CN104168529B - 多模式的微机械麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多模式的微机械麦克风，其包括：声电传感器；与外部的处理单元连接的模式选择器，用于将所述处理单元所输出的模式选择信号转换成相应的选通信号并予以输出；与所述模式选择器连接的受控放大器，用于基于所述模式选择器所提供的选通信号确定所述声电传感器所输出的电信号的放大增益，并按照所确定的放大增益来放大所述电信号，并将放大后的电信号予以输出；与所述模式选择器连接的受控电源，用于基于所述模式选择器所提供的选通信号确定向所述声电传感器所输出的偏置电压，并输出所确定的偏置电压，以供所述声电传感器依据所确定的偏置电压将声音信号转换成电信号。本发明通过模式选择来实现在不同应用中提供不同灵敏度的麦克风。

Description

多模式的微机械麦克风

技术领域

本发明涉及一种微机械麦克风，特别是涉及一种多模式的微机械麦克风。

背景技术

微机械麦克风（MEMS麦克风）是基于CMOS/MEMS技术设计的一种麦克风，其一致性比驻极体电容器麦克风的一致性好4倍以上，由于其优良的特性和极小的尺寸，微机械麦克风特别适合高性价比的麦克风阵列应用中，例如，手机、笔记本电脑、平板电脑、录音笔、数码相机等电子产品。

目前，为了让微机械麦克风在相应的电子产品中提供优质的音频服务，微机械麦克风的设计者根据其所在的电子产品的应用领域的特性，来对微机械麦克风的灵敏度进行不同的设计。例如，手机中的麦克风因为需要收录近场音频，故其灵敏度稍低，而数码相机中的麦克风因为需要收录远场音频，其灵敏度要求较高。随着这类电子产品的功能多样化，一个电子产品中可能不仅需要收集近场音频、还需要收录远场音频。比如，智能手机大多具备通话功能和录像/录音功能。这使得现有的微机械麦克风的单一灵敏度不能满足电子设备不同应用场景的需要。因此，需要对现有的微机械麦克风进行改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多模式的微机械麦克风，用于解决现有技术中微机械麦克风的灵敏度不可调的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多模式的微机械麦克风，其至少包括：声电传感器；与外部的处理单元连接的模式选择器，用于将所述处理单元所输出的模式选择信号转换成相应的选通信号并予以输出；与所述模式选择器连接的受控放大器，用于基于所述模式选择器所提供的选通信号确定所述声电传感器所输出的电信号的放大增益，并按照所确定的放大增益来放大所述电信号，并将放大后的电信号予以输出；与所述模式选择器连接的受控电源，用于基于所述模式选择器所提供的选通信号确定向所述声电传感器所输出的偏置电压，并输出所确定的偏置电压，以供所述声电传感器依据所确定的偏置电压将声音信号转换成电信号并予以输出。

优选地，所述麦克风还包括：封装所述声电传感器、模式选择器、受控放大器及受控电源的外壳，以及由所述外壳内延伸至外表面的多个引脚；

其中，所述引脚包括：与所述受控放大器连接的输出引脚；与所述受控电源连接的电源引脚；用于为所述声电传感器、模式选择器、受控放大器及受控电源提供地线的接地引脚；以及与所述模式选择器连接的模式选择引脚。

优选地，在所述外壳的一侧设有用于收录声音的孔，在所述外壳另一侧设有各所述引脚。

优选地，所述模式选择器包括：非易失性存储模块，用于存储预设的模式选择信号分别与放大增益和偏置电压的对应关系；与所述非易失性存储模块连接的处理模块，用于从存储在所述非易失性存储模块中的各模式选择信号中确定来自外部的处理单元的模式选择信号所对应的放大增益和偏置电压；与所述处理模块连接的选通模块，用于根据所述处理模块所得到的放大增益和偏置电压，分别向所述受控放大器和受控电源输出用于对应表示放大增益和偏置电压的选通信号。

优选地，所述模式选择信号包括：免提模式、录音/录像模式、近场通话模式中的一种。

如上所述，本发明的多模式的微机械麦克风，具有以下有益效果：由模式选择器接收并处理模式选择信号，并根据模式选择信号控制受控放大器和受控电源，通过模式选择来实现在不同个应用场景下提供符合应用场景的灵敏度，以保证通过高品质的音频；特别的，在智能手机的功能越来越多的今天，本发明能够帮助智能手机提供更完善的音频收录功能；另外，通过将现有的一个电源引脚（VDD）或接地引脚（GND）改成模式选择引脚并与外部的处理单元连接来接收模式选择信号，避免在现有的微机械麦克风上增加新的引脚，可避免现有的外围连接器件的变更。

附图说明

图1显示为本发明的多模式的微机械麦克风的结构示意图。

图2显示为本发明的多模式的微机械麦克风中的外壳的侧面示意图。

图3显示为本发明的多模式的微机械麦克风中的外壳上的引脚示意图。

元件标号说明

1 微机械麦克风

11 声电传感器

12 模式选择器

13 受控放大器

14 受控电源

15 外壳

151 输出引脚

152 电源引脚

153 接地引脚

154 模式选择引脚

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1所示，本发明提供一种多模式的微机械麦克风。所述微机械麦克风1安装在具有收集声音功能的电子设备中，并受所述电子设备中的处理单元2的控制来调整自身的灵敏度。其中，所述电子设备包括但不限于：手机、平板电脑等。所述处理单元2能够根据电子设备的使用情况向所述麦克风1提供模式选择信号，其主要为包含CPU的处理芯片。具体地，所述微机械麦克风1包括：声电传感器11、模式选择器12、受控放大器13、受控电源14。

所述声电传感器11用于将声音信号转换成电信号。具体地，所述声电传感器11将声压转换成硅麦克风电容的极板间距的变化，并根据极板间距之间的变化输出电压变化的电信号。

所述模式选择器12用于基于预设的模式选择信号分别与放大增益和偏置电压的对应关系，确定来自外部的处理单元2所输出的模式选择信号所对应的放大增益和偏置电压，并予以输出。其中，所述模式选择信号包括但不限于：免提模式、录音/录像模式、近场通话模式中的一种。其中，所述对应关系可以是链表形式。所述偏置电压包括但不限于：供电电压等。

具体地，所述模式选择器12与所述电子设备的处理单元2相连，当用户在变换所述麦克风1的应用场景时，所述处理单元2基于所述用户的选择向所述模式选择器12输出模式选择信号，则所述模式选择器12根据预设的模式选择信号和选通信号的对应关系，输出所接收到的模式选择信号所对应的选通信号。

例如，所述模式选择器12为一个数字解码器，并预存有多种模式选择信号和选通信号的对应关系，当接收到的模式选择信号为100时，根据所述对应关系将第4个输出端从低电平转换为高电平，以输出选通信号。

优选地，所述模式选择器12为包含可编程逻辑电路的芯片或电路，其包括：非易失性存储模块、处理模块以及选通模块。

所述非易失性存储模块用于存储预设的模式选择信号分别与放大增益和偏置电压的对应关系。所述非易失性存储模块为闪存芯片等。

所述处理模块用于从存储在所述非易失性存储模块中的各模式选择信号中确定来自外部的处理单元2的模式选择信号所对应的放大增益和偏置电压。所述处理模块可以是可编程逻辑门阵列。

所述选通模块用于根据所述处理模块所得到的放大增益和偏置电压，分别向所述受控放大器13和受控电源14输出用于对应表示放大增益和偏置电压的选通信号。所述选通模块可以是选通器。

例如，用户在通话过程中按下免提按键，则所述处理单元2基于用户的操作输出免提模式，则所述处理模块根据所述非易失性存储模块中存储的模式选择信号分别与放大增益和偏置电压的对应关系确定免提模式所对应的放大增益和偏置电压，并将所确定的放大增益所对应的选通信号输至所述受控放大器13，将所述偏置电压所对应的选通信号输至所述受控电源14。

所述受控放大器13与所述模式选择器12相连，用于基于所述模式选择器12所提供的选通信号确定所述声电传感器11所输出的电信号的放大增益，并按照所确定的放大增益来放大所述电信号，并将放大后的电信号予以输出。

具体地，所述受控放大器13基于预设的选通信号与放大增益的对应关系来确定所述模式选择器12所输出的选通信号所对应的放大增益，并将所述声电传感器11所输出的电信号按照所确定的放大增益予以相应放大，并输出。其中，所述放大增益可由放大器的级联数量来体现。

例如，所述受控放大器13包含第一控制电路和多个级联的放大器，所述第一控制电路接收到所述模式选择器12的第4个输出端输出的选通信号，则根据预设的所述模式选择器12的各输出端与放大器的级联数量的对应关系，确定第4个输出端所输出的选通信号所对应的放大器的级联数量，并予以调整，以输出满足所确定的放大增益的电信号。

优选地，所述受控放大器13根据所述选通信号所对应的放大增益和当前的放大增益之间的偏离程度，来提高或降低自身的放大增益，由此来改变所述声电传感器11所输出的电信号的放大倍数，并放大和输出所述电信号。其中，所述偏离程度可以是所述模式选择器所输出的选通信号所对应的放大增益和当前的放大增益之差，也可以是所述模式选择器所输出的放大增益和当前的放大增益的比值。

所述受控电源14与所述模式选择器12连接，用于基于所述模式选择器12所提供的选通信号确定向所述声电传感器11所输出的偏置电压，并予以输出，，以供所述声电传感器依据所确定的偏置电压将声音信号转换成电信号。

具体地，所述受控电源14基于预设的选通信号与偏置电压的对应关系来确定所述模式选择器12所输出的选通信号所对应的偏置电压，并向所述声电传感器11提供所确定的偏置电压，所述声电传感器11根据所述受控电眼14提供的偏置电压的大小来调节其电容极间距。

例如，所述受控电源14包括第二控制电路和电源电路，所述第二控制电路根据预设的选通信号与偏置电压的对应关系确定来自所述模式选择器12的第4个输出端输出的选通信号，并根据所确定的偏置电压调整所述电源电路，使所述电源电路能够提供相应的偏置电压，以改变所述声电传感器11的偏置电压。

优选地，所述受控电源14还可以根据所述选通信号所对应的偏置电压和当前的偏执电压之间的偏离程度，来调整自身输出的偏置电压。其中，所述偏离程度可以是所述模式选择器所输出的选通信号所对应的偏置电压和当前的偏置电压之差，也可以是所述模式选择器所输出的选通信号所对应的偏置电压和当前的偏置电压的比值。

例如，所述受控电源14计算所述模式选择器12所输出的选通信号所对应偏置电压与当前的偏置电压之差，若所述差值大于零，则增大所述受控电源14输出的偏置电压，反之，减小所述受控电源14输出的偏置电压。

如图2所示，所述微机械麦克风1还包括：外壳15和多个引脚。

所述外壳15用于封装所述声电传感器11、模式选择器12、受控放大器13及受控电源14。

具体地，所述外壳15为金属外壳15，且外壳15一侧具有收集声音的孔，所述声电传感器11位于所述孔处。在外壳15的另一侧，设有多个引脚，其中，如图3所示，所述引脚包括：

与所述受控放大器13连接的输出引脚151，用于输出经所述受控放大器13放大后的电信号。

与所述受控电源14连接的电源引脚152，用于为所述微机械麦克风1中的各电器件供电。

接地引脚153用于为所述声电传感器11、模式选择器12、受控放大器13及受控电源14提供地线。

以及，用于连接所述模式选择器12可所述处理单元2的模式选择引脚154。

所述微机械麦克风1的结构如下：

所述外壳15上的各引脚与所述受控电源14、模式选择器12、受控放大器13和声电传感器11等电器件的连接关系为：外接电源通过所述电源引脚152与所述受控电源14连接，以向所述麦克风1中的各电器件供电；所述接地引脚153连接所述微机械麦克风1中的所有电器件，以为各电器件提供电回路；所述模式选择引脚154将外部的处理单元2与所述模式选择器12连接，以便传输模式选择信号；输出引脚151连接所述受控放大器13，以输出放大后的符合相应灵敏度要求的电信号（即音频信号）；

在所述外壳15内部，所述受控电源14连接声电传感器11，声电传感器11连接受控放大器13，模式选择器12连接受控电源14和受控放大器13。

所述微机械麦克风1的工作过程举例如下：

外部的处理单元2基于用户的模式选择操作通过模式选择引脚154向所述模式选择器12输出模式选择信号，所述模式选择器12中的处理模块从所述非易失性存储模块中搜索所接收的模式选择信号所对应的放大增益和偏置电压，并由选通模块分别将所对应的放大增益和偏置电压转换成相应的选通信号；并对应输至输至所述受控放大器13和所述受控电源14，所述受控电源14根据所接收的选通信号所对应的偏置电压与当前的偏置电压的差值调整其输至所述声电传感器11的偏置电压，使得所述声电传感器11的测量范围做了相应的调整；所述受控放大器13根据所接收的选通信号所对应的放大增益与当前的放大增益的差来调整自身放大器的放大增益，最终改变了所述微机械麦克风1的灵敏度，也叫做感度，使得所述微机械麦克风1能够在不同模式下提供不同的灵敏度，以满足不同应用场景对麦克风1的不同需要。

综上所述，本发明的多模式的微机械麦克风，由模式选择器接收并处理模式选择信号，并根据模式选择信号控制受控放大器和受控电源，通过模式选择来实现在不同个应用场景下提供符合应用场景的灵敏度，以保证通过高品质的音频；特别的，在智能手机的功能越来越多的今天，本发明能够帮助智能手机提供更完善的音频收录功能；另外，通过将现有的一个电源引脚（VDD）或接地引脚（GND）改成模式选择引脚并与外部的处理单元连接来接收模式选择信号，避免在现有的微机械麦克风上增加新的引脚，可避免现有的外围连接器件的变更。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种多模式的微机械麦克风，其特征在于，至少包括：

声电传感器；

与外部的处理单元连接的模式选择器，用于存储预设的模式选择信号分别与放大增益和偏置电压的对应关系；其中，所述模式选择信号包括：免提模式、录音/录像模式、近场通话模式中的一种；从存储的对应关系中确定来自所述处理单元的模式选择信号所对应的放大增益和偏置电压；根据所述确定的放大增益和偏置电压分别向受控放大器和受控电源输出用于对应表示所述确定的放大增益和偏置电压的选通信号并予以输出；

与所述模式选择器和声电传感器连接的受控放大器，用于基于所述模式选择器所提供的选通信号确定所述声电传感器所输出的电信号的放大增益，并按照所确定的放大增益来放大所述电信号，并将放大后的电信号予以输出；

与所述模式选择器连接的受控电源，用于基于所述模式选择器所提供的选通信号确定向所述声电传感器所输出的偏置电压，并输出所确定的偏置电压，以供所述声电传感器依据所确定的偏置电压将声音信号转换成电信号并予以输出。

2.根据权利要求1所述的多模式的微机械麦克风，其特征在于，所述麦克风还包括：封装所述声电传感器、模式选择器、受控放大器及受控电源的外壳，以及由所述外壳内延伸至外表面的多个引脚；

其中，所述引脚包括：

与所述受控放大器连接的输出引脚；

与所述受控电源连接的电源引脚；

用于为所述声电传感器、模式选择器、受控放大器及受控电源提供地线的接地引脚；

以及

与所述模式选择器连接的模式选择引脚。

3.根据权利要求2所述的多模式的微机械麦克风，其特征在于，在所述外壳的一侧设有用于收录声音的孔，在所述外壳另一侧设有各所述引脚。

4.根据权利要求1所述的多模式的微机械麦克风，其特征在于，所述模式选择器包括：

非易失性存储模块，用于存储预设的模式选择信号分别与放大增益和偏置电压的对应关系。

5.根据权利要求4所述的多模式的微机械麦克风，其特征在于，所述模式选择器还包括：

与所述非易失性存储模块连接的处理模块，用于从存储在所述非易失性存储模块中的各模式选择信号中确定来自外部的处理单元的模式选择信号所对应的放大增益和偏置电压。

6.根据权利要求5所述的多模式的微机械麦克风，其特征在于，所述模式选择器还包括：

与所述处理模块连接的选通模块，用于根据所述处理模块所得到的放大增益和偏置电压，分别向所述受控放大器和受控电源输出用于对应表示放大增益和偏置电压的选通信号。