[发明专利]用于声能检测的开关式麦克风接口电路

说明书

本发明提供一种用于声能检测的开关式麦克风接口电路，可以包含配置为耦合到麦克风的麦克风接口电路。麦克风接口电路配置为间歇地开启麦克风以检测声能并将声能转换为电信号。声能检测电路更进一步包含比较器电路，用于接收电信号并将电信号与阈值信号进行比较。比较器电路配置为输出信号以指示声能的检测。

技术领域

本发明一般涉及电子电路领域。更具体地说，本发明的一些实施例涉及在低功率电路配置中检测声音信号。

背景技术

声音信号，如语音，通常使用麦克风来侦测，其有多种运用方式，例如如电话、助听器、音乐厅和公共活动的公共广播系统、电影制作、现场录制音频工程、录音、双向无线电、扩音器、广播和电视广播；在用于录制声音、语音识别、VoIP的电脑中；和用于非声学目的，例如超声波感应器或爆震感应器。

麦克风分成几种不同的类型，其使用不同的方法将声波的气压变化转换为电信号。电容式麦克风使用振动膜(vibrating diaphragm)作为电容板。驻极体麦克风(electret microphone)是一种使用永久充电材料的基于静电电容的麦克风。驻极体是具有永久嵌入的静电偶极矩(static electric dipole moment)的稳定的介电材料。例如，驻极体麦克风可以使用聚四氟乙烯(PTFE)塑胶，以膜或溶质形式形成驻极体。驻极体麦克风胶囊可以包含驻极体麦克风和通常需要电源的场效电晶体(FET)。传统的电路通常具有单独的偏置电路和语音检测处理电路，并且已知直流偏置会消耗功率。

功率消耗是关注的重点，因为在行动装置上语音命令的应用正在变得越来越受欢迎。可在云端中执行需要高能量的语音命令处理。然而，启用语音命令处理的电路仍然需要在设置行动装置上，并且需要来自行动装置电池的能量。处理由麦克风收到的音频信号的电路经常消耗相当大的功率，因为这些电路通常都维持运转，以便及时接收语音命令或关键字。

因此，为了以高功效的执行并延长电池寿命，它期望是能在由麦克风拾取接收音频信号时消耗非常低功率的电路。

发明内容

本发明的一些实施例针对在低功率电路配置中检测声音。在一些实施例中，提供了用于麦克风偏置和语音处理的简单电路。例如，可以仅使用单个电晶体将麦克风偏置和语音处理功能集成在电路中。麦克风可以在低工作周期(duty cycle)中间歇地或周期性地开启，以减少例如语音命令应用中的语音信号检测的功耗。音频输出信号可以以没有去耦电容的方式提供，这可以使麦克风快速开启和关闭。在常规电路中，需要有单独的偏置电路和语音检测处理电路。常规电路通常具有较大的去耦电容来提取交流输出音频信号。为了开启和关闭麦克风，需要对大电容进行充电和放电，这会限制电路的速度并消耗功率。

一些实施例在下面描述的是使用低功率驻极体麦克风接口电路作为一个例子，特别是那些在行动语音命令应用中用于语音活动检测。然而，可以理解，本发明的实施例不限于这些应用。例如，也可以用于语音频带外的声音信号的检测，例如，玻璃破裂检测，或其他类型的检测，其中期望藉由本发明的实施例来降低功耗。

根据本发明的一些实施例中，提供了麦克风接口电路用于耦合到麦克风。麦克风接口电路配置成间歇地提供电流以开启麦克风来检测声能并将声能转换为电信号。在某些情况下，麦克风会被定期开启。

在本发明的一些实施例中，麦克风接口电路仅具有单个场效电晶体。在启动状态下，相同的FET可以向驻极体麦克风提供直流电流，并且在启动状态期间增大麦克风交流信号并在漏极和栅极之间提供放大的输出信号。在一些实施例中，FET具有耦合到栅极的开关和耦合到漏极的开关，以便将FET切换到启动状态和关闭状态。在某些情况下，开关控制信号的开关频率(switching frequency)是要检测的声能的目标带宽的两倍。在一实施例中，FET在启动状态期间可以在栅极和漏极上具有相同的直流偏置。