极体电容式扩音器（ECM）用在大规模生产成本的灵敏应用中。ECM扩音器通常包括安装在具有声音端口和电气输出端的小的封装中的驻极体材料的薄膜。驻极体材料附接至膜片或者其自身构成膜片。大多数ECM扩音器还包括前置放大器，该前置放大器可接入诸如蜂窝电话的目标应用之中的音频前端放大器。另一种类型的扩音器是微型机电系统（MEMS）扩音器，其可以被实施为压敏膜片被直接蚀刻至集成电路上。

外界环境中的声压级横跨一个非常大的动态范围。例如，人类听力的阈值大约为0dBSPL，会话语音大约为60dBSPL，而50米外的喷气式飞机的声音大约为140dBSPL。尽管扩音器（诸如MEMS扩音器）的膜片也许能经受住高强度的声音信号并能如实地将这些高强度的声音信号转变成电子信号，但是在处理这种高级别的信号时会产生一些困难。例如，很多用于声学扩音器的放大器和前置放大器被最优化到一个特定的动态范围。同样的，这些系统不能在不增添明显失真的情况下处理整个声频范围。

此外，影响MEMS装置一致性的参数可能引起MEMS装置的增益和性能上的变化。包括例如机械刚度、电阻、膜片面积和气隙高度这样的参数可改变差不多+/-20%，这样的参数变量在高电压且低成本的MEMS制造方法中是特别重要的。

发明内容

根据实施方式，一种用于放大由容性信号源提供的信号的系统包括：阻抗变换器，具有被配置为耦接至所述容性信号源的第一端的输入节点；以及可调容性网络，具有被配置为耦接至容性信号源的第二端的第一节点和耦接至阻抗变换器的输出节点的第二节点。

在以下附图和说明中阐述了本发明的一个或多个实施方式的详细内容。根据说明书和附图以及权利要求，本发明的其他特征，目的和优点将变得显而易见。

附图说明

从为了完全地理解本发明及其优点，现在结合附图参照下文详细描述，附图中：

图1示出了用于放大电容传感器的输出的示例性系统；

图2示出了示例性缓冲器的示意图；

图3a和图3b示出了示例性可调容性网络及其相关的控制模块；以及

图4示出了示例性方法。

除非另有说明否则不同的附图中的相应的数值与符号通常指代对应部分。绘制附图是为了清晰地示出优选实施方式的相关方面，没必要按比例绘制。为了更加清晰地示出某些实施方式，指示同样结构、材料或者处理步骤的变化的图号后会跟有一个字母。

具体实施方式

下面将详细讨论本优选实施方式的制造和使用。然而，应理解的是，本发明提供能够在多种具体环境下实施的许多可应用的发明概念。所讨论的具体实施方式仅为制造和使用本发明示例性的具体方式，且不限制本发明的范围。

将相对于特定环境下（即，可以被用来调整诸如MEMS扩音器的容性信号源的灵敏度的反馈电路）的实施方式来描述本发明。然而，本发明也可应用到其他类型的电路和系统，诸如音频系统、通信系统、传感器系统和与MEMS设备，电容传感器或其他电容电路连接的其他系统。

图1示出了系统100，该系统100具有被配置为耦接至MEMS扩音器102的示例性放大器集成电路（IC）101，其以虚线示出以表明扩音器102没有必要包括在IC101内。在一些实施方式中，扩音器102也可以包括在IC101内或者在相同封装内的单独的芯片上。在可选的实施方式中，可使用其他类型的电容传感器电路代替MEMS扩音器102。MEMS扩音器102被示出为电压源Vmic与扩音器电容Cmic串联耦接且耦接至IC101的引脚116和120的模型。电容Cp表示平行寄生电容。

IC101具有放大器112、模拟数字转换器（A/D）114、信号检测和电平适配模块122、可调容性网络104、将放大器112的输入偏置的偏压发生器123和经由引脚120偏置MEMS扩音器102的偏压发生器110。在实施方式中，放大器112是具有1或小于1的增益并具有高的输入阻抗和低的输出阻抗的放大器。可选地，放大器112可具大于1的电压增益。在一些实施方式中，放大器112可被实施为使用MOS源极跟随器电路，或者其他根据源极跟随器原理操作的电路。