[发明专利]具有可配置的灵敏度、频率响应和噪声传递函数的数字硅麦克风

说明书

在一些实施例中，麦克风系统包括多位Δ‑Σ调制器，多位Δ‑Σ调制器被配置为耦合到麦克风，并且被配置为将麦克风的输出转换成在多位Δ‑Σ调制器的第一输出处的具有多位分辨率的第一数字信号。麦克风系统还包括数字噪声整形器，数字噪声整形器耦合到多位Δ‑Σ调制器的第一输出，并且被配置为将数字噪声整形器的多位数字输入转换成一位数字信号。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及电路，并且更具体地涉及数字硅麦克风的系统和方法。

背景技术

术语微机电系统(MEMS)通常用于指代组合了电和机械部件的小型集成设备或系统。麦克风可以被实现为MEMS，例如包括用于测量声压级的机械部件(诸如，膜)和电气部件的小型麦克风。

MEMS麦克风包括布置在硅芯片中的压敏膜或隔膜。MEMS麦克风(也称为MEMS传感器)可以与放大器封装在一起。MEMS麦克风和放大器可以位于不同的芯片上或同一芯片上。MEMS麦克风还可以包括模数转换器(ADC)电路，以使其成为数字MEMS麦克风，也称为数字硅麦克风(SiMIC)。数字硅麦克风广泛地应用于各种系统和应用，诸如手机、膝上型计算机和其他数字移动设备。

对于数字SiMIC的灵敏度要求可以根据应用而显著地变化。预期现代数字SiMIC具有高的信噪比。除了支持音频频带信号传输之外，数字SiMIC还可以支持其他频带的操作，例如超声频带。需要能够支持不同性能要求和/或不同频带的操作的高性能数字SiMIC。

发明内容

根据实施例，一种麦克风系统包括多位Δ-Σ调制器，多位Δ-Σ调制器被配置为耦合到麦克风，并且被配置为将麦克风的输出转换成在多位Δ-Σ调制器的第一输出处的具有多位分辨率的第一数字信号。麦克风系统还包括数字噪声整形器，数字噪声整形器耦合到多位Δ-Σ调制器的第一输出，并且被配置为将数字噪声整形器的多位数字输入转换成一位数字信号。

附图说明

在附图和下面的描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书中变得显而易见。在附图中，相同的附图标记通常在各种视图中表示相同的组成部分，其通常为了简洁起见而不会被重新标示。为了更全面地理解本发明，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：

图1示出了在一些实施例中的数字硅麦克风的框图；

图2示出了在一些实施例中的多位Δ-Σ调制器的框图；

图3A示出了在一些实施例中的图1所示的数字逻辑200的框图；

图3B示出了在一些实施例中的图1所示的数字逻辑200的另一框图；

图3C示出了在一些实施例中的从ADC到数字噪声整形器的信号处理功能模块的框图；

图4A和图4B示出了在一些实施例中的图3B中的数字滤波器220的两个框图；

图5A和图5B分别示出了在一些实施例中的表示音频频带系统和超声频带系统的性能的两个波特图；

图6A和图6B示出了在一些实施例中的图3B中的数字噪声整形器230的两个实施例框图；

图7示出了在一些实施例中的图3B中的数字噪声整形器230的噪声传递函数(NTF)的实施例频率响应；

图8示出了在一些实施例中的具有不同采样频率的图7中的NTF的频率响应；

图9示出了在一些实施例中的时钟频率检测单元的框图；以及

图10示出了在一些实施例中的操作可重新配置的麦克风系统的方法的流程图。

具体实施方式